Universidad de Oriente

Núcleo Bolívar

Escuela de Ciencias de la Salud

Departamento de Ciencias Fisiológicas

Bioquímica 153-2026

Prof. Rafael González P

Intensivo-20121

Definición:

Producto de la secreción de ciertas glándulas del cuerpo de

animales y plantas que, transportado por la sangre o por la savia,

regula la actividad de otros órganos: la testosterona es una

hormona sexual masculina.

Mensajeros químicos que se sintetizan y secretan en un lugar

preciso (glándula) en respuesta a un estímulo (interno o externo)

Ejemplos de algunos procesos del organismo que están

regulados por hormonas:

Mantenimiento de la presión arterial, volumen sanguíneo,

equilibrio de electrolitos, embriogénesis, diferenciación sexual, el

desarrollo y la reproducción.

El hambre, los comportamientos alimenticios, la digestión y el

suministro de combustibles.

2

Clasificación química de las moléculas

señalizadoras extracelulares

3

Endocrina: la hormona se

distribuye por la sangre y se

une a células efectoras

lejanas.

Ej.: acción de la insulina secretada por las células β de los

islotes de Langerhans sobre la secreción de glucagón de la

célula α del mismo islote, y viceversa.

Ej.: acción de la hormona de crecimiento

Paracrina: la hormona

actúa localmente y

difunde desde célula

productora a células

efectoras vecinas

Forma como viajan desde el punto de su

liberación hasta el tejido diana

4

Autocrina: la hormona actúa sobre la

misma célula que la ha producido.

Ej. autoestimulación de las células neoplásicas por

sus propios factores de crecimiento

5

Las hormonas inician sus efectos biológicos por fijación

a receptores específicos y dado que cualquier sistema

de control eficaz debe proporcionar también un medio

de detener la respuesta, las acciones inducidas por las

hormonas, por lo general, terminan cuando el efector se

disocia del receptor.

Una célula blanco está definida por su capacidad para

fijar de manera selectiva una hormona dada por medio

de un receptor.

El termino diana hace alusión a la diana que utilizan los arqueros (el tiro

al blanco o diana donde se clavan las flechas) haciendo esta analogía,

por ejemplo, la hormona folículo estimulante o FSH sería la flecha y el

órgano diana (a donde la hormona va a ejercer su acción) son los

folículos ováricos, al unirse la fsh con su diana (el folículo) se induce la

maduración folicular que finaliza con la liberación de un óvulo.

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Mecanismos de Acción Hormonal

Las hormonas que se fijan a la superficie celular se

comunican con los procesos metabólicos

intracelulares a través de moléculas intermediarias,

llamadas segundos mensajeros (la hormona misma es

el primer mensajero), que se generan como

consecuencia de la interacción entre ligando y

receptor.

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Mecanismos de Acción Hormonal

Alto poder de discriminación:

Las hormonas se encuentran en el líquido extracelular en

concentraciones muy bajas(10-15x10-9mol/L).

Son moléculas adheridas a las células con un alto grado de

discriminación capaces de distinguir entre hormonas distintas

presentes en cantidades muy pequeñas entre una hormona dada y el

exceso en 106 veces a 109 de otras moléculas.

Presentan dos dominios funcionales:

Dominio de reconocimiento: Retiene a la hormona

Dominio de acoplamiento: Permite la transducción de señal en dos

vías posibles (de membranas o intracelulares)

8

Características de los Receptores de Hormonas

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CLASIFICACIÓN DE LAS HORMONAS

Por su naturaleza química y solubilidad

1.Peptídicas y Proteicas

2. Esteroides

3. Derivados de Aminoácidos

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Hormonas Peptídicas Y Proteicas

SÍNTESIS: Hormona incluida dentro de la secuencia de un gran

precursor.

Rupturas proteolíticas. Preprohormona > prohormona >hormona activa

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Hormonas Peptídicas Y Proteicas

TRANSPORTE: Circulan libres o no unidas a otras

proteínas.

Excepción: IGF-I, (Fact. De crecimiento Insulínico) une

proteínas de unión

Vida media: pocos minutos (TSH-60 MIN)

INACTIVACIÓN / ELIMINACIÓN: en enlaces

específicos por enzimas proteolíticas

Ej. Hormonas:

Proteínas: somatotropina, insulina, corticotropina

Péptidos: oxitocina, vasopresina

Aminas: dopamina, melatonina, adrenalina 12

Hormonas EsteroideasSÍNTESIS: Son lípidos derivados del colesterol con núcleo

común: ciclopentanoperhidrofenantreno. Conversión de

colesterol en pregnenolona (mitocondria).

Ej. Hormonas Adrenocorticales:

glucocorticoides y mineralocorticoides

Sexuales: estrógenos, progesterona,

andrógenos

13

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HORMONAS ESTEROIDEAS

ALMACENAMIENTO: No se almacenan en la célula. Se

liberan rápidamente tras su formación por difusión (lipófilas)

TRANSPORTE en sangre: unión a proteínas plasmáticas

Inespecífica: albúminas baja afinidad por la hormona. Alta

capacidad para transporte. Concentraciones elevadas en plasma.

Ej.: Albúmina-aldosterona

Específica: unión a proteínas transportadoras específicas. Unión

de alta afinidad. Poca capacidad por poca concentración en

plasma. Ej.: TranscortinaCortisol (une y transporta a varias hormonas

esteroideas)

ELIMINACIÓN: Inactivación metabólica en el hígado.

Excreción por orina. 15

Hormonas Derivadas de Aminoácidos

SÍNTESIS: Hormonas Tiroideas (en gl. tiroides): son una tirosina

doble con 3-4 átomos de iodo incorporados

Catecolaminas (en glándula adrenal): epinefrina y norepinefrina.Neurotransmisores del SNC, Lucha-Huida

16

Transporte Y EliminaciónHormonas Tiroideas:

Se sintetizan y almacenan en tiroides unidas a tiroglobulina. Se liberan

a sangre libres y se unen a proteínas plasmáticas (globulina ligadora de

tiroxina o TBG). 0,05 % de tiroxina (T4) y 0,5 % de triyodotironina

(T3) libres

La vida media es de varios días. Son inactivadas por iodinasas

intracelulares en tejido.

Catecolaminas:

Se producen en corteza adrenal y se almacenan hasta secreción. Libres

en sangre o conjugadas.

La vida media es sólo de minutos. Degradadas por enzimas. Ej. MAO

(Monoamino oxidasa) en hígado y sinapsis neuronales.17

Hormonas Esteroideas Y Tiroideas

Lipofílicas y su estructura se relaciona con el colesterol, (excepto

T3 y T4).

Después de su secreción se unen proteínas transportadoras, para

lograr solubilidad al mismo tiempo que se prolonga su vida

media plasmática.

La hormona libre atraviesa con facilidad la membrana plasmática

de todas las células y encuentra receptores en el citosol o núcleo

de las células blanco.

18

19

Hormonas Catecolaminas

Sintetizadas en el cerebro y otros tejidos nerviosos, actúan

como neurotransmisores. Adrenalina y Noradrenalina también

son sintetizadas como hormonas por las cortezas

suprarrenales.

Muy concentradas en el interior de vesículas de secreción.

Se liberan por exocitosis y actúan a través de receptores de

superficie para generar segundos mensajeros.

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Son una familia de moléculas de señalización biológica que

actúan como mensajeros de corto alcance y que afectan a tejidos

cercanos a las células que los producen.

Mediadores para el SNC

Inflamación

Respuesta inmune

No son sintetizadas ni almacenadas con antelación.

Tienen una vida media corta (deben ser liberadas muy cerca de

los sitios de su síntesis para producir su efecto fisiológico).

Hormonas Icosanoides

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Prostaglandinas

-Estimulan la contracción del músculo liso,

incluyendo el intestinal y el uterino.

-Implicadas en el dolor e inflamación de tejidos.

-Estimulan la inflamación

-Participan en los procesos reproductores

-Digestión

Tromboxanos

-Estimula la agregación plaquetaria y

Vasoconstricción.

Leucotrienos

-Actúan a través de receptores de membrana,

estimulando la contracción del músculo liso en

intestino, vías pulmonares y tráquea.

-Mediadores de respuesta inmunitaria.

-Quimiotáctico potente (atrae a tejido dañado a

leucocitos)

Hormonas Icosanoides

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Prostaglandinas y Dolor

La generación de dolor por prostaglandinas se debe a

la activación de los receptores IP y EP2 que

estimulan a las proteínas G, promueven la

producción de AMPc como segundo mensajero y

provocan la disminución del umbral en terminaciones

periféricas a estímulos físicos, químicos y hormonales.

Durante el proceso inflamatorio, la liberación de

prostaglandinas depende del sitio de la inflamación y

del tipo de estímulo que lo origine (mecánico, químico

o inmunológico), actuando como hormonas autocrinas

y paracrinas.

Operan sobre las neuronas sensoriales periféricas,

columna vertebral y cerebro para provocar hiperalgesia

(Sensación elevada a estímulos dolorosos).

Sensibles a AINE actúan inhibiendo la ciclooxigenasa y

así, la producción de PG.

23

Hormonas Esteroideas

Requieren de proteínas transportadoras en el Torrente sanguíneo.

Dos tipos:

Glucocorticoides (ejemplo el cortisol) Afectan el metabolismo de los

carbohidratos.

Mineralocorticoides (Aldosterona), regulan las concentraciones de

electrolitos en la sangre.

24

Principales Sistemas Endocrinos y sus tejidos diana

En Vertebrados las hormonas se producen en

glándulas endocrinas que están controladas por el

hipotálamo, que produce sustancias activadoras e

inhibidoras de cada glándula.

25

Clasificación de las Hormonas

Composición Química

◦Grupo I: Lipofílicas ◦Grupo II: Hidrófilas

26

Clasificación de las Hormonas

Composición Química

◦Grupo I: Lipofílicas

◦Grupo II: Hidrófilas

27

Modo General de Acción de las Hormonas Tipo I

1.- Presentan un receptor intracelular

específico.

2.- Activación del complejo hormona-

receptor (dependiente de la

temperatura y composición salina)-

3.- Unión del complejo H-R a una

región del ADN

4.- Se cambian las cantidades de

proteínas específicas y se influyen en

los procesos metabólicos.

ELEMENTOS REGULADORES:

HRE (Elementos de Respuesta a Hormonas)

Modula la frecuencia de inicio de la transcripción,

la activación con el ADN activa o reprime ciertos

genes.

PE (Elemento promotor) Especifica el sitio de

adherencia de la ARN polimerasa II al ADN y por

Tanto la exactitud al inicio de la transcripción.

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Modo General de Acción de las Hormonas Tipo II

Son moléculas de gran tamaño que

no pueden entrar en el interior de las

células blanco, por lo que se unen a

"moléculas receptoras" que hay en

la superficie de sus membranas.

Provocan la formación de un

segundo mensajero, el cual induce

los cambios pertinentes en la célula al

activar a una serie de enzimas que

producirán el efecto metabólico

deseado.

29

Tipos de Señalización

SISTEMA NEURONAL

Los impulsos nerviosos se transmiten

rápidamente cubriendo largas distancias

hasta el extremo del axón de donde se

liberan los neurotransmisores Se

difunden hasta las células dianas que se

haya cercana del lugar de liberación del

neurotransmisor.

SISTEMA ENDOCRINO

Se secretan hormonas a la circulación

sanguínea, que las transporta desde el

cuerpo hasta los tejidos diana.

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Señalización según la rapidez de la respuesta

Lenta: efecto en horas/ días

Por hormonas endocrinas, Esteroideas, factores de

crecimiento, interleucinas. Modulan metabolismo.

Implican siempre cambios de expresión génica.

Rápida: efecto en minutos/horas

Por hormonas paracrinas y autocrinas puede o no

implicar cambios genéticos

Muy rápida: efecto en segundos o menos

Por neurotransmisores. No implica cambios de expresión

génica.

31

Mecanismos Generales de Acción Hormonal

Una célula efectora responde a una hormona porque posee

RECEPTORES FUNCIONALES para esa hormona

Receptores alta especificidad y afinidad

Receptores Nº mucho mayor necesario (2.000-100.000/célula).

Puede haber cambios en el Nº de receptores que afectan a

sensibilidad celular (p. ej.: variación de receptores de FSH y LH en

células granulosa durante ciclo ovárico).

COOPERATIVIDAD DE LOS RECEPTORES

Positiva: la unión de una hormona-receptor incrementa afinidad de

otros receptores por la hormona

Negativa: hormona-receptor disminuye afinidad de otros receptores

LA ACCIÓN HORMONAL TERMINA POR:

La disociación con el receptor fundamentalmente por el descenso

de concentraciones plasmáticas de hormona

Entrada al interior célula complejo hormona-receptor32

Localización del

receptor

Tipo de hormona Mecanismos de

acción hormonal

Receptores en la

membrana celular

Proteínas, péptidos,

catecolaminas y

eicosanoides

Generación de

segundos

mensajeros que

alteran la actividad

de la célula

Receptores

intracelulares

(citoplasma o

núcleo)

Hormonas

esteroideas

hormonas tiroideas

Alteran la

transcripción de

genes específicos

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Estructura De Los Receptores Intracelulares

1.- REGIÓN CARBOXI-TERMINAL O LUGAR DE UNIÓN A LA HORMONA

2.- REGIÓN DE UNIÓN AL DNA

3.- REGIÓN AMINO-TERMINAL

34

Hormonas esteroides y tiroideas. 1. Entrada de la hormona en la célula por simple difusión

2. Unión hormona-receptor (H-R) citoplasmático/nuclear

3. Activación del receptor

4. Translocación complejo H-R al interior del núcleo

5. Unión del complejo al ADN y síntesis de ARNm

6. Síntesis de una proteína específica

Receptores Intracelulares

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REGIONES EXTRACELULARES PUNTO DE UNIÓN A LA

HORMONA

REGIONES TRANSMEMBRANA “anclan” el receptor a la

membrana

REGIONES INTRACELULARES O CITOPLASMÁTICAS

Región efectora

Estructura De Receptores Hormonales De Membrana

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En el caso de los receptores membranales, el hecho de que la hormona pueda

o no atravesar la membrana es intrascendente. El factor crucial para

desencadenar el efecto es la interacción hormona-receptor.

1. Receptores acoplados a la proteína G

Hay receptores de este tipo para la adrenalina, la histamina, la

serotonina, la adenosina, la angiotensina, la vasopresina y

muchas otras.

a. Terminación amino (región N-terminal): Extracelular.

Reconocimiento para el agonista (sustancia capaz de unirse a

un receptor celular y provocar una respuesta celular a fin de

estimular una función)

b. Terminación carboxilo: cola citoplásmica del receptor:

Intracelular. Reconocimiento para una proteína G. Lugares

para Fosforilación por proteína quinasa.

Tipos de receptores de membrana

37

38

3 subunidades: α, β y γ

Fases:

1.-La hormona se une al receptor

2.-Complejo inactivo proteína G se asocia a receptor y se activa (cambia GDP

por GTP)

3.-Se une subunidad α (alfa) con el nucleótido (GTP)

4.-Subunidades β (beta) y γ (gamma) interactúan con enzimas efectoras

(Adenilato Ciclasa, Fosfolipasa C) de la membrana que inician señal

intracelular

39

40

Receptores de canal

Receptor-canal

1.Espacio extracelular

2.Dominio intracelular

3.Poro de entrada al canal iónico

del receptor

4.Sitio de unión al NT /hormona

5.Canal iónico

6.Estructuras formadas por aminoácidos

cargados negativamente que determinan

la selectividad del canal o determinados

iones.

7.Neurotransmisor / Hormona

8.Iones de sodio

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Sistemas de Segundos Mensajeros

Segundo mensajeroHormonas que usan este

sistema

AMPc

Epinefrina y norepinefrina,

glucagón, LH, FSH, TSH,

calcitonina, PTH, ADH

Proteín-Cinasa

Insulina, GH, prolactina,

oxitocina, eritropoyetina,

algunos factores de

crecimiento

Calcio y/o

fosfatidilinositoles

Epinefrina y norepinefrina,

angiotensina-II, ADH,

GnRH, TRH

GMPcHormona atrial natriurética,

óxido nítrico 42

Sistemas De Segundos Mensajeros

Nucleótidos cíclicos: AMPc. Unión hormona-receptor:

Receptor se acopla a una proteína G que estimula a la adenilato Ciclasa

Adenilato Ciclasa

ATP___________________ AMPc

Activación de la PK dependiente de AMPc.

Fosforila proteínas celulares

Efecto biológico

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El enorme aumento en el AMP cíclico que

ocasiona la toxina colérica al modificar a Gs,altera el funcionamiento normal de las célulasde la mucosa intestinal, impidiendo queabsorban los líquidos intestinales (una de lasprincipales funciones del intestino grueso),dando como resultado la terrible diarrea.

Sistemas de Segundos Mensajeros

Calcio:

Entrada por: apertura canales Ca2+ (cambio potencial

membrana o unión receptores)

Calmodulina:

Receptor intracelular de calcio. Regula niveles intracelulares

de calcio. Activación o inhibición de enzimas PK. Control

actividad de miosina kinasa

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Hormonas Esteroideas

Unión hormona lipófila –receptor intracelular.

Síntesis de ARNm en núcleo.

Síntesis de proteínas en ribosomas.

Efecto biológico 45

Hormonas Proteicas o Peptídicas

Unión hormona hidrófila – receptor de membrana, activación enzima

Adenil ciclasa y formación de AMPc.

Fosforilación de proteínas cinasas.

Efecto biológico 46

47

Receptores acoplados

a proteínas G