Transcript COMUNICACIÓN CELULAR

COMUNICACIÓN CELULAR
COMUNICACIÓN CELULAR
EN LA COMUNICACIÓN CELULAR OCURREN LOS
SIGUIENTES EVENTOS:
1. SEÑAL DE INGRESO: (LIGANDOS)
2. RECEPTOR: (PROTEÍNAS DE MEMBRANAS)
3. TRANSDUCTOR: (PROTEÍNAS G)
4. EFECTOR:(AUMENTO CALCIO, AMPC, IP3,)
5. RESPUESTA: (SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, ENZIMAS, ETC.)
COMUNICACIÓN INTERCELULAR
LAS CÉLULAS SE COMUNICAN:

MENSAJEROS QUÍMICOS (HORMONAS,
NEUROTRANSMISORES ETC.)
 NEXOS (DE CÉLULA A CÉLULA SIN CONTACTO DEL LEC)
LOS MENSAJEROS QUÍMICOS SE UNEN A RECEPTORES:

PROTEÍNAS TRANSMEMBRANALES O INTEGRALES

A NIVEL DE CITOPLASMA O NÚCLEO
NEXOS
 LA COMUNICACIÓN
AQUÍ SUCEDE DE
CELULA A CELULA.
 SIN REQUERIR DEL
CONTACTO CON LEC
 DEPENDEN DE SU
UBICACIÓN EN EL
ORGANISMO
COMUNICACIÓN CELULAR
EXISTEN 3 TIPOS GENERALES DE COMUNICACIÓN
INTERCELULAR MEDIADA POR MENSAJEROS
EN EL LIQUIDO EXTRACELULAR:
1. COMUNICACIÓN NEURAL
2. COMUNICACIÓN ENDOCRINA
3. COMUNICACIÓN PARACRINA Y AUTÓCRINA.
COMUNICACIÓN NEURONAL
 LIBERAN
NEUROTRANSMISORES
EN UNIONES
SINÁPTICAS DE
CÉLULAS NERVIOSAS Y
ACTÚAN SOBRE LA
CÉLULA
POSTSINÁPTICA A
TRAVÉS DE UNA
HENDIDURA
SINÁPTICA ESTRECHA.
COMUNICACIÓN ENDOCRINA
 HORMONAS Y
FACTORES DE
CRECIMIENTO
LLEGAN A LAS
CÉLULAS POR LA
SANGRE
CIRCULANTE.
COMUNICACIÓN PARACRINA

EN QUE LOS
PRODUCTOS DE LAS
CÉLULAS SE
DIFUNDEN EN EL
LÍQUIDO
EXTRACELULAR
PARA INFLUIR EN
LAS CÉLULAS
VECINAS, LAS
CUALES PUEDEN
ESTAR A CIERTA
DISTANCIA.
COMUNICACIÓN AUTOCRINA
 CÉLULAS SECRETAN
MENSAJEROS
QUÍMICOS QUE, EN
ALGUNAS
SITUACIONES, SE
UNEN CON LOS
RECEPTORES DE LA
MISMA CÉLULA.
MENSAJEROS QUÍMICOS

FUNCIONAN COMO MENSAJEROS
QUIMICOS:
AMINAS, AMINOÁCIDOS, ESTEROIDES,
POLIPÉPTIDOS, NUCLEÓTIDOS DE
PURINAS Y PIRIMIDINAS Y EN ALGUNOS
CASOS LÍPIDOS.
RECEPTORES PARA HORMONAS, NEUROTRANSMISORES Y
OTROS LIGANDOS
 SE HAN AISLADOS Y CARACTERIZADOS MUCHOS
RECEPTORES PARA MENSAJEROS QUÍMICOS.
 LOS RECEPTORES SON PROTEÍNAS QUE Y
SEGÚN RESPUESTA A ESTÍMULOS.
 CUANDO HAY UN EXCESO DE HORMONA O
NEUROTRANSMISOR,
EL NÚMERO DE
RECEPTORES ACTIVOS (REGULACIÓN NEGATIVA).
 CUANDO HAY DEFICIENCIA DEL MENSAJERO
QUÍMICO, HAY UN
EN EL NÚMERO DE
RECEPTORES ACTIVOS (REGULACIÓN POSITIVA).
MECANISMOS DE ACCION DE LOS
MENSAJEROS QUIMICOS
 LA INTERACCION ENTRE RECEPTOR Y LIGANDO
SUELE SER EL INICIO DE LA RESPUESTA CELULAR.
ESTE ACONTECIMIENTO SE MANIFIESTA COMO
RESPUESTAS SECUNDARIAS EN LA CELULA, LAS
CUALES PUEDEN DIVIDIRSE EN CUATRO
CATEGORIAS:
1. ACTIVACION DE CONDUCTOS IONICOS
2. ACTIVACION DE PROTEINA G
3. ACTIVACION DE LAS ACCIONES ENZIMATICAS EN
LA CELULA
4. ACTIVACION DIRECTA DE LA TRANSCRIPCION
MECANÍSMOS DE ACCIÓN DE LOS
MENSAJEROS QUÍMICOS
 LOS LIGANDOS (ACETILCOLINA) SE UNEN CANALES
IÓNICOS DE LA MEMBRANA CELULAR, CON LO QUE
CAMBIAN SU CONDUCTANCIA.
 LAS HORMONAS (TIROIDEAS, ESTEROIDEAS, 1,25 –
DIHIDROXICOLECALCIFEROL) Y LOS RETINOIDES
ENTRAN A LAS CÉLULAS Y ACTÚAN EN RECEPTORES
CITOPLÁSMICOS O NUCLEARES. EL RECEPTOR
ACTIVADO SE UNE CON EL DNA Y AUMENTA LA
TRANSCRIPCIÓN DE ALGUNOS mRNA.
MECANÍSMOS DE ACCIÓN DE LOS
MENSAJEROS QUÍMICOS
 OTROS LIGANDOS SE UNEN A RECEPTORES DE
MEMBRANA, INICIANDO LA LIBERACIÓN DE
MEDIADORES INTRACELULARES (cAMP, IP3) QUE
INDUCEN CAMBIOS EN LA FUNCIÓN CELULAR.
LOS LIGANDOS (PRIMEROS MENSAJEROS) Y
MEDIADORES INTRACELULARES (SEGUNDOS
MENSAJEROS).
 LOS MEDIADORES INTRACELULARES CAUSAN:
ALTERACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO
ENZIMÁTICO, INDUCCIÓN DE EXOCITOSIS,
ALTERAN LA TRANSCRIPCIÓN DE VARIOS GENES.
MECANÍSMOS DE ACCIÓN DE LOS
MENSAJEROS QUÍMICOS
 AL ACTIVARSE LOS RECEPTORES DE MEMBRANAS SE
INICIA LA LIBERACIÓN DE SEGUNDOS MENSAJEROS
U OTROS FENÓMENOS INTRACELULAR MEDIANTE
LAS PROTEÍNAS DE UNIÓN (PROTEÍNAS G)
 POR LO GENERAL LOS SEGUNDOS MENSAJEROS
ACTIVAN PROTEINCINASAS (PROTEINCINASA A ES
UN TERCER MENSAJERO), ENZIMAS QUE CATALIZAN
LA FOSFORILACIÓN DE RESIDUOS DE TIROSINA O
SERINA Y TREONINA EN LAS PROTEÍNAS. LA ADICIÓN
DE GRUPOS FOSFATOS CAMBIA LA CONFIGURACIÓN
DE LAS PROTEÍNAS, LO CUAL ALTERA SU FUNCIÓN
Y, POR CONSIGUIENTE, LA DE LA CÉLULA.
MECANÍSMOS DE ACCIÓN DE LOS
MENSAJEROS QUÍMICOS
 EN EL CASO DE LA INSULINA, LAS PORCIONES
INTRACELULARES DE LOS RECEPTORES MISMOS
SON PROTEÍNCINASAS Y EN ALGUNOS CASOS SE
FOSFORILAN A SÍ MISMOS
(AUTOFOSFORILACIÓN).
 OTROS RECEPTORES COMO LOS DE LA
CITOCINA, NO SON PROTEÍNCINASAS, SINO QUE
INICIAN CON FACILIDAD LA FOSFORILACIÓN DE
MUCHAS PROTEÍNAS INTRACELULARES.
ESTIMULACION DE TRANSCRIPCION
 UN RESULTADO HABITUAL DE LA SEÑALIZACION
CELULAR ES LA ACTIVACION DE LA TRANSCRIPCION
Y LA TRADUCCION SUBSIGUIENTE
 HAY TRES VIAS DISTINTAS PARA MENSAJEROS
PRIMARIOS
ESTIMULACION DE TRANSCRIPCION
 PRIMERA VIA:
COMO EN EL CASO DE LAS HORMONAS TIREOIDEAS
O ESTEROIDES, EL MENSAJERO PRIMARIO ES CAPAZ
DE ATRAVESAR LA MEMBRANA CELULAR Y UNIRSE
CON RECEPTORES NUCLEARES, MEDIANTE
REACCION INDIRECTA CON EL ADN CON EL
PROPOSITO DE ALTERAR LA EXPRESION GENETICA
ESTIMULACION DE TRANSCRIPCION
 SEGUNDA VIA:
ACTIVACION DE LA PROTEINA CINASA
CITOPLASMATICA C LA CUAL SE DESPLAZA
HASTA EL NUCLEO PARA FOSFORILAR UN
FACTOR DE TRANSCRIPCION LATENTE
PARA SU ACTIVACION
ESTIMULACION DE TRANSCRIPCION
 TERCERA VIA:
 ACTIVACION DE UN FACTOR DE
TRANSCRIPCION LATENTE EN EL CITOSOL,
EL CUAL MAS TARDE MIGRA AL NUCLEO Y
ALTERA LA TRANSCRIPCION
CALCIO INTRACELULAR COMO
SEGUNDO MENSAJERO
 EL CALCIO REGULA VARIOS PROCESOS
FISIOLÓGICOS: PROLIFERACIÓN, SEÑALES
NEURALES, APRENDIZAJE, CONTRACCIÓN,
SECRECIÓN Y FERTILIZACIÓN.
 LA CONCENTRACIÓN DEL CALCIO LIBRE EN
CITOPLASMA = 100 nmol/L
 LA CONCENTRACIÓN DEL CALCIO EL LÍQUIDO
INTERSTICIAL= 1,200,000 nmol/L.
 EL GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN ES MUY
GRANDE CON DIRECCIÓN AL INTERIOR DE LA
CÉLULA, ASÍ COMO UN GRADIENTE ELÉCTRICO EN
ESE MISMO SENTIDO.
CALCIO INTRACELULAR COMO
SEGUNDO MENSAJERO
 GRAN PARTE DEL CALCIO INTRACELULAR ESTÁ
UNIDO AL RETÍCULO ENDOPLÁSMICO Y OTROS
ORGANELOS (MITOCONDRIA), LOS CUALES SON UN
ALMACÉN (DEPOSITO) A PARTIR DEL CUAL SE
MOVILIZA EL CALCIO MEDIANTE CANALES
ACTIVADOS POR LIGANDO PARA AUMENTAR LA
CONCENTRACIÓN DE CALCIO LIBRE EN
CITOPLASMA.
 EL EXCEDENTE DE CALCIO CITOPLÁSMICO SE UNE Y
ACTIVA A LAS PROTEÍNAS PARA UNIÓN CON CALCIO
Y, A SU VEZ, ÉSTAS ACTIVAN VARIAS DE LAS
PROTEÍNCINASAS.
MECANISMOS DE LAS DIVERSAS
ACTIVIDADES DEL ION CALCIO
 EL CALCIO ENTRA A LAS CÉLULAS POR VARIOS CANALES.
 ALGUNOS CANALES SE ACTIVAN POR LIGANDOS Y OTROS POR
VOLTAJE.
 LOS CANALES ACTIVADOS POR VOLTAJE SON DE 2 TIPOS:
A. CANALES T (TRANSITORIO)
B. CANALES L (LARGA DURACIÓN)
LOS CUALES SE ACTIVAN O NO DURANTE LA DESPOLARIZACIÓN.
 EL CALCIO SE BOMBEA HACIA FUERA DE LAS CÉLULAS A CAMBIO DE
2 ÁTOMOS DE HIDROGENO POR LA ATP-ASA DE CA E H.
 EL CALCIO SE TRANSPORTA HACIA FUERA DE LAS CÉLULAS POR UN
ANTIPORTADOR IMPULSADO POR EL GRADIENTE DE SODIO (NA),
QUE INTERCAMBIA 3 ÁTOMOS DE SODIO POR CADA UNO DE
CALCIO.
ACTIVIDADES DEL ION CALCIO
MECANISMOS DE LAS DIVERSAS
ACTIVIDADES DEL ION CALCIO
 MUCHOS SEGUNDOS MENSAJEROS INCREMENTAN EL CALCIO
INTRACELULAR (CITOPLÁSMICO):
 EL TRIFOSFATO DE INOSITOL (IP3) ES EL PRINCIPAL SEGUNDO
MENSAJERO QUE INDUCE LA LIBERACIÓN DE CALCIO A PARTIR DEL
RETÍCULO ENDOPLÁSMICO.
 EL DEL CALCIO EN CITOPLASMA, SE DEBE A LA LIBERACIÓN DEL
CALCIO A PARTIR DE LAS RESERVAS INTRACELULARES (RETÍCULO
ENDOPLÁSMICO) O POR AUMENTO DE LA ENTRADA DE CALCIO HACIA
LAS CÉLULAS.
 EN MUCHOS TEJIDOS, LA LIBERACIÓN TRANSITORIA DEL CALCIO DE LAS
RESERVAS INTERNAS HACIA EL CITOPLASMA DESENCADENA LA
ABERTURA DE UNA POBLACIÓN DE CANALES DEL CALCIO EN LA
MEMBRANA CELULAR(CANALES DEL CALCIO OPERADOS POR RESERVA;
SOCC). LA ENTRADA DE CALCIO REPONE EL SUMINISTRO DE CALCIO
INTRACELULAR Y LA RESERVA DEL RETÍCULO ENDOPLÁSMICO.
PROTEÍNAS DE UNIÓN CON CALCIO
 EXISTEN VARIAS PROTEÍNAS QUE SE UNEN CON EL CALCIO:
TROPONINA, CALMODULINA, CALBINDINA ETC.
 LA TROPONINA ES LA PROTEÍNA QUE AL UNIRSE CON EL
CALCIO PARTICIPA EN LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO
ESQUELÉTICO.
 LA CALMODULINA AL UNIRSE CON EL CALCIO INDUCE LA
CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO. CUANDO LA
CALMODULINA SE UNE AL CALCIO SE ACTIVA LA CINASA DE
LA CADENA LIGERA DE MIOSINA QUE FOSFORILA A LA
MIOSINA.
 LAS CINASAS I Y II DE CALCIO/CALMODULINA PARTICIPAN
EN LA CONDUCCIÓN SINÁPTICA.
PROTEÍNAS G
 CUANDO LA SEÑAL LLEGA A LA PROTEÍNA G, ÉSTA
INTERCAMBIA GDP POR GTP. EL COMPLEJO GTP-PROTEÍNA
INDUCE EL EFECTO. DESPUÉS, LA ACTIVIDAD INHERENTE DE
GTP-ASA DE LA PROTEÍNA CONVIERTE EL GTP EN GDP, CON
LO QUE SE RESTAURA EL ESTADO DE REPOSO.
 LAS PROTEÍNAS G ESTÁN COMPUESTAS POR 3 SUBUNIDADES:
ALFA, BETA Y GAMMA.
 LA SUBUNIDAD ALFA SE UNE CON EL GDP.
 CUANDO UN LIGANDO SE UNE CON UN RECEPTOR UNIDO A
G, ESTE GDP SE INTERCAMBIA POR GTP Y LA SUBUNIDAD ALFA
SE SEPARA DE LAS SUBUNIDADES BETA Y GAMMA
COMBINADAS.
PROTEINA G
 LA SUBUNIDAD ALFA SEPARADA INDUCE
MUCHOS EFECTOS BIOLÓGICOS.
 LAS SUBUNIDADES BETA Y GAMMA NO SE
SEPARAN ENTRE SI Y JUNTAS TAMBIÉN ACTIVAN
DIVERSOS EFECTORES.
 LA ACTIVIDAD ATP-ASA INTRÍNSICA DE LA
SUBUNIDAD ALFA CONVIERTE EL GTP EN GDP Y
ESTO OCASIONA LA REASOCIACIÓN DE LA
SUBUNIDAD ALFA CON BETA Y GAMMA Y
SUSPENDE LA ACTIVACIÓN DEL EFECTOR.
PROTEINAS G
PROTEINA G
RECEPTORES EN SERPENTINA
 TODOS LOS RECEPTORES UNIDOS CON PROTEÍNA G SON
PROTEÍNAS QUE CRUZAN LA MEMBRANA CELULAR SIETE VECES
(RECEPTORES EN SERPENTINA).
 EN GENERAL, PEQUEÑOS LIGANDOS SE UNEN CON LOS RESIDUOS
DE AMINOÁCIDOS EN LA MEMBRANA.
 LOS LIGANDOS POLIPEPTÍDICOS Y PROTEICOS SE UNEN CON LOS
DOMINIOS EXTRACELULARES, QUE SON MÁS GRANDES Y MEJOR
DESARROLLADOS EN LOS RECEPTORES PARA POLIPÉPTIDOS Y
PROTEÍNAS.
TRIFOSFATO DE INOSITOL Y DAG COMO
SEGUNDOS MENSAJEROS.
 LA RELACIÓN ENTRE LA UNIÓN A LA MEMBRANA DE UN
LIGANDO QUE ACTÚA MEDIANTE EL CALCIO Y EL
AUMENTO RÁPIDO EN LA CONCENTRACIÓN
CITOPLÁSMICA DE CALCIO A MENUDO ES EL
TRIFOSFATO DE INOSITOL (1,4,5-TRIFOSFATO DE
INOSITOL: IP3).
 CUANDO UNO DE ESTOS LIGANDOS SE UNE CON SU
RECEPTOR, LA ACTIVACIÓN DE ÉSTE ACTIVA A SU VEZ A
LA FOSFOLIPASA C EN LA SUPERFICIE INTERNA DE LA
MEMBRANA A TRAVÉS DE G.
 ESTAS ENZIMAS (ISOFORMAS DE LA FOSFOLIPASA C)
CATALIZAN LA HIDRÓLISIS DEL 4,5-DIFOSFATO DE
FOSFATIDILINOSITOL (PIP2) HASTA LA FORMA IP3 Y DAG.
TRIFOSFATO DE INOSITOL Y DAG COMO
SEGUNDOS MENSAJEROS.
 EL PRECURSOR DEL PIP2 ES EL
FOSFATIDILINOSITOL.
 EL IP3 DIFUNDE AL RETÍCULO ENDOPLÁSMICO,
DONDE DESENCADENA LA LIBERACIÓN DE
CALCIO HACIA EL CITOPLASMA.
 EL DAG TAMBIÉN ES UN SEGUNDO MENSAJERO,
PERMANECE EN LA MEMBRANA CELULAR,
DONDE ACTIVA UNA DE LAS SIETE SUBESPECIES
DE PROTEINCINASA C.
AMP CICLICO (cAMP)
 EL cAMP ES UN SEGUNDO MENSAJERO EL
CUAL SE FORMA POR LA ACCIÓN DE LA
ENZIMA ADENILCICLASA A PARTIR DEL
ATP.
 EL cAMP ES EL 3´,5´-MONOFOSFATO
CÍCLICO DE ADENOSINA.
 EL cAMP SE CONVIERTE EN 5´-AMP
INACTIVO POR ACCIÓN DE LA ENZIMA
FOSFODIESTERASA.
AMP CICLICO (cAMP)
 EL cAMP ACTIVA UNA DE LAS PROTEINCINASAS
DEPENDIENTES DE NUCLÉOTIDOS (PROTEINCINASA
A) QUE, AL IGUAL A PROTEINCINASA C, CATALIZA
LA FOSFORILACIÓN DE PROTEÍNAS, CON LO QUE
CAMBIA SU CONFIGURACIÓN Y SU ACTIVIDAD.
 UN EJEMPLO TÍPICO ES LA ACTIVACIÓN DE LA
FOSFORILCINASA EN EL HÍGADO POR LA
ADRENALINA MEDIANTE EL cAMP Y LA
PROTEINCINASA A. OTROS EJEMPLOS SON
INDUCIDOS POR HORMONAS QUE UTILIZAN EL
SISTEMA DE SEGUNDO MENSAJERO cAMP.
AMP CICLICO (cAMP)
 HAY VARIOS COMPONENTES IMPLICADOS EN EL
MECANISMO POR EL CUAL LOS LIGANDOS
INDUCEN CAMBIOS EN LA CONCENTRACIÓN
INTRACELULAR DE cAMP :
 UNA UNIDAD CATALÍTICA, LA ADENILCICLASA
QUE CATALIZA LA CONVERSIÓN DE ATP EN
cAMP; RECEPTORES ESTIMULANTES E
INHIBITORIOS Y PROTEÍNAS G ESTIMULANTES E
INHIBITORIAS QUE UNEN AL RECEPTOR CON LA
UNIDAD CATALÍTICA.
AMP CICLICO (cAMP)
 AL IGUAL QUE LOS RECEPTORES, LA
ADENILCICLASA ES UNA PROTEÍNA
TRANSMEMBRANA Y CRUZA LA MEMBRANA 12
VECES.
 SE HAN DESCRITO 8 ISOFORMAS DE ÉSTA
ENZIMA, QUE COMBINADAS CON LAS
NUMEROSAS VARIEDADES DE PROTEÍNAS G,
PERMITE ADAPTAR LA VÍA DEL CAMP A LAS
NECESIDADES ESPECIFICAS DEL TEJIDO.
GUANILIL CICLASA
 OTRO NUCLEÓTIDO CÍCLICO CON IMPORTANCIA FISIOLÓGICA ES
EL MONOFOSFATO CÍCLICO DE GUANOSINA (GMP CÍCLICO O
CGMP)
 EL CGMP ES IMPORTANTE PARA LA VISIÓN.
 LA LUZ ACTÚA SOBRE LA RODOPSINA DE LOS BASTONES; LA
RODOPSINA ESTÁ VINCULADA CON LA FOSFODIESTERASA
MEDIANTE G,Y LA ACTIVACIÓN DE LA FOSFODIESTERASA ACELERA
LA CONVERSIÓN DE CGMP EN 5´-GMP.
GUANILIL CICLASA
 EXISTEN CANALES IÓNICOS REGULADOS POR
cGMP ; ÉSTE ACTIVA A LA CINASA DEPENDIENTE
DE cGMP LO QUE INDUCE DIVERSOS EFECTOS
FISIOLÓGICOS.
 LAS GUANILICICLASA SON UNA FAMILIA DE
ENZIMAS QUE CATALIZAN LA FORMACIÓN DE
cGMP.
GUANILIL CICLASA