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COMUNICACIÓN CELULAR Judith García de Rodas Salón 207.

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1 COMUNICACIÓN CELULAR Judith García de Rodas Salón 207

2 Evidencias de aprendizaje: Al finalizar la actividad el estudiante podrá: Describir los mecanismos que permiten que ocurra la comunicación celular. Describir los mecanismos que permiten que ocurra la comunicación celular. Enumerar la variedad de moléculas que participan en la interacción ligando-receptor Enumerar la variedad de moléculas que participan en la interacción ligando-receptor Explicar la importancia de la comunicación celular en el metabolismo. Explicar la importancia de la comunicación celular en el metabolismo.

3 Distintas formas de comunicarse las partes de nuestro cuerpo

4 Tipos de comunicación celular Endócrina: Endócrina: Parácrina: (sinapsis) Parácrina: (sinapsis) Autócrina: Autócrina: Yuxtácrina (neurotransmisón ): Yuxtácrina (neurotransmisón ): Gaseosa: ( NO y CO) Gaseosa: ( NO y CO) Celula-célula: por uniones tipo Gap Celula-célula: por uniones tipo Gap

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6 Tipos de señalización celular Paracrina: la señal Paracrina: la señal actúa sobre células actúa sobre células vecinas, Ej: sinápsis vecinas, Ej: sinápsis Endocrina: la señal viaja por el torrente sanguíneo y alcanza células lejanas;

7 Autocrina: la señal regresa Autocrina: la señal regresa la misma célula de la cual salió la misma célula de la cual salió (así ocurre con la coagulación ) (así ocurre con la coagulación ) Yuxtácrina ( Neurotransmisión) : la señal es liberada de la célula emisora al espacio sináptico, donde es captada por la célula receptora Mediante gaps : la señal se difunde desde la célula emisora a la receptora directamente, mediante uniones comunicantes citoplasma a citoplasma.

8 Complejo ligando receptor RECEPTOR Células secretoras Liberadoras de señales quimicas o ligandos Célula receptora (blanco, diana u objetivo) Mensaje R R R R R R R R molécula que al ser reconocida por otra puede provocar una respuesta biológica Ligando, señal química Receptor : molécula que al interactuar con un ligando específico, desencadena una respuesta biológica R

9 El reconocimiento de la señal Cada organismo libera distintos tipos de señales químicas denominadas ligandos. Cada organismo libera distintos tipos de señales químicas denominadas ligandos. Los ligandos forman complejos con receptores específicos. Los ligandos forman complejos con receptores específicos. Cada tipo celular responde a distintas señales y cada interacción ligando-receptor se socia a una función particular. Cada tipo celular responde a distintas señales y cada interacción ligando-receptor se socia a una función particular. El complejo ligando-receptor transmite el mensaje al interior de la célula, para obtener una respuesta biológica específica. El complejo ligando-receptor transmite el mensaje al interior de la célula, para obtener una respuesta biológica específica. Así se ransduce la señal. Así se ransduce la señal.

10 Ciertas moléculas pequeñas y/o hidrófobas atraviesan la membrana celular y se unen a receptores internos y suelen unirse al DNA y actuar como factores de transcripción. Ciertas moléculas pequeñas y/o hidrófobas atraviesan la membrana celular y se unen a receptores internos y suelen unirse al DNA y actuar como factores de transcripción. Los receptores de membrana son variados, pueden formar parte de canales iónicos, presentar actividad enzimática o estar asociados con enzimas. Los receptores de membrana son variados, pueden formar parte de canales iónicos, presentar actividad enzimática o estar asociados con enzimas. Existen receptores que activan una proteina adaptadora, la proteína G, que transmite el mensaje al siguiente intermediario. Existen receptores que activan una proteina adaptadora, la proteína G, que transmite el mensaje al siguiente intermediario.

11 SECUENCIA DE EVENTOS EN LA COMUNICACIÓN ENTRE CÉLULAS Síntesis de la señal química por la célula secretora (emisora), Síntesis de la señal química por la célula secretora (emisora), Exocitosis de la señal, Exocitosis de la señal, Transporte de la señal hacia la célula blanco, objetivo o diana (célula receptora), Transporte de la señal hacia la célula blanco, objetivo o diana (célula receptora), Recepción del mensaje por proteínas receptoras específicas en las células objetivo, Recepción del mensaje por proteínas receptoras específicas en las células objetivo, Cambios del metabolismo en célula receptora, Cambios del metabolismo en célula receptora, Finalmente eliminación de la señal. Finalmente eliminación de la señal.

12 Respuestas celulares a actividad de las señales químicas Modificación de la actividad enzimática: activando o inhibiendo procesos, Modificación de la actividad enzimática: activando o inhibiendo procesos, Cambios de organización del citoesqueleto: según las necesidades celulares, Cambios de organización del citoesqueleto: según las necesidades celulares, Cambios en la permeabilidad al paso deCambios en la permeabilidad al paso de iones por acción de neurotransmisores, iones por acción de neurotransmisores, Activación de la síntesis de ADN y ARN Activación de la síntesis de ADN y ARN Activación o represión de los genes. Activación o represión de los genes.

13 Ligandos y Receptores Los ligandos: (1ros. mensajeros o señales químicas), son moléculas de naturaleza proteica o lípidos, ponen en contacto células vecinas o distantes. Los ligandos: (1ros. mensajeros o señales químicas), son moléculas de naturaleza proteica o lípidos, ponen en contacto células vecinas o distantes. Los receptores: Casi todos son proteicos, se localizan, en la membrana, citosol, ó núcleo. Los receptores: Casi todos son proteicos, se localizan, en la membrana, citosol, ó núcleo. Las células de mamíferos poseen diversos tipos de receptores, por ejemplo: Las células de mamíferos poseen diversos tipos de receptores, por ejemplo: a. de factores de crecimiento, hormonas, a. de factores de crecimiento, hormonas, b. acoplados a proteínas "G" o fosfolipasa C b. acoplados a proteínas "G" o fosfolipasa C

14 Las señales químicas pueden ser: HIDROFÍLICAS: de naturaleza protéica HIDROFÍLICAS: de naturaleza protéica Son moléculas pequeñas de acción rápida, con Son moléculas pequeñas de acción rápida, con receptores de superficie (en la membrana) receptores de superficie (en la membrana) a.Péptidos (insulina, glucagón= hormonas) b. Derivadas de aminoácidos: adrenalina, histamina acetil colina, serotonina (neurotransmisores). HIDROFOBICAS: lípidos o sustancias lipofílicas Son moléculas grandes de acción lenta, Son moléculas grandes de acción lenta, a.Con receptores intracelulares: Esteroideas, acido retinoico, tiroxina. Esteroideas, acido retinoico, tiroxina. b. Con receptores de superficie: Prostaglandinas, leucotrienos,tromboxanos, etc. Prostaglandinas, leucotrienos,tromboxanos, etc.

15 Complejo ligando-receptor Señal lipofilica: de respuesta lenta Receptor intracelular Señal hidrofílica: de respuesta rápida Receptor extra celular Activación de segundos mensajeros Citoplasma

16 El reconocimiento de la señal Los ligandos variados, forman complejos con receptores específicos extra o intracelulares Los ligandos variados, forman complejos con receptores específicos extra o intracelulares Cada célula responde a un conjunto de señales y es llamada célula objetivo, blanco, diana o receptora de la señal. Cada célula responde a un conjunto de señales y es llamada célula objetivo, blanco, diana o receptora de la señal. El complejo ligando-receptor transmite el mensaje al interior de la célula para obtener una respuesta biológica específica (transducción de la señal). El complejo ligando-receptor transmite el mensaje al interior de la célula para obtener una respuesta biológica específica (transducción de la señal).

17 LIGANDOS HIDROFÓBICOS Transporte por proteínas específicas, Transporte por proteínas específicas, Atraviesan fácilmente la membrana, Atraviesan fácilmente la membrana, Receptores intra- Receptores intra- celulares, celulares, No requieren 2dos. mensajeros, actuan No requieren 2dos. mensajeros, actuan Actúan generalmente en el núcleo. Actúan generalmente en el núcleo. Proteína transportadora en la sangre Receptor citosólico Complejo Hormona receptor Alteración de la transcripción de genes específicos Receptor nuclear Núcleo Hormona

18 LIGANDOS HIDROFILICOS Interactúan con receptores de superficie, Interactúan con receptores de superficie, La señal no La señal no entra a la célula, entra a la célula, Utilizan 2dos. mensajeros: Utilizan 2dos. mensajeros: (AMPc, GMPc, Ca ++,IP 3, Diacil glicerol u (AMPc, GMPc, Ca ++,IP 3, Diacil glicerol u Oxido nitrico Señal protéica Receptor de superficie Complejo: ligando receptor membranal Baja concentración de 2dos. mensajeros Alta concentración de 2dos. mensajeros

19 Variedad de Receptores a. Extracelulares (ransductores de señales hidrofílicas) son 3 grupos: Los que abren canales iónicos por efecto del ligando (ionotrópicos) Los que abren canales iónicos por efecto del ligando (ionotrópicos) Acoplados a proteína G Acoplados a proteína G Receptores con actividad enzimática (de tirosina cinasa) Receptores con actividad enzimática (de tirosina cinasa) b. Intracelulares: para señales hidrofóbicas (citosólicos o hidrofóbicas (citosólicos o nucleares) nucleares) L os receptores son moléculas protéicas

20 Receptores acoplados a proteína G Llamados de superficie ó membranales Llamados de superficie ó membranales Pueden estar apagados o encendidos Pueden estar apagados o encendidos Comunican con el citoplasma estimulando proteínas acopladoras G, Comunican con el citoplasma estimulando proteínas acopladoras G, Proteínas G por efecto del ligando unido al receptor, se auto activan o desactivan. Proteínas G por efecto del ligando unido al receptor, se auto activan o desactivan. Proteína G, activada envía señales a enzimas adenil ó guanil ciclasas que actúan sobre ATP ó GTP AMP c ó GMP c (2do. mensajero o mensajero intracelular) Proteína G, activada envía señales a enzimas adenil ó guanil ciclasas que actúan sobre ATP ó GTP AMP c ó GMP c (2do. mensajero o mensajero intracelular)

21 RECEPTORES DE MEMBRANA (extracelulares o de superficie) Son proteínas que Son proteínas que recocen moléculas con señales, Ej: recocen moléculas con señales, Ej: hormonas protéicas, o péptidos. hormonas protéicas, o péptidos. La unión receptor- La unión receptor- señal, produce respuestas señal, produce respuestas específicas intra específicas intra celulares: señales de transducción. celulares: señales de transducción. Señales químicas Receptores

22 Transdución de señal hidrofílica Núcleo R R R R R R Receptores Membranales Proteína G Citosol α β γ GDP GTP Ligando Adenil ciclasa P-G ATP AMPc Kinasas Glucogenólisis Fosforilación de glucosa Medio extracelular MembranaMembrana Efecto de la adrenalina o insulina para la formación de ATP

23 Receptores hidrofílicos Forman canales iónicos Forman canales iónicos Ligando Receptor de membrana Señal de transducción Guanilil ciclasa GTP GMP c = 2do. mensajero (1er. Mensajero)

24 Transducción de la señal para ligandos acoplados a protéina G Efecto cascada disparado por la proteína G activa, que posee 3 subunidades proteicas alfa, beta y gamma. Efecto cascada disparado por la proteína G activa, que posee 3 subunidades proteicas alfa, beta y gamma. En su forma inactiva las 3 subunidades se encuentran unidas, la alfa tiene el GDP. En su forma inactiva las 3 subunidades se encuentran unidas, la alfa tiene el GDP. El receptor activa la proteína G, la subunidad alfa libera el GDP, pega GTP y se separa de las subunidades beta y gamma para activar a la adenil ciclasa El receptor activa la proteína G, la subunidad alfa libera el GDP, pega GTP y se separa de las subunidades beta y gamma para activar a la adenil ciclasa

25 Ejemplos de acción de la proteína G Apertura de canal de K Prot. G Ad. C Canal de potasio dependiente de proteina G

26 Receptores acoplados a proteína G (para adrenalina, glucagón, serotonina))

27 2. Receptores de canal iónico Na+ Receptores que abren canales (acetil colina) Exterior Citosol LIGANDO Respuesta: Apertura de canal Acetil Colina: Ligando hidrofilico con receptores de superficie, interactúa con proteína G y Adenil ciclasa para liberar segundos mensajeros AMPc ó GMPc.

28 Receptores acoplados a tirosina Kinasa MAP kinasas: son proteínas activadas por mitógenos (inductores de proliferación y diferenciación celular, inflamación, apoptosis, cáncer, MAP kinasas: son proteínas activadas por mitógenos (inductores de proliferación y diferenciación celular, inflamación, apoptosis, cáncer, Reguladas por señales extracelulares como: insulina, factores de crecimiento, Reguladas por señales extracelulares como: insulina, factores de crecimiento, Se activan por receptores acoplados a tirosin cinasas que activan proteínas G o RAS. Se activan por receptores acoplados a tirosin cinasas que activan proteínas G o RAS.

29 Receptores acoplados a tirosina cinasa Ras: son moléculas adaptadoras que activan a las tirocina cinasas Ras: son moléculas adaptadoras que activan a las tirocina cinasas Son transductores de la señal, por varias vías al interior de la célula, Son transductores de la señal, por varias vías al interior de la célula, Controlan la proliferación y diferenciación celular Controlan la proliferación y diferenciación celular Pertenecen a la superfamilia ATPasas monoméricas entre las que se cuentan las Rho y Rab. Pertenecen a la superfamilia ATPasas monoméricas entre las que se cuentan las Rho y Rab. Proteinas G: multimérica, se activa por receptor membranal y estimula a la Adenil o Guanilil ciclasas para la hidrólisis de nucléotidos de ATP ó GTP para la obtención de segundos memsajeros: AMPc y GMPc

30 Receptores asociados a tirosina cinasa (eritropoyetina, interferones)

31 Los receptores asociados a tirosina cinasas: Son activados por factores de crecimiento (ligandos, estímulos, señales químicas ) Son activados por factores de crecimiento (ligandos, estímulos, señales químicas ) Desencadenan cascadas de señalización intracelular, similares a la proteína G (fosforilaciones de treonina y serina) Desencadenan cascadas de señalización intracelular, similares a la proteína G (fosforilaciones de treonina y serina) Regulan eventos transcripcionales esenciales para la proliferación y diferenciación celular (en primeras fases del desarrollo embrionario) Regulan eventos transcripcionales esenciales para la proliferación y diferenciación celular (en primeras fases del desarrollo embrionario)

32 Tirosina cinasas y Ras Tirosina cinasas y Ras Ras son familias de proteínas adaptadoras para la transducción de señales de la membrana al citosol, para control de la proliferación y diferenciación celular, Ras son familias de proteínas adaptadoras para la transducción de señales de la membrana al citosol, para control de la proliferación y diferenciación celular, Interactúan con proteínas G y desencadenan la activación de segundos mensajeros que pueden ser AMP, GMP, IP 3 o DAG. Interactúan con proteínas G y desencadenan la activación de segundos mensajeros que pueden ser AMP, GMP, IP 3 o DAG.

33 Receptores de actividad intrínseca

34 Segundos mensajeros Son moléculas que transmiten señales desde ligandos extracelulares, al interior de la celula. Son moléculas que transmiten señales desde ligandos extracelulares, al interior de la celula. Variedad de segundos mensajeros (o mensajeros intracelulares): AMP C activa variedad de kinasas AMP C activa variedad de kinasas IONES CALCIO Necesario para la IONES CALCIO Necesario para la actividad del múscular actividad del múscular Inositol fosfato (IP 3 ) Inositol fosfato (IP 3 ) Libera calcio Diacil glecerol Activa proteinas kinasas c Diacil glecerol Activa proteinas kinasas c

35 Fosfolipasa C familia de enzimas intracelulares y de membrana en organismos eucariotas que participa en los procesos de transducción de señales Las fosfolipasas C participan en el metabolismo de los fosfatidilinositol bifosfato (PIP 2 ) y las vías calcio-dependientes de la señalización celular relacionados con lípidosenzimaseucariotastransducción de señalesmetabolismofosfatidilinositol bifosfatocalciolípidos Cataliza la reacción hidrolizando al fosfatidil inositos en IP3 y DAGproductos de la reacción son el inositol 1,4,5-trifosfato (IP 3 ) y el diacilglicerol (DAG). Tanto el IP3 como el DAG tienen funciones individuales, participando en el movimiento de calcio dentro del citosol y estimulando la fosforilación de las cadenas ligeras de miosina, respectivamente.inositol 1,4,5-trifosfatodiacilglicerolcalciocitosolmiosina

36 Función de la fosfolipasa C La PLC participa en mecanismos catalíticos que generan inositol trifosfatos (IP 3 ) y diacilglicerol (DAG). Estas moléculas modulan la actividad de proteínas hacia abajo en la cascada de señalización celular. el IP 3 es soluble y difunde a través del citoplasma e interactúa con receptores específicos IP 3 del retículo endoplásmico, causando la liberación de calcio, elevando así las concentraciones de calcio intracelular. La PLC participa en mecanismos catalíticos que generan inositol trifosfatos (IP 3 ) y diacilglicerol (DAG). Estas moléculas modulan la actividad de proteínas hacia abajo en la cascada de señalización celular. el IP 3 es soluble y difunde a través del citoplasma e interactúa con receptores específicos IP 3 del retículo endoplásmico, causando la liberación de calcio, elevando así las concentraciones de calcio intracelular.inositol trifosfatosdiacilglicerolretículo endoplásmicocalcioinositol trifosfatosdiacilglicerolretículo endoplásmicocalcio

37 Síntesis de 2dos. mensajeros AMPc: por acción de la adenil ciclasa, a partir AMPc: por acción de la adenil ciclasa, a partir de ATP. de ATP. GMPc: por la guanil ciclasa a partir de GTP. GMPc: por la guanil ciclasa a partir de GTP. CA++: liberado del retículo endoplásmico o CA++: liberado del retículo endoplásmico o entra al citosol del espacio extra celular entra al citosol del espacio extra celular al abrirse canales específicos. al abrirse canales específicos. IP 3 y Diacil glicerol: por hidrólisis del fosfatidil IP 3 y Diacil glicerol: por hidrólisis del fosfatidil inositol, por acción de la fosfolipasa C. inositol, por acción de la fosfolipasa C.

38 Receptores de ligandos hidrofóbicos Son protéicos Son protéicos Su localización Su localización es citosólica es citosólica o intranuclear, o intranuclear, La interacción La interacción hormona-receptor hormona-receptor desencadena desencadena eventos de acción Receptores eventos de acción Receptores lenta. intracelulares lenta. intracelulares R R R R R R R Ligando esteroideo

39 Algunas proteinas G usan como segundos mensajeros Trifosfato de inositol (IP3) Trifosfato de inositol (IP3) Diacil glicerol (DAG)s Diacil glicerol (DAG)s Síntesis a partir del fosfatidil inositol por la fosfolipasa C (fosfolípido de la membrana) Síntesis a partir del fosfatidil inositol por la fosfolipasa C (fosfolípido de la membrana) Fosfo lipasa C b Fosfato de inositol Proteína G p

40 El óxido nítrico (NO): El óxido nítrico (NO): Gas hidrofóbico sintetizado en distintas células del organismo por la oxido nitrico sintetasa a partir del aminoácido arginina, Gas hidrofóbico sintetizado en distintas células del organismo por la oxido nitrico sintetasa a partir del aminoácido arginina, Esencial como molécula de señalización celular, actúa como 1ro. Y 2do. Mensajero, Esencial como molécula de señalización celular, actúa como 1ro. Y 2do. Mensajero, Tiene un papel relevante en el cerebro y en el sistema cardiovascular. Tiene un papel relevante en el cerebro y en el sistema cardiovascular. Implicado en varias enfermedades debido a déficit de producción o biodisponibilidad, Ej: hipercoleresterolemia, diabetes, hipertensión, envejecimiento, tabaquismo, disfunción eréctil e insuficiencia cardiaca Implicado en varias enfermedades debido a déficit de producción o biodisponibilidad, Ej: hipercoleresterolemia, diabetes, hipertensión, envejecimiento, tabaquismo, disfunción eréctil e insuficiencia cardiaca

41 Actividad de los antidepresivos (señales) para estimular la actividad neuronal Síntesis de NO

42 Destino final de la señal Eliminación: Por difusión hacia el espacio extracelualr Por difusión hacia el espacio extracelualr Por inactivación enzimática: colinesterasas, monoaminoxidasas (MAO) entre otras. Por inactivación enzimática: colinesterasas, monoaminoxidasas (MAO) entre otras. Por recaptación y degradación lisosómica. Por recaptación y degradación lisosómica.

43 TAREA intraaula, individual Elabore un diagrama de flujo de la interacción ligando- receptor que explique cómo ocurre la señalización celular Elabore un diagrama de flujo de la interacción ligando- receptor que explique cómo ocurre la señalización celular Explique ¿porque los ligandos hidrofílicos requieren de segundos mensajeros y los hidrofóbicos no? Explique ¿porque los ligandos hidrofílicos requieren de segundos mensajeros y los hidrofóbicos no? Cuál es la diferencia entre 1ros. Y 2dos. Mensajeros? Cuál es la diferencia entre 1ros. Y 2dos. Mensajeros? Qué relación existe entre proteínas G, adenil ciclasa y segundos mensajeros? Qué relación existe entre proteínas G, adenil ciclasa y segundos mensajeros? Los receptores de ligandos lipofílicos se localizan sólo intracelularmente? (razone su respuesta) Los receptores de ligandos lipofílicos se localizan sólo intracelularmente? (razone su respuesta) Elabore un mapa conceptual que resuma la cascada de eventos en respuesta a la acción de la adrenalina o insulina, Elabore un mapa conceptual que resuma la cascada de eventos en respuesta a la acción de la adrenalina o insulina, Existen enfermedades asociadas a interrupción de señalización por proteínas G en humanos? Existen enfermedades asociadas a interrupción de señalización por proteínas G en humanos? Cuáles son y que función tienen los mensajeros intracelulares? Cuáles son y que función tienen los mensajeros intracelulares?

44 Gracias por su atención dudas???


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