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Señales Químicas entre Células
Dra. María Mercedes Soberón Lozano
¿De qué manera las células reciben la
información procedente del medio
externo?
¿De qué manera las células
trasmiten la información a
otra célula?
Señales química entre células:- Tipos de señales. - Moléculas de señalización. - Tipos de moléculas.
Receptores - Intracitoplasmáticos. - Receptores de superficie: Receptores asociados a canales. Receptores ligados a proteína G.
Mecanismos de transducción
Puntos a tratar
Una célula animal depende de múltiples señales extracelulares
Señales (A, B, C) para sobrevivir.
Señales adicionales (F, G) para proliferar.
Otras señales (D, E) para diferenciarse.
Si se priva a las células de todas esas señales, inician un programa de muerte celular.
proliferar
supervivencia
FG
D E
En realidad la interrelación entre ambos es tan estrecha, que pueden considerarse como uno solo: el gran sistema neuroendocrino.
En organismos pluricelulares la comunicación se realiza y coordina por medio de dos sistemas: el nervioso y el
endocrino u hormonal
1) ENDOCRINA
Células animales pueden enviarse señales entre sí de diversas maneras:
Señales moleculares secretadas y
distribuidas por el torrente circulatorio hacia la totalidad del
organismo, para ejercer su acción reguladora sobre células blanco
localizadas habitualmente a
distancias considerables
Célula endocrinaReceptor
Célula diana
Torrente sanguineo
Hormona
Célula diana
1) ENDOCRINA
Hormonas
Son transportadaspor la sangre
hasta las células diana.
2) PARACRINA Mediadores químicos locales
Comunicación entre células prácticamente cercanas sin que para ello exista una estructura especializada (como es el caso de la sinapsis).
Esta comunicación tiene un carácter netamente localEj: Inflamación local,
acción de óxido nítrico, alergenos, citoquinas.
Célula señalizadora
Mediador local
Célula diana
Papel del Óxido Nítrico (NO) en la Relajaciónde la Pared de un Vaso Sanguíneo
Terminal nerviosa activada
acetilcolina
NO sintasa activada
Rápida difusión
por membrana
NO unido a guanilato ciclasa
Rápida relajación de célula de músculo liso
Célula músculo lisoCélula endotelial
Mediadores químicos locales
Mediadores químicos locales
Factor de crecimiento epidérmico (EGF)
Lugar de origen: células diversas
Naturaleza química: proteína
Accion: Estimula la proliferación de las células epidérmicas y de muchos otros tipos celulares
En la neurotransmisión la célula presináptica libera al mensajero
para que actúe sobre la célula
postsináptica.
3) NEURONAL
Sinapsis colinérgica
(I), acetilcolina (AC). Esta puede almacenarse en vesículas (2) o liberarse directamente (3). Fuera del terminal sináptico, acetilcolina puede ocupar sitios receptores (R) en otra célula (4), en ella misma —autorreceptores, AR—(5), recaptarse (6)
Célula presináptica
Secreción química que afecta a la misma célula que secretó la sustancia.
Los receptores para la sustancia secretada están sobre la misma célula que la sintetizó.
Citoquinas suelen actuar, tanto sobre la misma célula que las produce (actividad autocrina) como sobre las células vecinas (actividad paracrina).
5) AUTOCRINA
En la neurotransmisión la célula presináptica libera al mensajero para que actúe sobre la célula postsináptica.
Este mismo mensajero va a actuar sobre la célula presináptica (o sea aquella que lo liberó) para "avisarle" que todavía hay neurotransmisor en el espacio sináptico y así evitar una nueva descarga de mensajero
5) AUTOCRINASinapsis colinérgica
Célula presináptica
Señalización dependiente de
contacto,
Requiere que sus células estén encontacto directo
membrana-membrana.
Requieren de receptores anclados
que no difunden en el medio
4) DEPENDIENTE DE CONTACTO
Célula señalizadora Célula diana
Molécula señalizadora unida a la
membrana
Recepción de señales
Transducción de señales
Respuesta de la célula
Transducción de la señal Conversión de una señal o estímulo exterior (A), en otra
señal o respuesta específica (B). Esa señal o respuesta es una secuencia de reacciones
bioquímicas dentro de la célula.
Secuencia de REACCIONES que actúan en cadena para la transducción de señales
señal
membrana
receptor
1. Reconocimiento de estímulo en superficie externa de
membrana mediante receptor específico integrado a
membrana
2. Transferencia de señal desde membrana hacia citoplasma
3. Transmisión de la señal a moléculas efectoras específicas que
están sobre superficie interna de membrana o en citoplasma
Respuestas desencadenadas en interior de la célula por proceso de transducción
Regulación de la expresión genética
(activación o inhibición de
genes)
Regulación de una vía metabólica
Cambios organización citoesqueleto
Cambios en permeabilidad
de iones a través de la membrana plasmática
Activación de muerte celular
Transducción de la señal
Mensaje es recibido a través de moléculas de señalización intracelulares que origina frecuentemente reacciones de fosforilación y defosforilación
Estas moléculas actúan como neurotransmisores y hormonas
Aminoácidos y derivados de aminoácidos
Glutamato
GlicinaAcetilcolina
AdrenalinaDopamina
H. tiroidea
Señales extracelulares
Gases
Óxido nítrico CO
Hormonas esteroideas
Aldosterona:
Estradiol
Testosterona:
Cortisol
Señales extracelulares
Péptidos, proteínas:
-Factores reguladores del hipotálamo, - Hormona antidiurética (ADH) - Oxitocina- Hormona adrenocorticotropa (ACTH) - Hormonas estimulante de melanocitos (MSH).- Glucagón, insulina- Gastrina, Secretina (Tracto gastrointestinal). - Calcitonina (G. tiroides).- Parathormona. (G. paratiroides)- Prolactina, FSH, LH, TSH.
Tipos de Hormonas
Eicosanoides presentes cuando hay dolor, inflamación, cambios en la presión sanguínea y la coagulación de la sangre. Existen fármacos que son empleados para tratar cefaleas e inflamación, éstos inhiben la síntesis de eicosanoides
Eicosanoides
Tromboxanos
Prostaglandinas
Leucotrienos
Señales extracelulares
De naturaleza proteica localizados en membrana.
Se unen a señal externa.
Como consecuencia de tal unión, inicia una serie de procesos a nivel celular que, en última instancia, determinan la respuesta fisiológica.
Receptor
Receptores ubicados en las
membranas.
Son específicos para hormonas tipo proteicas,
peptídicas y para adrenalina y
noradrenalina.
Tipos de Receptores
a) Receptores de superficie
Receptores ubicados en citoplasma.
Son específicos para hormonas
esteroideas casi en su totalidad.
Tipos de Receptores
b) Receptor intracelular
Receptores de superficie
1. Receptores que tienen actividad enzimática intrínseca
- R.Tirosina quinasa: fosforilan a proteínas en residuos de tirosina
- R. Insulina- R. Factor de crecimiento epidérmico
(EGF)
- R. con actividad de serina/treonina cinasa, es decir que fosforilan a las proteínas en estos aminoácidos
Representación esquemática de varios miembros del receptor tirosina quinasa (RTK)
Receptores de superficie
Receptores de superficie
El glutamato induce la apertura del canal iónico del receptor
NMDA y el ingreso de iones Ca++
al interior de la neuronaReceptor NMDA
2. Receptor canal iónico
Son canales iónicos regulados por un ligando desde el exterior de la célula.
- R. NMDA (N-metil D-aspartato)
- R. acetilcolina
Receptores de superficie
2. Receptor canal iónico
R. Nicotínico de acetilcolina
Na+
K+
Receptores nicotínico de acetilcolina en Sinapsis
(Acetilcolina)
Receptor GABA A(ác. gamma aminobutírico)
Al ser ocupado receptor GABA por las moléculas GABA, las columnas del receptor interactúan a su vez con el canal de Cl-
para abrirlo un poco.
Ello origina una hiperpolarización de la membrana, disminuyendo la excitabilidad de la misma.
Receptor canal iónico
Denominados receptores en serpentina.
Asociados, dentro de la célula, a proteínas G.
Trasfieren la señal de hormona o del trasmisor con ayuda de la proteína G a proteínas efectoras.
Receptores de superficie3. Receptor asociado a
proteína G
3. Receptor asociado a proteína G
Ejemplos :-Receptores adrenérgicos,- Receptores del olor.
Receptores de hormonas: - Glucagón- angiotensina- vasopresina - bradicinina.
Sus actividades están reguladas por la unión e hidrólisis de GTP.
Heterotrímero: subunidades , , .
Subunidad puede unirse a GTP o a GDP
Proteína G
2. Unión de hormona a receptor (R) de membrana.
3. Esto produce un cambio conformacional en receptor que deja expuesto un sitio para la fijación de proteína G
4. (R) interacciona con la subunidad de (G) permitiendo que la subunidad intercambie el GDP unido, por GTP.
GTPGDP
GDP
GDP
Mecanismo de acción
5. Salida de GDP provoca separación de subunidad de subunidades de (G). En subunidad se origina un sitio de unión para interacción con adenilato ciclasa (enzima que sintetiza segundos mensajeros: cAMP), o con un canal Iónico.
GTP
GTP
6. Subunidad se une a adenilato ciclasa y la activa, de modo que el ATP es convertido en AMPc.
ATP cAMP
7. GTP se hidroliza a GDP por actividad GTPasa de subunidad , devolviéndola a su conformación original y permitiendo de nuevo su interacción con subunidades .
GDP
Adenilato ciclasa inactiva
Adenilato ciclasa activa
ATP AMPc
Proteinquinasa inactiva
Proteinquinasa activa
TAG Lipasa inactiva
Control de la Actividad de la TAG lipasa en Células
Adiposas por un Sistema de Cascada mediado por AMP
cíclico (AMPc)
OH P
ATP
TAG Lipasa activa
Fosfatasa
GLUCAGON
Acción de la Proteína G en transducción de señales
Ruta de Fosfatidil Inositol
Fosfolipasa C activada
Fosfatidil inositol di P
Molécula señalizadora
Receptor unido a Proteína-G
Lumen del retículo
endoplásmico
Proteinquinasa C activadaSubunidad -Prot-G activada
Proteína fosforilada
IP3 como liberador de Ca++ Inositol 1,4,5-trifosfato (IP3) es el mecanismo
primario para liberar Ca++ de los depósitos intracelulares.
Fosfolípido de membrana fosfatidilinositol 4,5-difosfato (PIP2) es catalizado por fosfolipasa C en dos componentes, IP3 y diacilglicerol (DAG).
IP3 abre canales de Ca++ del RE, DAG (junto con Ca++) activa la proteína cinasa C, que a su vez activa a una proteína.
Unión del Ca2+ a calmodulina (cinasas CaM)
Receptores que están dentro de la célula y que luego de su unión con respectivo ligando migran al núcleo en donde el complejo ligante-receptor afectan directamente la transcripción de genes
Receptores intracelulares
Receptor androgénico de Hs. testosterona, dihidrotestosteronaReceptor de estrógenos, Receptor de glucocorticoides Receptor de progesterona
Receptor hormona tiroidea
Unión de la hormona al receptor nuclear (RN) produce:1. disociación de
proteínas de choque térmico (HSP),
2. la dimerización y traslado de RN al núcleo donde el RN se unirá a una secuencia específica del DNA, elemento de respuesta a hormonas (HRE).
3. El complejo RN-DNA recluta otras proteínas implicadas en la transcripción de genes diana, que expresarán proteínas que darán lugar a cambios en la función celular.
Receptor Nuclear intracelular
Receptor de Hormona tiroideaReceptor de hormona tiroidea (TR) formando heterodímero con receptor X retinoide.
En ausencia de ligando, TR se une a proteína correpresora.
Cuando el ligando unido a TR, se produce disociación de correpresor y reclutamiento de prot. coactivadora, que a su vez, recluta a RNA polimerasa, implicada en transcripción de genes diana y su traducción a proteínas que resultará en cambios de la función celular.
¡Fin de la
clase!