Comunicación celular
Comunicación Celular
La supervivencia de los organismos pluricelulares
depende de que sus células actúen sincrónicamente
en los tejidos y que éstos cumplan las funciones
específicas.
Los órganos y los sistemas de órganos deben
funcionar organizadamente para mantener las
condiciones fisiológicas adecuadas para la
vida del individuo.
Comunicación Celular
Se define como un proceso por el cual las células
transmiten información para promover o modificar
respuestas celulares en otras células.
Las respuestas pueden ser:
excitatorias ( contracción muscular, inflamación)
inhibitorias
moduladoras (funciones de aprendizaje y memoria)
Fases de la comunicación celular
1.- Fase intercelular: liberación de una sustancia
portadora de un mensaje a partir de la célula efectora
hasta la llegada de éste al interior de la célula que va a
dar respuesta al mensaje, célula diana.
2.- Fase intracelular: todos los procesos y las
substancias implicadas en la producción de la
respuesta celular ( segundos mensajeros, enzimas,
proteínas estructurales, genes y otras.)
Fases de la comunicación celular
Conceptos:
Mensajero: primer mensajero o mensajero extracelular.
Receptor: molécula específica para el mensajero se
encuentran en la membrana de la célula receptora y la
información llega al interior de la célula o en otros
casos difunde por la membrana o es transportado por
algún componente celular hasta llegar al sitio de
recepción celular: núcleo u otro organelo.
Ligando
Molécula señal, específica para cada tipo de célula.
Se une a sitios específicos de un receptor de la membrana plasmática.
Es capaz de disparar una serie de procesos complejos, a veces en
cascada que conducen a una respuesta.
Comunicación celular
El proceso de transmisión de señal afecta a una secuencia
de reacciones bioquímicas dentro de la célula que se lleva
a cabo a través de enzimas unidas a otras sustancias
llamadas segundo mensajero.
Cada proceso se realiza en intervalos de tiempo muy
pequeños, como milisegundos, o en periodos más largos
como algunos segundos.
La Transducción de Señales
1.- Un teléfono convierte una señal
eléctrica en una señal sonora.
2.- Una célula blanco convierte una
señal extracelular (molécula A) en
una señal intracelular (molécula B).
Respuesta celular
En muchos procesos de transducción de señales se
implican cada vez más en el evento un número creciente de
enzimas y sustancias desde el inicio del estímulo.
Parte desde la adhesión de un ligando al receptor de
membrana, hasta la activación en el receptor, que convierte
el estímulo en respuesta.
Dentro de la célula, provoca una cadena de pasos (cascada
de señalización o ruta del segundo mensajero) cuyo
resultado es la amplificación de la señal, (una gran
respuesta celular).
Respuesta celular
Los receptores celulares presentan en su estructura dos
regiones o dominios funcionales bien diferenciados.
Uno de reconocimiento o detección de los estímulos,
que presenta una diversidad paralela a la de los
estímulos, y otro dominio efector que pertenece a unos
pocos tipos fundamentales, por lo que la secuencia de
eventos que son capaces de iniciar son limitados.
La detección de estímulos y la respuesta a los
mismos en todas los seres vivos, depende dentro de
las células de las señales de transducción.
Etapas de la respuesta celular
Las señales externas a la célula de diferente naturaleza
físico-química producen una regulación de determinados
genes en su núcleo celular, por medio de un conjunto de
mecanismos que comprenden:
1.- La captación de las señales externas en la superficie
celular mediante los receptores celulares.
2.- La generación y la transmisión intracelular de las
señales por medio de interacciones proteína - proteína.
3.- La ejecución de la respuesta a través de una
modificación de la actividad de los genes.
Respuestas Celulares
Las respuestas desencadenadas por las señales de
transducción incluyen la regulación de la expresión genética
como la activación de genes, la regulación de una vía
metabólica como la producción de energía por medio del
metabolismo, la locomoción celular por medio de cambios en
el citoesqueleto.
La activación de genes provoca muchos efectos, desde la
expresión de genes en proteínas ( enzimas, factores de
transcripción reguladoras de la actividad metabólica).
.
Respuestas Celulares
Los factores de transcripción pueden activar aún más genes,
un estímulo inicial puede activar a través de la transducción
de señales, la expresión de una gama entera de genes y una
gran diversidad de eventos fisiológicos.
El conjunto de activación mencionado se denomina
programa genético.
Un ejemplo de programa genético es la secuencia de
eventos que tiene lugar cuando el óvulo es fecundado por un
espermatozoide.
Diversidad de señales
Existen distintos receptores en una
misma célula.
Las células son sensibles en forma
simultánea a muchas señales
extracelulares.
Las señales al actuar en conjunto,
pueden sumarse e inducir a
respuestas mayores.
La presencia de una señal puede
modificar las respuestas a otras
señales.
En ausencia de señales la mayoría
de las células están programadas
para autodestruirse.
La misma señal química puede inducir
diferentes respuestas en diferentes células blanco
Receptores: se unen específicamente moléculas señalizadoras
Receptor = cerradura
Mensajeros:
Ligando = llave
• Hormonas
• Neurotransmisores
• Citoquinas (factores de crecimientos que regulan la formación de células sanguíneas)
• Factores de crecimiento
• Moléculas de adhesión
• Componentes de la matriz extracelular
Señales intercelulares
Endocrinas: Las hormonas son producidas por células del sistema
endocrino y circulan por el torrente sanguíneo hasta alcanzar todos los
lugares del cuerpo.
Paracrinas: Sólo actúan sobre células diana que se encuentran en la
vecindad de las células emisoras, como por ejemplo los neurotransmisores.
Autocrinas: Afectan sólo a las células que son del mismo tipo celular como
las células emisoras. Un ejemplo de señales autocrinas se encuentra en las
células del sistema inmune.
Yuxtacrinas: Son transmitidas a lo largo de la membrana celular a través de
proteínas o lípidos que integran la membrana celular y son capaces de
afectar tanto a la célula emisora como a las células inmediatamente
adyacentes.
Etapas de la señalización celular
1.-Síntesis celular del mensajero químico.
2.-Secreción del mensajero por la célula emisora.
3.-Transporte del mensajero hasta la célula blanco.
4.-Detección / recepción del mensajero (señal) por un
receptor celular (proteína)
5.-Transmisión intracelular de la señal (transducción de
señal) y cambio en el status celular (metabolismo,
expresión génica, etc.)
6.-Eliminación (degradación) de la señal (interrupción
del proceso).
Tipos de Comunicación: Comunicación local
yuxtacrinas
Tipos de Comunicación: Comunicación a distancia
Endocrina
Nerviosa.
Señales y receptores
Extracelular
Señal no unida al receptor
Membrana plasmática
Receptor de superficie inactivo
Intracelular
Señales y receptores
Señal unida al receptor
Extracelular
Membrana plasmática
Receptor de superficie activo
Intracelular
Respuesta celular
1. Endocrina u hormonal
Célula endocrina
Receptor
Hormona
Torrente sanguíneo
Célula blanco
2. Neurotransmisión
sinapsis
neurona
neurotransmisor
célula blanco
3. Secreción neuroendocrina
Célula
neurosecretora
Célula blanco
distante
4. Comunicación paracrina
Célula
emisora
Células
blanco
Mediador
local
5. Comunicación yuxtacrina o dependiente de
contacto
Célula emisora
Molécula
señal unida a
membrana
Células blanco
6. Autocomunicación o comunicación
autocrina
Sitios blanco en la misma célula
Ejemplos de comunicación celular
Tipo de
comunicación
Señales y receptores
I
Las moléculas señalizadoras son
hidrofílicas y no tienen la habilidad
de difundir a través de la MP.
Necesitan de un receptor de
superficie celular que genera una
señal intracelular en la célula diana.
II
Algunas moléculas señalizadoras
hidrofóbica (hormonas) pueden
difundir a través de la MP y unirse
a receptores intracelulares
localizados en el núcleo o en el
citoplasma de la célula diana.
I.- Receptores transmembrana
Son proteínas que se extienden por todo el espesor de
la membrana plasmática de la célula, con un extremo
del receptor fuera de la célula (dominio extracelular) y
otro extremo del receptor dentro (dominio intracelular).
Cuando el dominio extracelular reconoce a una
hormona, la totalidad del receptor sufre un cambio en
su conformación estructural que afecta a dominio
intracelular, confiriéndole una nueva acción.
En este caso, la hormona no atraviesa ella misma la
membrana plasmática para penetrar en la célula.
II.- Receptores citoplasmáticos y nucleares
Son proteínas solubles localizadas en el citoplasma o en
el núcleo celular. La hormona que pasa a través de la
membrana plasmática, normalmente por difusión pasiva,
alcanza el receptor e inicia la cascada de señales.
Los receptores nucleares son activadores de la
transcripción activados por ligandos, que se transportan
con el ligando u hormona, que pasan a través de la
membrana nuclear al interior del núcleo celular y activan
la transcripción de ciertos genes y por lo tanto la
producción de una proteína.
II.- Receptores citoplasmáticos y nucleares
Los ligandos de los receptores nucleares son hormonas
lipofílicas como las hormonas esteroideas, por ejemplo
la testosterona, la progesterona y el cortisol, derivados
de la vitamina A y vitamina D.
Regulación de la fuerza de la señal
1.- Biosíntesis y secreción de hormonas por los órganos
endocrinos: Por ejemplo el hipotálamo (factores
liberadores de hormonas) que actúan sobre la hipófisis y
activa la producción de hormonas hipofisiarias, las cuales
activan los órganos endocrinos que finalmente producen las
hormonas para los tejidos diana.
Este sistema jerarquizado permite la amplificación de la
señal original que procede del hipotálamo.
La liberación de hormonas enlentece la producción de
estas hormonas por medio de una inhibición reactiva
(feedback), para evitar una producción aumentada.
Modelo propuesto de la activación del
receptor de GnRH
GnRH
Proteína G
Diacilglicerol
Fosfolipasa C
Proteinquinasa C
Calcio
Ac. Araquidónico
SINTESIS DE
GONADOTROFINAS
Inositol trifosfato
Binding Proteín
LIBERACION DE
GONADOTROFINAS
Regulación de la fuerza de la señal
2.- Disponibilidad de la hormona en el citoplasma: Muchas
hormonas pueden ser convertidas en formas de depósito
por la célula diana para su posterior uso. Este reduce la
cantidad de hormona disponible.
3.- Modificación de las hormonas en el tejido diana:
Algunas hormonas pueden ser modificadas por la célula
diana, de modo que no activan el receptor hormonal y así
reducen la cantidad de hormonas disponibles.
Mensajeros químicos
1.- Liposolubles con receptores de superficie celular.
2.- Hidrosolubles con receptores de superficie celular
(polipéptidos y las aminas).
3- Liposolubles con receptores intracelulares (esteroides
tiroxina y ácido retinoico).
4.- Gases, como el óxido nítrico (NO) y el monóxido
de carbono (CO).
Mensajeros hidrosolubles que unen receptores
de superficie celular
I.- Péptidos y proteínas:
•Insulina
•Glucagón
•Hormona antidiurética
•Oxitocina
•Angiotensina
•Factores de liberación de las
hormonas hipofisiarias
•Endorfinas
•Factores de crecimiento y de
transformación
Factor de crecimiento epidérmico (EGF)
Mensajeros hidrosolubles que
unen receptores de superficie
celular
B. Aminas
Mensajeros hidrosolubles que unen receptores
de superficie celular
Receptores-canales o receptores
ionotrópicos o canales iónicos
regulados por un ligando.
Primeros mensajeros liposolubles con
receptores intracelulares.
I.- Esteroides:
1.-hormonas sexuales masculinas y femeninas
2.- hormonas de corteza de las glándulas
suprarrenales (cortisol, cortisona, aldosterona)
3.- Vitamina D
Primeros mensajeros liposolubles con
receptores intracelulares.
B
C
Tiroxina, T4 (Tetrayodotironina)
T3 Triyodotironina
Retinoides
Primeros mensajeros liposolubles con
receptores intracelulares.
• Los mensajeros hidrosolubles
interaccionan con receptores de la
superficie de las células diana.
• El acoplamiento ligando-receptor
desencadena una señal intracelular
mediada por SEGUNDOS
MENSAJEROS. TIPOS:
• Receptores con actividad
tirosina quinasa
• Receptores acoplados a
proteína G
Sistema adenilato ciclasaAMPc
Sistema fosfolípidos de
membrana
Sistema del calcio
Vías de señalización intracelular
Moléculas de señalización intracelular
(en células eucariontes)
a.- Proteínas G heterotriméricas
b.- GTP-asas
c.- Nucleótidos cíclicos (AMPc) (GMPc)
d.- Ca++
e.- Derivados fosfoinositoles: fosfatidil inosiltol trifosfato
diacilglicerol
inositoltrifosfato
f.- Proteínas quinasas y fosfatasas.
Proteínas G
Heterotriméricas
Proteínas
Gs
Proteínas
Gi
Proteínas
Gq
Estimuladoras
de la
Adenilciclasa
Inhibidoras
de la
Adenilciclasa
Activa la
Fosfolipasa C
Receptores acoplados a proteínas G
A
B
Receptores con actividad enzimática intrínseca.
N
N
N
N
N
Cadenas 
Cadena  N
-S-S-
Espacio
extracelular
N
-S-S-
C
-S-S-
C
Membrana
Citoplasma
C
C
C
C
Receptor de insulina,
Receptor del factor de
crecimiento tipo
insulínico 1 (IGF-1)
Receptor del factor
de crecimiento
epidérmico (EGF)
Receptor del factor de
crecimiento derivado de
plaquetas (PDGF),
Receptor de factor
estimulante de colonias
1 (CSF-1)
C
Receptor del factor de
crecimiento de
fibroblástos (FGF),
Amplificación
CASCADA DE SEÑALIZACIÓN
TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES
EJEMPLOS DE PROCESOS FISIOLÓGICOS
ESTÍMULO
RECEPTOR
EFECTOR
RESPUESTA
EPINEFRINA
-ADRENÉRGICO
ADENILILCICLASA
DESDOBLA
GLUCÓGENO
SEROTONINA
R. SEROTONINA
ADENILILCICLASA
SENSIBILIZACIÓN Y
APRENDIZAJE
LUZ
RODOPSINA
FOSFODIESTERAS
A GMPc
EXCITACIÓN VISUAL
ACETILCOLINA
MUSCARÍNICO
CANAL DE
POTASIO
NEUROMUSCULAR
Activación de la proteinaquinasa A
dependiente de AMPc
Efecto de la proteinquinasa A
en la gluconeogénesis
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