comunicación celular
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Anahí Esquivias Siqueiros
Ana Sofía Estrella Sato
Biología Celular
11 de Octubre de 2011
Comunicación celular
Introducción
• Todas las células reciben señales desde su medio y
responden a estas señales.
• Esto se consigue a través de un amplio repertorio de
moléculas señalizadoras que, bien son secretadas, o bien se expresan en la superficie celular, las
cuales se unen a receptores expresados en otras células.
Moléculas señalizador
asReceptores
Reacciones intracelulares
Provocan…
Diferenciación
Supervivencia
Proliferación
Metabolismo
•Organismos multicelulares continua comunicación celular.
• Las células liberan moléculas que transmiten señales químicas = “moléculas mensajeras” • Esta comunicación se dirige hacia células “blanco” específicas y no a otras.
Ejemplo: uniones abiertas en tejido de músculo cardiaco.
• Son moléculas proteicas especializadas que se unen sólo con mensajeros químicos específicos. Los receptores pueden estar localizados ya sea en la membrana plasmática o en el interior de las células blanco. Al unirse con su receptor, la sustancia química activa un tipo de cambio dentro de la célula blanco.
¿Cómo saber si el mensaje químico
llega a los blancos apropiados?
Receptores
La célula cuenta con…
3 moléculas mensajeras
Hormonas locales
Se difunden a través del
líquido intersticial a las células
más cercanas
Hormonas endocrinas
Se liberan en la sangre
Distribución a las células
circunvecinas y distantes
Neurotransmisores
Se liberan a través de la hendidura
sináptica en una región
especializada.
¿Qué es la comunicación celular?
• Es la capacidad que tienen todas las células de intercambiar información fisicoquímica con el medio ambiente y con otras células. • Función principal adaptarse a los cambios que existen en el medio que les rodea para sobrevivir homeostasis.
En los organismos pluricelulares…
• Las diversas funciones celulares se distribuyen entre distintas poblaciones de células , tejidos y órganos. • Cada célula depende de otras y las influye. • Actividad celular = las células involucradas son alcanzadas por estímulos.
Deben existir mecanismos de comunicación intercelular.
Por lo
tanto…
• Inducción: Acción de estimular a las células desde el exterior. Se realiza a través de sustancias producidas por células inductoras. • Célula blanco: Es la célula que es sensible al inductor y presenta receptores específicos.
ReceptoresComplejos proteicos o proteínas
Citoplasma o núcleo
Membrana
Pequeño e hidrófobo
Cualquier tipo
Conceptos clave
• Receptor: Proteínas que se unen específicamente con moléculas señales para iniciar el proceso de transmisión del mensaje.
• Hormona: Sustancias fabricadas por las glándulas endocrinas, que activan diversos mecanismos y ponen en funcionamientos diversos órganos del cuerpo.
Fuerza de la señal
Afinidad hormona/rece
ptor
Concentración de cada uno.
•Neurona: Célula nerviosa que recibe/transmite señales por todo el cuerpo. Tiene dos funciones principales:• La propagación del impulso a través del axón.• Su transmisión a otras neuronas para inducir una respuesta.
• Neurotransmisor: Pequeña molécula hidrofílica que transporta una señal desde una neurona estimulada a una célula diana.
• Sinapsis: Unión donde la terminal sináptica de una neurona se encuentra con la dendrita de otra. Lugar de transmisión del Impulso nervioso de una célula a otra e incluye:• Terminales del Axón de la neurona Transmisora (Pre sináptica)• Receptores de la segunda neurona o célula (Post Sináptica)• Espacio entre ambas
•Moléculas señalizadoras y sus receptores:• Ligandos que se unen a receptores.• Varían desde gases sencillos hasta proteínas. • Algunas transmiten señales a través de grandes distancias.•Otras actúan localmente. •Difieren en su modo de acción.
Algunos ejemplos de moléculas señalizadoras:
Molécula señalizadora | Lugar de origen | Naturaleza química | Algunas acciones
Molécula señalizadora | Lugar de origen | Naturaleza química | Algunas acciones
Etapas de la comunicación celular1) 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 celular
• La señalización celular = interacción directa entre célula-célula, o bien mediante la acción de moléculas señalizadoras secretadas. • Papel fundamental durante el desarrollo embrionario y el mantenimiento.
Tipos de comunicación celular
Comunicación de organismos unicelulares
Comunicación de organismos multicelulares
Viven en un medio acuoso del que reciben múltiples estímulos fisicoquímicos.
Las células poseen en su membrana receptores.
Contacto celular con
ligando soluble
Contacto celular con ligando fijo
Contacto celular
con ligando
en la matriz.
Sistemas de comunicación celular
oComunicación endocrinaoComunicación paracrinaoComunicación autocrinaoComunicación yuxtacrinaoComunicación por contacto directooComunicación sináptica
Comunicación endocrina
• Las moléculas señalizadoras (hormonas) son secretadas por glándulas. • Se transportan a través de la circulación, actuando sobre células diana.• Las células inductoras e inducidas se
encuentran distantes.
Hipotálamo
Hipófisis (Lóbulo anterior)
Flujo de sangre
Hipófisis (Lóbulo posterior)
• Las células o tejidos blanco poseen receptores que reconocen exclusivamente los diferentes tipos de moléculas hormonales. •Una célula puede tener distintos tipos de receptores, y así reconocer diferentes hormonas. Así un receptor
reconoce exclusivamente una hormona.
Líquido intersticial
Capilar
La hormona NO afecta
La hormona SÍ afecta
Las hormonas locales se difunden hacia las células blanco adyacentes
• La mayoría de las células secretan hormonas locales hacia sus inmediaciones.• Ejemplo: PROSTAGLANDINAS• Algunas contribuyen a las inflamaciones y
estimulan a los receptores del dolor.
Comunicación paracrina
• Comunicación paracrina: El uso de hormonas locales como las prostaglandinas para comunicarse con células circunvecinas .
• Comunicación endocrina: utiliza químicos que viajan por el torrente sanguíneo, a menudo a considerables distancias.
Prefijo “para” = “junto”
Prefijo “endo” = “interno”
El torrente sanguíneo transporta las hormonas del sistema endocrino
• Las hormonas endocrinas son mensajes químicos producidos por células especializadas.
Composición:
Organismos
vertebrados
Clases de hormonas endocrinas
Hormonas peptídicas
Cadenas de
aminoácidos
Hormonas derivadas de aminoácidos
A partir de uno o más aminoácid
os
Hormonas esteroides
Parecida al
Colesterol
Sistema endocrino
• Transporta
Hormonas endocrinas
• Influencia
Células blanco
• Con receptores específicos
Cambios inducidos por
mensajes hormonales
Duraderos e irreversibles
Transitorios y reversibles
Las hormonas se unen a receptores específicos en las células blanco
• Una hormona que se ha excretado al torrente sanguíneo llegará a casi todas las células del cuerpo. • Una hormona determinada podría tener varios efectos distintos, dependiendo de la naturaleza del receptor en la célula blanco.• Los receptores están:• En la membrana plasmática• En el interior de la célula.
• Muchas hormonas derivadas de péptidos y aminoácidos son solubles en agua, pero no en lípidos= no pueden penetrar la bicapa fosfolipídica.• En vez de ello se unen a los receptores en la membrana
• En contraste, las hormonas esteroides son solubles en lípidos.
Mecanismos de retroalimentación regulan la liberación de hormonas
• Para que una hormona sirva como control fisiológico, debe haber alguna forma de activar y apagar su mensaje.• El “interruptor” implica una retroalimentación negativa:
• Casi todas las hormonas ejercen efectos tan potentes sobre el cuerpo que serían perjudiciales si actuaran durante demasiado tiempo.
Secreción de una hormona estimula una respuesta en las células blanco la cual
inhibe la secreción ulterior de la hormona.
• Ejemplo:
• Ejemplo:
Conceptos clave
Funciones de los receptores de la superficie celular• La mayoría de los ligandos se unen a receptores de la superficie de las células diana.• Algunos receptores son canales iónicos regulados por ligando que controlan de manera directa el flujo de iones a través de la membrana plasmática. • Algunos otros actúan regulando la actividad de proteínas intracelulares, las cuales transmiten señales desde el receptor a un conjunto de dianas intracelulares adicionales.• Se genera una CASCADA DE REACCIONES.
La célula animal depende de múltiples señales extracelulares. Estas moléculas señalizadoras trabajan juntas para regular el comportamiento de la célula.
Cascadas de señalización
Hay tres clases de receptores de superficie celular:
El receptor asociado a canales iónicos se abre o se cierra en respuesta a la unión de su molécula señalizadora
la señal se transmite en primer lugar a una proteína G asociada con el receptor. La proteína G activada abandona el receptor y activa una enzima diana en la membrana plasmática.
Un receptor asociado con una enzima se une a su molécula señalizadora extracelular y activa a la enzima en el otro extremo del receptor, dentro de la célula.
Receptores asociados a proteínas G
Transmite las señales al
interior de la célula a
través de proteínas que unen
nucleótidos de guanina
Hay más de mil de
estos receptores
Receptores asociados a proteínas G
• Estos receptores median las respuestas a una enorme diversidad de moléculas señalizadoras extracelulares.• Todos los receptores asociados con proteínas G analizados
tienen una estructura similar: cada uno de ellos está compuesto por una cadena de polipéptidos que atraviesa siete veces la bicapa lipídica en una y otra dirección.
La estimulación de los receptores asociados con proteínas G activa las subunidades de estas proteínas
• Cuando una molécula de señalización extracelular es une a un receptor éste sufre un cambio en su conformación que le permite activar a una proteína G.• Estructura de las proteínas G:• Tres subunidades de proteínas – α, β y ϒ,
dos de las cuales se unen a la membrana
plasmática por medio de colas lipídicas
cortas.
Ligando extracelul
ar + receptor
Se activa la proteína
G
Subunidad alfa pierde su afinidad con el GDP
GDP reemplazado por GTP
Formación de 2 moléculas separadas
Pueden interactuar de forma directa
Transmisión de la señal
Tiempo de unión entre la subunidad y las proteínas
diana
Fuerza y prolongación de la transmisión
de la señal
1. Receptor y proteína G inactivos2. La unión de una señal
extracelular modifica la conformación del receptor
3. Dicha alteración de la subunidad alfa de la proteína G le permite intercambiar su GDP por GTP. Se degrada en dos componentes activos.
Características del complejo inductor- receptor
La hormona puede alcanzar todos los tejidos del cuerpo, sin embargo, por lo general su acción sólo se evidencia en un limitado
número de células.
Inductor y receptor forman un complejo con las siguientes características:
Encaje inducido: El complejo tiene una adaptación estructural entre ambas moléculas, similar al complejo enzima-sustrato.
Saturabilidad: Debido a que el número de células es limitado, un aumento en las concentraciones del inductor, pondría en evidencia la saturabilidad del sistema.
Reversibilidad: El complejo inductor-receptor se disocia después de su formación.
Transducción intracelular de señales
Es el conjunto de procesos o etapas que ocurren de forma concatenada por el que una célula convierte una determinada señal o estímulo exterior, en otra señal o respuesta específica.
Estímulo o
señal
Enzimas de
células diana
Señal al interior de la célula
Cascada de
reaccionesTransducc
ión de señales
Comunicación Paracrina
Se produce entre células que se encuentran relativamente cercanas.
No es necesaria la existencia de una estructura especializada, siendo una comunicación local.
Sus mensajeros químicos peptídicos: citocinas, factores de crecimiento, neurotrofinas, prostaglandinas.
Un ejemplo:
Se realiza cuando se produce una
hemorragia por rotura de un vaso
sanguíneo.
Para producir la hemostasia, intervienen
diferentes tipos de células como las
células endoteliales, las plaquetas, los fibroblastos, los
macrófagos, etc.
El mismo tipo de comunicación
celular es el que ocurre durante la inflamación local.
Comunicación Autocrina
También conocida como
autocomunicación es la que establece una
célula consigo misma. Una célula libera una hormona que actúa sobre la
misma célula.
Un ejemplo:
Es la que establece la
neurona presináptica ella misma capta en su receptores celulares, los
neurotrasmisores que ha vertido en
la sinapsis.
Los neurotransmis
ores son captados para
así dejar de producirlos, y reutilizarlos.
Muchas células en crecimiento como
las células del embrión producen
factores de crecimiento y los receptores para
esos mismos factores y así perpetuar su proliferación
Comunicación Yuxtacrina
Se realiza mediante
las uniones celulares, como las
gap.
A través de estas uniones
pasan pequeñas moléculas como los segundos
mensajeros
Comunicación por contacto
con otras células o con
la matriz extracelular
Moléculas de adhesión celular
• Son glicoproteínas que se encuentran en la superficie de la mayoría de las células.•Median la adhesión célula a célula o la adhesión de la célula con la matriz extracelular.• Producen un cambio conformacional en el dominio extracelular que afecta la función de las células.
Cambios intercelulares en el citoesqueleto
Cambios en su composición química.
Uniones celulares
Un ejemplo:
La adhesión entre células homólogas es fundamental
para el control del crecimiento celular y la formación de los tejidos.
Entre células heterólogas es muy importante para el
reconocimiento que realiza el sistema inmune.
Comunicación por contacto directo
La hormona es retenida en la
membrana plasmática de la célula inductora
Las células deben ponerse en contacto
para poder efectuarse la
comunicación.
El contacto con el receptor localizado
en la membrana plasmática de la célula inducida.
Un ejemploLa comunicación de este tipo tiene lugar en algunas respuestas inmunológicas.
Comunicación nerviosa (sináptica)
También conocida como
neurotransmisión
El flujo de información
eléctrica recorre la dendrita y axón de las neuronas en una sola dirección,
hasta alcanzar la sinapsis
Son captadas por la neurona
postsináptica, que transmite y
responde a la información.
Comunicación nerviosa
Neurosecreción
Neurona a hormona a la circulación sanguínea para alcanzar a un
órgano blanco.
También conocida como
neuroendocrina
Neuromuscular
Neurona motora transmite el
impulso nervioso de contracción a
células musculares
Clasificación de comunicación Nerviosa
Sinapsis
Las neuronas envían mensajes a sus células blanco desde la neurona presináptica.
Para enviar su mensaje, la neurona libera una sustancia química, un neurotransmisor.
El neurotransmisor es liberado en sitios específicos llamados sinapsis
Las moléculas de neurotransmisor se unen a receptores en la membrana de la neurona postsináptica.
Sinapsis
Comunicación por moléculas gaseosas
Intervienen mensajeros químicos de sustancias gaseosas
Óxido nítrico y monóxido de carbono
ResumiendoParacrina: la señal actúa sobre células
vecinas.
Endocrina: la señal viaja por el torrente sanguíneo y alcanza células lejanas.
Autocrina: la señal llega a la misma célula de la cual salió.
Yuxtacrina: la señal se difunde desde la célula emisora a la receptora por medio
de uniones celulares.
Neurotransmisión: la señal es liberada por la célula emisora al espacio
sináptico, donde es captada por la célula receptora.
Por contacto directo: la señal permanece anclada a la membrana de la célula emisora mientras interactúa con
la célula receptora.
Reconocimiento de señales
Distintos tipos de señales químicas que reciben el nombre de
ligando
Cada célula responde a un conjunto de
señales.
Se unen a receptores
específicos y forman
complejos
Cada interacción
ligando-receptor está
asociada a una función
particular.
El complejo transmite el mensaje al
interior de la célula e inicia un camino que
lleva a la ejecución de
una respuesta biológica
específica.
Ciertas moléculas pequeñas atraviesan la membrana celular y se unen a receptores internos, suelen unirse al DNA y actuar como factores de transcripción.
Pueden formar parte
de canales iónicos
Activan una
proteína G, que
transmite el
mensaje al
siguiente intermedi
ario.
Hay dos tipos:
1. Los que se activan y actúan
como enzimas.
2. Los que activan enzimas del lado
interno de la
membrana celular.
Receptores de membrana
En la gran mayoría de los casos, la actividad enzimática asociada es de proteincinasa. Estos participan en cascadas de señalización, cuyas respuestas biológicas se relacionan con la regulación de la proliferación, la diferenciación, la producción de la matriz extracelular, la reparación de tejidos y la regulación inmunitaria.
Receptores intracelulares
Los glucocorticoides y los mineralocorticoides, las hormonas sexuales y las hormonas tiroideas son ejemplos de ligandos que se unen a receptores intracelulares que actúan como factores de transcripción.
Todos los receptores intracelulares tienen una zona de unión al DNA y otra de reconocimiento del ligando.
Fuentes de información
Fuentes bibliográficas• Geoffrey M. Cooper, “La célula”, Ed. Marbán, España, 2001, pg.
523-540• Audesirk, Teresa. Audesirk, Gerald, “Biología: La vida en la
Tierra”, Ed. Pearson, México, 2008, pg. 82 a 95.• Bruce Alberts, Dennis Bray, “Introducción a la Biología Celular”,
Ed. Panamericana, Buenos Aires, 2007, pg. 532-559.
Fuentes electrónicas• http://www.genomasur.com/lecturas/Guia07.htm• http://biologia.laguia2000.com/biologia/comunicacion-celular• http://prodanimal.fagro.edu.uy/cursos/AFA/TEORICOS/07%20-
%20Comunicacion%20celular.pdf• http://www.lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?
term=Comunicaci%C3%B3n+Paracrina&lang=2• http://biolmol.fcien.edu.uy/materiales/clase_senales_1.09.pdf• http://www.slideshare.net/casperion/comunicacion-celular
Gracias por su atención! :)