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COMUNICACIÓN CELULARDR. BRADY BELTRÁN GARATE
COMUNICACIÓN CELULAR La supervivencia de los organismos pluricelulares depende de que
sus células actúen sincrónicamente en los tejidos y que estoscumplan las funciones específicas
Los órganos y los sistemas de órganos deben funcionarorganizadamente para mantener las condiciones fisiológicasadecuadas para la vida del individuo.
Se define como un proceso por el cual las células transmiteninformación para promover o modificar respuestas celulares enotras células
Las respuestas pueden ser:
Excitatorias: Contracción muscular, inflamación
Inhibitorias
Moduladoras: Funciones de aprendizaje y memoria
COMUNICACIÓN CELULAR
FASES DE LA COMUNICACIÓN CELULAR1. Fase Intercelular: Liberación de una sustancia portadora de un mensaje a
partir de la célula efectora hasta la llegada de este al interior de la célulaque va a dar respuesta al mensaje, esta es conocida como célula diana
2. Fase Intracelular: Todos los procesos y las substancias implicadas en laproducción de la respuesta celular (Segundos mensajeros, enzimas,proteínas estructurales, genes, etc.)
Mensajero: Primer mensajero o mensajero extracelular
Receptor: Molécula específica para el mensajero, se encuentran enla membrana de la célula receptora y la información llega al interiorde la célula o en otros casos difunde por la membrana o estransportado por algún componente celular hasta llegar al sitio derecepción celular (Núcleo u otro organelo)
FASES DE LA COMUNICACIÓN CELULAR
LIGANDO Molécula señal, específica para
cada tipo de célula
Se une a sitios específicos de unreceptor de la membranaplasmática
Es capaz de disparar una serie deprocesos complejos, a veces encascada que conducen a unarespuesta
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 sustanciasdesde 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 enrespuesta
Dentro de la célula, provoca una cadena de pasos (Cascada deseñalización o ruta del segundo mensajero) cuyo resultado es laamplificación de la señal (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 presentauna diversidad paralela a la de los estímulos, y otro efector quepertenece a unos pocos tipos fundamentales, por lo que lasecuencia de eventos que son capaces de iniciar son limitados
La detección de estímulos y la respuesta a los mismos en todos losseres vivos depende dentro de las células de las señales detransducción.
ETAPAS DE LA RESPUESTA CELULAR Las señales externas a la célula de diferente naturaleza físico-
química producen una regulación de determinados genes en sunúcleo celular por medio de un conjunto de mecanismos quecomprenden:
1. La captación de las señales externas en la superficie celularmediante los receptores celulares
2. La generación y la transmisión intracelular de las señales pormedio de las interacciones proteína-proteína
3. La ejecución de la respuesta a través de modificación de laactividad de los genes
RESPUESTA CELULAR Las respuestas desencadenadas por las señales de transducción
incluyen la regulación de la expresión genética como la activaciónde genes, la regulación de una vía metabólica como la producción deenergía por medio del metabolismo, la locomoción celular pormedio de cambios en el citoesqueleto.
La activación de genes provoca muchos efectos, desde la expresiónde genes en proteínas (Enzimas, factores de transcripciónreguladores de la actividad metabólica)
RESPUESTA CELULAR 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 deeventos fisiológicos
El conjunto de activación mencionado se denomina programagenético
Un ejemplo de programa genético es la secuencia de eventos quetiene lugar cuando el óvulo es fecundado por un espermatozoide
COMUNICACIÓN CELULAR El proceso de transmisión de señal afecta a una secuencia de
reacciones bioquímicas dentro de la célula que se lleva a cabo através de enzimas unidas a otras sustancias llamadas segundomensajero
Cada proceso se realiza en intervalos de tiempo muy pequeños,como milisegundos, o periodos más largos como algunos segundos
DIVERSIDAD DE SEÑALES Existen distintos receptores en una
misma célula
Las células son sensibles en formasimultánea a muchas señalesextracelulares
Las señales al actuar en conjunto,pueden sumarse e inducir arespuestas mayores
La presencia de una señal puedemodificar las respuestas a otrasseñales
En ausencia de señales, la mayoríade las células están programadaspara autodestruirse
CÉLULA EMISORA CÉLULA BLANCO (DIANA)
La misma señal química puede inducir diferentes respuestas endiferentes células blanco
RECEPTORES Se unen específicamente a
moléculas señalizadoras
MENSAJEROS:
Hormonas
Neurotransmisores
Citoquinas (Factores de crecimientoque regulan la formación de célulassanguíneas)
Factores de crecimiento
Moléculas de adhesión
Componentes de la matrizextracelular
Receptor = Cerradura
Ligando = Llave
SEÑALES INTERCELULARES Endocrinas: Las hormonas son producidas por células del sistema
endocrino y circulan por el torrente sanguíneo hasta alcanzar todoslos lugares del cuerpo
Paracrinas: Solo actúan sobre células diana que se encuentran en lavecindad de las células emisoras, como por ejemplo losneurotransmisores
Autocrinas: Afectan solo a las células que son del mismo tipo celularcomo las células emisoras. Un ejemplo de señales Autocrinas seencuentra en las células del sistema inmune
Yuxtacrinas: Son transmitidas a lo largo de la membrana celular através de proteínas o lípidos que integran la membrana celular y soncapaces de afectar tanto a la célula emisora como a las célulasinmediatamente adyacentes
TIPOS DE COMUNICACIÓN: COMUNICACIÓN LOCAL
Endocrine Signaling
TIPOS DE COMUNICACIÓN: COMUNICACIÓN A DISTANCIA
Synaptic Signaling
TIPOS DE COMUNICACIÓN: COMUNICACIÓN LOCAL
SEÑALES Y RECEPTORES
MEMBRANA PLASMÁTICA
EXTRACELULAR
INTRACELULAR
Señal no unida al receptor
Receptor de superficie inactivo
SEÑALES Y RECEPTORES
MEMBRANA PLASMÁTICA
EXTRACELULAR
INTRACELULAR
Señal unida al receptor
Receptor de superficie activo
RESPUESTA CELULAR
ENDOCRINA U HORMONAL
HORMONA
CÉLULA ENDOCRINA RECEPTOR
CÉLULAS BLANCO
TORRENTE SANGUÍNEO
ENDOCRINA U HORMONAL
NEUROTRANSMISORES
VESÍCULA SINÁPTICA(SEROTONINA)
CANAL DE CA++
DEPENDIENTE DE VOLTAJE
DENSIDAD POSTSINÁPTICARECEPTOR
BOMBA TRANSPORTADORA DEL
NEUROTRANSMISOR
NEUROTRANSMISOR
AXÓN TERMINAL
ESPACIO SINÁPTICO
BOTÓNDENDRÍTICO
NEUROTRANSMISORES
NEURONA
CUERPO CELULAR
AXÓN
NEUROTRANSMISORCÉLULA BLANCO
SINAPSIS
COMUNICACIÓN NEUROENDOCRINA
COMUNICACIÓN NEUROENDOCRINA
COMUNICACIÓN NEUROENDOCRINA
COMUNICACIÓN PARACRINA
CÉLULA EMISORA
MEDIADOR LOCAL
CÉLULAS BLANCO
COMUNICACIÓN YUXTACRINA O DEPENDIENTE DE CONTACTO
CÉLULA EMISORA CÉLULA BLANCO
MOLÉCULA SEÑAL UNIDA A MEMBRANA
COMUNICACIÓN AUTOCRINA
SITIOS BLANCO EN LA MISMA CÉLULA
EJEMPLOS DE COMUNICACIÓN CELULAR
MIOCITOS NEURONAS INFLAMACIÓN, COAGULACIÓN
HORMONAS
SEÑALES Y RECEPTORES Las moléculas señalizadoras son
hidrofílicas y no tienen la habilidadde difundir a través de la MP
Necesitan de un receptor desuperficie celular que genera unaseñal intracelular en la célula diana
Algunas moléculas señalizadorashidrofóbicas (Hormonas) puedendifundir a través de la MP y unirsea receptores intracelulareslocalizados en el núcleo o en elcitoplasma de la célula diana
RECEPTORES TRANSMEMBRANALES Son proteínas que se extienden por todo el espesor de la membrana
plasmática de la célula, con un extremo del receptor fuera de lacélula (Dominio Extracelular) y otro extremo del receptor dentro(Dominio Intracelular)
Cuando el dominio extracelular reconoce a una hormona, latotalidad del receptor sufre un cambio en su conformaciónestructural que afecta al dominio intracelular, confiriéndole unanueva acción
En este caso, la hormona no atraviesa ella misma la membranaplasmática para penetrar en la célula
RECEPTORES CITOPLASMÁTICOS Y NUCLEARES
Son proteínas solubles localizadas en el citoplasma o en el núcleocelular. La hormona que pasa a través de la membrana plasmática,normalmente por difusión pasiva, alcanza el receptor e inicia lacascada de señales
Los receptores nucleares son activadores de la transcripciónactivados por ligandos, que se transportan con el ligando uhormona, que pasan a través de la membrana nuclear al interior delnúcleo celular, activan la transcripción de ciertos genes y, por lotanto, la producción de una proteína.
Los ligandos de los receptores nucleares son hormonas lipofílicascomo las hormonas esteroideas; por ejemplo la testosterona, laprogesterona, el cortisol y derivados de las vitaminas A y 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 dehormonas hipofisiarias, las cuales activan los órganosendocrinos que finalmente producen las hormonas para lostejidos diana
Este sistema jerarquizado permite la amplificación de la señaloriginal que procede del hipotálamo
La liberación de hormonas enlentece la producción de estar pormedio de una inhibición reactiva (Feedback) para evitar unaproducción aumentada
MODELO PROPUESTO DE LA ACTIVACIÓN DEL RECEPTOR DE GnRH
GnRH
Proteína G
Fosfolipasa C
Proteinquinasa C
Diacilglicerol
Inositol trifosfato
Binding Proteín
LIBERACION DE GONADOTROFINASSINTESIS DE GONADOTROFINAS
Ac. Araquidónico
Calcio
REGULACIÓN DE LA FUERZA DE LA SEÑAL 2. DISPONIBILIDAD DE LA HORMONA EN EL CITOPLASMA:
Muchas hormonas pueden ser convertidas en formas dedepósito por la célula diana para su posterior uso. Esta reduce lacantidad 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 lacantidad de hormonas disponibles
MENSAJEROS QUÍMICOS1. LIPOSOLUBLES con receptores de superficie celular
2. HIDROSOLUBLES con receptores de superficie celular (Polipéptidos ylas 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 lashormonas hipofisiarias
Endorfinas
Factores de crecimiento y detransformación
FACTOR DE CRECIMIENTO EPIDÉRMICO (EGF)
II. AMINAS:
MENSAJEROS HIDROSOLUBLES QUE UNEN RECEPTORES DE SUPERFICIE CELULAR
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:
Hormonas sexuales masculinas y femeninas
Hormonas de corteza de las glándulassuprarrenales (Cortisol, cortisona, aldosterona)
Vitamina D
PRIMEROS MENSAJEROS LIPOSOLUBLES CON RECEPTORES INTRACELULARES
Tiroxina
T4 (Tetrayodotironina)
T3 (Triyodotironina)
Retinoides
PRIMEROS MENSAJEROS LIPOSOLUBLES CON RECEPTORES INTRACELULARES
Los mensajeros hidrosolublesinteraccionan con receptores de lasuperficie de las células diana
El acoplamiento ligando-receptordesencadena una señal intracelularmediada por segundos mensajeros
Tipos:
1. Receptores con actividadTirosina-Quinasa
2. Receptores acoplados a proteínaG
3. Sistema Adenilato Ciclasa-AMPc
4. Sistema fosfolípidos demembrana
5. Sistema del calcio
VÍAS DE SEÑALIZACIÓN INTRACELULAR
MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN INTRACELULAR(EN CÉLULAS EUCARIOTAS)
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 GHeterotriméricas
ProteínasGs
Estimuladorasde la
Adenilciclasa
ProteínasGi
Inhibidorasde la
Adenilciclasa
ProteínasGq
Activa laFosfolipasa C
RECEPTORES ACOPLADOS A PROTEÍNAS G
A B
RECEPTORES CON ACTIVIDAD ENZIMÁTICA INTRÍNSECA
Receptor del factor de crecimiento de fibroblástos (FGF),
C
-S-S--S-S-
-S-S-
C
N
C
N
N
C
N
C
Receptor de insulina,Receptor del factor de crecimiento tipo insulínico 1 (IGF-1)
Receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGF)
C
N
C
N
Receptor del factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF),Receptor de factor estimulante de colonias 1 (CSF-1)
N
Cadenas
Cadena
Membrana
Citoplasma
Espacio extracelular
AMPLIFICACIÓN
CASCADA DE SEÑALIZACIÓN
TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES
EJEMPLOS DE PROCESOS FISIOLÓGICOS
ESTÍMULO RECEPTOR EFECTOR RESPUESTA
EPINEFRINA b-ADRENÉRGICO ADENILIL-CICLASA DESDOBLA GLUCÓGENO
SEROTONINA R. SEROTONINA ADENILIL-CICLASASENSIBILIZACIÓN Y
APRENDIZAJE
LUZ RODOPSINAFOSFODIESTERASA
GMPcEXCITACIÓN VISUAL
ACETILCOLINA MUSCARÍNICO CANAL DE POTASIO NEUROMUSCULAR
ACTIVACIÓN DE LA PROTEINQUINASA A DEPENDIENTE DE AMPc
EFECTO DE LA PROTEINQUINASA A EN LA GLUCONEOGÉNESIS
CONCLUSIONES La comunicación celular es el proceso
de transmisión de información pormedio de señales extracelulares(Primeros mensajeros o mensajerosQuímicos)
Se da entre distancias variables
Modifica las respuestas en otras células(Excitadoras, inhibidoras omoduladoras)
Respuestas rápidas o lentas
?
Oye tú !!!Tienes que proliferar
Necesitamos! glucosa!
Hey !!! ¿Podrías migrar?
¿ A quien debo escuchar ?
CONCLUSIONESETAPAS DE LA COMUNICACIÓN 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 elstatus celular (Metabolismo, expresión génica, etc.)
6. Eliminación (Degradación) de la señal (Interrupción del proceso)
CONCLUSIONESTIPOS DE COMUNICACIÓN CELULAR:
1. Comunicación endocrina u hormonal
2. Neurotransmisión
3. Comunicación Neuroendocrina
4. Comunicación Paracrina
5. Comunicación Yuxtacrina
6. Comunicación Autocrina
CONCLUSIONES Los mensajeros extracelulares pueden
unirse a receptores de superficie oreceptores intracelulares