Este documento describe la bioquímica de la retina, incluyendo las células fotorreceptoras (bastones y conos), sus segmentos externo e interno, y los procesos de fototransducción. Explica la estructura y función de los discos del segmento externo, los pigmentos visuales, las bombas iónicas de la membrana plasmática, y los mecanismos morfogenéticos de formación de los discos. También aborda la regeneración del segmento externo y la cascada bioquímica de se

1. Bioquímica
de la
Retina
Dr. José Eduardo Zaragoza López
R1 Oftalmología

2. Células Fotorreceptoras
• Neuronas sensoriales especializadas con maquinaria proteica
que permite la conversión de señal luminosa en señal
neuronal.
1. Segmento Externo. Captura los fotones y activa la cascada
de fototransducción.
2. Segmento Interno. Maquinaria de síntesis proteica: Retículo
endoplásmico, Aparato de Golgi y Mitocondrias.
3. Núcleo. Señales evocadas descienden por el axón 75 um.
4. Terminal Sináptica. Moño o bucle permite liberación de
glutamato hacia neuronas de segunda orden. Esférulas en
bastones y Pedículos en conos.
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3. Conos
Bastones
5 millones en toda la retina.
Visión fotópica (con luz
brillante).
Predominante en fovea
140,000 mm2 pero existe en
toda la retina.
Con sensibilidad al color.
3 Tipos de acuerdo a
sensibilidad espectral: S Azul
(420 nm), M Verde (531 nm), L
Rojo (563 nm).
92 millones en toda la retina.
Visión escotópica (muy poca
luz).
Ausentes en la fóvea, densidad
máxima a los 20º de la fijación.
Sin sensibilidad al color.
Todos posee rodopsina.
Sensibilidad pico a 500 nm.
American Academy of Ophtalmology. Basic and Science Course: Principles and Fundamentals of Ophthalmology. 2019-2020.
Visual System, Rods and Cones, Scanning Electron Micrograph. Science Source.
Purves, D. (2016). Distribución de Conos y Bastones en la Retina. Neurociencia: Dale Purves ... [et al.] (5a. ed. --.). Madrid: Médica Panamericana

4. Segmento Externo
Características de Conos y Bastones
 Transducción. Reacciones bioquímicas que convierten la captura de un
fotón a un cambio de la corriente catiónica de la membrana plasmática.
 Bastones.
a) Cilíndrico 1.3 µm de diámetro.
b) 25-45 µm de longitud del SE, 100 µm total de la célula.
c) Discos membranosos en 2/3 del SE.
d) Opsina o Rodopsina (con 11-cis retinal), 24,000 moléculas/µm2.
 Conos.
a) Cilíndrico 0.4-0.5 µm de diámetro.
b) 12-22 µm de longitud del SE, 40-50 µm total de la célula.
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5. Segmento Externo
600- 1,000 Discos – 1’000,000 moléculas por disco
 Membrana lipídica bicapa, apilados y conectados por microfilamentos.
 Conos tienen invaginación de la membrana lipídica. Bastones tienen
estructuras separadas pero conectadas a la membrana plasmática adyacente.
 Formados en la unión SE/SI y se desprenden en el ápex donde los restos son
fagocitados por el EPR.
Proteínas
 Periferina/RDS. Estabilidad del disco y adhesión de la membrana plasmática.
 Fotopigmentos y enzimas. Incrustados en las membranas de los discos.
 Membranas Integrales de Membrana. RetGC1 y 2.
 Otras Proteínas de Transducción. Transducina de proteína-G (Tα), Fosfodiesterasa 6
(PDE6), Recuperina, Proteínas activadoras de Guanilil ciclasa.
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Kaufman PL, et al. Photorreceptors. Adler’s Physiology of the Eye. 11th Edition. 2011. Saunders, EEUU.

6. Estructura
de los Discos
del
Segmento
Externo
Rodopsina
 No solo es fundamental en la fototransducción.
 Permite la formación y mantenimiento de los discos del Segmento
Externo.
Periferina/RDS
 Molécula de adhesión ubicada en el borde del “anillo” del disco, lo
cual contribuye a darle curvatura y una forma aplanada.
 Hay una proporción Rom-1/Periferina a una menor tasa en los
conos que en los bastones.
 Molécula de adhesión que permite mantener alineación y
espaciamiento vertical entre los discos, estabiliza la pila de discos
con puentes de adhesión a la membrana plasmática.
Rom-1
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7. Estructura
de los Discos
del
Segmento
Externo
Stuck, M. W., Conley, S. M., & Naash, M. I. (2016). PRPH2/RDS and ROM-1: Historical context, current views and future considerations. Progress in Retinal and Eye Research, 52, 47–63. doi:10.1016/j.preteyeres.2015.12.002
Brea Fernández, AJ. Análisis genético molecular de la retinitis pigmetaria en dos familias que presentan diferentes modos de herencia mendeliana. Santiago de Compostela, 2008.
Bastones
*C214S-N244K = RP
Conos
*R172W-N244H = DM

8. Estructura
de los Discos
del
Segmento
Externo
ABCR – ABCA4
 Permite transporte energía-dependiente de moléculas entre la
luz del disco y el citosol.
 Su alteración o ausencia se traduce en Adaptación retardada a la
oscuridad y Degeneración de Fotorreceptores.
 Sus mutaciones se asocian a Distrofia Macular de Stargardt,
Fundus Flavimaculatus, algunas Degeneraciones de Conos y
Bastones, Degeneración Macular asociada a la Edad y Retinitis
Pigmentosa.
Recuperina
 Proteína sensora del calcio neuronal que se encuentra en los
fotorreceptores, inactiva a la rodopsina junto con la rodopsin-cinasa y
la arrestina.
 Interactúa con la Rodopsin-Cinasa 1 de forma dependiente del Ca2+.
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9. Membrana Plasmática del SE
Conformación
 La Membrana Plasmática de los Bastones envuelve
los discos y forma una barrera física entre los mismos
y el exterior.
 Los Conos no tienen la separación antes dicha,
permitiendo un cambio rápido de iones y retinoides.
 Proteínas Especializadas: CNG (A1, B1, A3 y B3),
Intercambiador Na+/Ca+2-K+ (NCKX1 y 2), GLUT-1.
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10. Fotopigmento = Opsina + Cromóforo
 Opsina. Proteína de hélice larga que tiene 7 bucles que
traspasan la membrana bicapa. Esta define la amplitud de
onda de la luz absorbida por el fotorreceptor.
a) Rodopsina. Dispuesto en las membranas discales del
bastón.
I. Conos L. Sensible al color rojo-verde. (1 alelo)
II. Conos M. Sensible al contraste acromático BN.
(1-6 alelos)
III. Conos S. Sensible al color azul-amarilla al
comparar las señales de los cono M. (5-10%)
 Cromóforo (11-cis-retinal). Molécula que absorbe la luz, la
cual se halla dentro de la opsina. Se deriva de la vitamina A
y se encuentra en todos los fotorreceptores.
Pigmentos
Visuales
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11. CNG
NCKX
Bomba
Na/K
GLUT-1
Función
de las
Bombas
de la
Membrana
Plasmática
Na+ y Ca2+
CO = 85%-15%
+4 Na+
Ca2+ y K+
Na+
Glucosa
Mutación de NCKX1 causa ceguera nocturna estacionaria
AR por malformación de discos y supresión de expresión
y función de CNG. Causa una degeneración progresiva
de bastones.
NCKX2 realiza su función en conos, sin embargo su
deleción no afecta la función de los conos.
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12. Ácido
Docosahexaenoico
 Mayor componente del SE de bastones.
 Permite microambiente óptimo para la
rodopsina al ser un lípido estructural.
 Se obtiene de la dieta y favorece la
acumulación de luteína.
 Disminuye sus niveles junto con otros
ácidos grasos de cadena larga
poliinsaturados en Retinitis
Pigmentosa.Lípidos del SE
American Academy of Ophtalmology. Basic and Science Course: Principles and Fundamentals of Ophthalmology. 2019-2020.
Valenzuela B, Alfonso, & Nieto, M Susana. (2001). Acido docosahexaenoico (DHA) en el desarrollo fetal y en la nutrición materno-infantil. Revista médica
de Chile, 129(10), 1203-1211

13. Fisiología
del
Segmento
Externo
Desplazamiento
Componentes a la base del
SE y de los discos hacia el
EPR para fagocitosis
Regeneración
Se completa cada 2
semanasSI y SE
Alta tensión de
oxígeno interfiere
con síntesis
Influjo
Constante de
proteínas,
energía y lípidos
del SI a SE
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14. Morfogénesis del Disco
Apilamiento de
Membranas
Plegadas
Continuas con
la Membrana
Plasmática
Cierre de Discos
y Separación de
la MP
Fusión de
Vesículas con
Rodopsina
Evaginación de
MP para formar
Nuevos Discos
Desprendi-
miento de
Discos Maduros
Modelo1
Anderson-Steinberg-Fisher
Schachat AP, et al. Modelo de discos de los fotorreceptores. Ryan’s Retina. 6th Edition. 2018. Elsevier, Londres, Reino Unido.

15. Morfogénesis del Disco
Interacción de SARA,
PI3P y Sintaxina con
Rodopsina
Nuevos Discos Cerrados
y Envueltos en MP
Interacciones de SARA
regulan la orientación
vesicular de la
Rodopsina hacia Nuevos
Discos
Crecimiento del Disco
con fusión de Vesículas
con Rodopsina sin
mediación de MP
Modelo2odeChuang
Schachat AP, et al. Modelo de discos de los fotorreceptores. Ryan’s Retina. 6th Edition. 2018. Elsevier, Londres, Reino Unido.

16. Fototransducción
Purves, D. (2016). Fototransducción. Neurociencia: Dale Purves ... [et al.] (5a. ed. --.). Madrid: Médica Panamericana.

17. Fototransducción
Purves, D. (2016). Fototransducción. Neurociencia: Dale Purves ... [et al.] (5a. ed. --.). Madrid: Médica Panamericana.

18. Fototransducción
Purves, D. (2016). Fototransducción. Neurociencia: Dale Purves ... [et al.] (5a. ed. --.). Madrid: Médica Panamericana.
PDE

19. Corrientes
Klapper, Simon & Swiersy, Anka & Bamberg, Ernst & Busskamp, Volker. (2016). Biophysical Properties of Optogenetic Tools and Their Application for Vision
Restoration Approaches. Frontiers in Systems Neuroscience. 10. 74. 10.3389/fnsys.2016.00074
CNG CNG
-40 mV -75 mV