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RECEPTORES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES CUARTO MEDIO CÉLULA GENOMA Y ORGANISMO UNIDAD 1: INTEGRACIÓN CÉLULA ORGANISMO PROFESORA: MÓNICA GONZÁLEZ V. COLEGIO.

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1 RECEPTORES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES CUARTO MEDIO CÉLULA GENOMA Y ORGANISMO UNIDAD 1: INTEGRACIÓN CÉLULA ORGANISMO PROFESORA: MÓNICA GONZÁLEZ V. COLEGIO AMANECER SAN CARLOS

2 RECEPTORES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES Ninguna célula vive en el aislamiento. En un organismo multicelular existen mecanismos muy elaborados de transmisión e interpretación de señales que permiten una coordinación de la actividad celular en beneficio del organismo como un todo.

3 RECEPTORES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES Las señales intercelulares son interpretadas por una maquinaria compleja en la célula que responde a ellas. Esto permite a cada célula comportarse de una manera particular y altamente regulada, que depende de su posición y especialización en el organismo.

4 RECEPTORES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES La sobrevivencia del organismo depende crucialmente de una red de comunicación intercelular que coordina el crecimiento, la diferenciación y el metabolismo de la multitud de células que componen los diversos tejidos y órganos. Por ejemplo, cada célula se divide sólo en respuesta a señales que recibe de otras células.

5 RECEPTORES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES La importancia de este comportamiento socialmente controlado se hace claramente aparente cuando al fallar se produce un crecimiento celular anormal que resulta en cáncer y muerte del organismo.

6 RECEPTORES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES Sólo las células que poseen receptores para estas señales responden. Las señales pueden estar constituidas por diversos tipos de moléculas, tales como proteínas, pequeños péptidos, aminoácidos, nucleótidos, esteroides, retinoides, o derivados de ácidos grasos.

7 Membrana Plasmática

8 RECEPTORES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES receptor La célula que responde a una señal particular de otra célula lo hace a través de una proteína llamada receptor, que interacciona específicamente con la molécula señal e inicia una respuesta. En muchos casos los receptores de señales son proteínas que se encuentran insertadas en la membrana plasmática y la atraviesan (proteínas de transmembrana)

9 RECEPTORES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES Las moléculas señales deben ser suficientemente pequeñas e hidrofóbicas como para difundir a través de la membrana plasmática. sináptica, endocrina, paracrina y autocrina. Las moléculas señales secretadas participan en diversas formas de señalización: sináptica, endocrina, paracrina y autocrina.

10 Sinapsis Química

11 Secreción de Hormonas.

12 Hormonas – célula blanco

13 Acción Exocrina y Endocrina

14 RECEPTORES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES Es importante destacar en este momento que la interacción de un receptor con una hormona gatilla respuestas celulares que involucran la acción de muchas otras proteínas, por ejemplo para generar movimiento o secreción.

15 RECEPTORES Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES La respuesta celular a las señales puede involucrar cambios en la expresión génica, en la forma celular y en la movilidad celular. Es decir, cambia el comportamiento celular.

16 Concepto de transducción de señales. Transducción de señales Transducción de señales es el proceso por el cual una señal se convierte en una respuesta celular. La célula convierte un tipo de señal que le llega del exterior en otro que se transmite al intracelular, amplificándose el número de moléculas involucradas.

17 Clasificación de receptores. Las proteínas receptoras en la superficie celular se pueden agrupar en tres grandes grupos según el sistema de transducción de señales que utilizan: a) receptores-canales iónicos que se abren o cierran por unión del ligando; b) receptores asociados a proteínas que unen e hidrolizan GTP (GTPasas); c) receptores-enzimas que fosforilan o desfosforilan otras proteínas.

18 1) Receptores-canales iónicos que se abren o cierran por unión del ligando. Los receptores-canales iónicos unen un pequeño número de neurotransmisores que inducen transitoriamente su apertura o cierre y están involucrados en procesos de rápida señalización entre células excitables eléctricamente. Pertenecen a una familia de proteínas que atraviesan varias veces la membrana.

19 1) Receptores-canales iónicos que se abren o cierran por unión del ligando.

20 2) Receptores asociados a proteínas que unen e hidrolizan GTP (GTPasas) Los receptores asociados a proteínas-G regulan indirectamente la actividad de una enzima o un canal en la membrana plasmática. Entre el receptor y la enzima o el canal se interpone una proteína que une e hidroliza GTP (proteína-GTPasa). Todos los receptores asociados a proteínas- GTPasas pertenecen a una familia de proteínas que atraviesan siete veces la membrana, y son las más abundantes. Incluyen la rodopsina y los receptores olfatorios. La activación de este tipo de receptores resulta en aumentos en la concentración intracelular de AMPc o calcio, que cumplen un papel de mensajeros intracelulares o segundos mensajeros. El AMPc y el calcio activan quinasas intracelulares que finalmente llevan a cambios en el comportamiento celular.

21 2) Receptores asociados a proteínas que unen e hidrolizan GTP (GTPasas)

22 Cuando una hormona (primer mensajero) se secreta ante la aparición de un estímulo específico, ésta viaja hasta su célula blanco donde se combina con su "receptor de membrana". Éste sufre un cambio conformacional que es transmitido a proteinas G. Cuando los receptores se encuentran libres, las proteinas G están asociadas o ligadas a GDP, lo que las mantiene en estado inactivo. Pero cuando se conforma el complejo H-R, la proteina G se desprende de GDP y se une a GTP citoplasmático, por lo que la proteina G se halla en condiciones para activar a la enzima Adenil ciclasa presente en la cara interna de la membrana celular. Ésta enzima en presencia de Mg 2+ actúa sobre el ATP, catalizándolo y transformándolo en AMPcíclico (2do mensajero)

23 GDP El guanosín difosfato (abreviado GDP) es un nucleótido difosfato. El GDP posee un grupo funcional pirofosfato, un azúcar pentosa, que es la ribosa, y la base púrica guanina. GDP es el producto de la defosforilación del GTP por parte de GTPasas, como, por ejemplo, las proteínas G implicadas en la transducción de la señal.

24 GTP El GTP es un nucleótido cuya base nitrogenada es la purina guanina. Su función es similar a la del ATP, dado que también es utilizado como moneda energética. Además el GTP es el precursor de la base guanina en la síntesis de ADN (replicación) y en la de ARN (transcripción).nucleótidobase nitrogenadapurina guaninaADNreplicaciónARNtranscripción Por otro lado el GTP es esencial en ciertas vías de señalización, en las que actúa como activador de sustratos en reacciones metabólicas, al igual que hace el ATP pero de una forma más específica. En estas reacciones, como por ejemplo cuando se asocia a proteínas G, el GTP actúa como segundo mensajero, activando a la proteína G al unirse a ésta. Cuando la célula requiere cambiar el estado de activación de esa proteína, entra en acción una proteína GTPasa, que convierte el GTP del complejo GTP-proteína G, a GDP, liberando un sustrato GDP- proteína G inactivo.señalizaciónproteínas Gsegundo mensajeroGTPasaGDP

25 Proteínas G Las proteínas G son un tipo de proteínas que realiza una importante función en la transmisión de señales de las células eucariotas, es decir, las células que tienen su información genética encerrada dentro de una doble membrana.

26 Funciones de las proteínas G La función de las proteínas G es realizar la trasducción de señales en las células actuando como si se tratara de un interruptor. De esta forma, un elemento externo puede acceder a los receptores celulares asociados, estimulándolos para desencadenar reacciones por parte de la célula. Por ejemplo, un ligando puede de esta forma acceder a un receptor celular que esté asociado a una proteína G y esto provocaría que la célula comience una serie de actividades enzimáticas.

27 AMPc Adenosín monofosfato cíclico (AMPc, cAMP, AMP cíclico: es un nucleótido que funciona como segundo mensajero en varios procesos biológicos. Es un derivado del adenosín trifosfato (ATP), y se produce mediante la acción de la enzima adenilato ciclasa a partir del adenosín trifosfato. nucleótidoadenosín trifosfatoadenilato ciclasaadenosín trifosfato

28 Funciones del AMPc El AMPc es un segundo mensajero, empleado en las rutas de transducción de la señal en las células como respuesta a un estímulo externo o interno, como puede ser una hormona como el glucagón o la adrenalina, o una respuesta de regulación postraduccional. Suele estar relacionado con la activación de proteína kinasas variadas. En bacterias, es un regulador catabólico que controla la expresión de genes relacionados con la degradación de azúcares en función de la concentración de glucosa.segundo mensajerotransducción de la señalcélulashormonaregulación postraduccionalproteína kinasas

29 Funciones del AMPc El AMPc comienza a activar, entonces, a proteína quinasas quienes promueven la fosforilación de proteinas encargadas de diferentes acciones como; síntesis de productos químicos intracelulares específicos, contracción o relajación muscular, secreción celular, alteración de la permeabilidad celular, etc. Mediante la acción de la GTPasa en la misma proteina G, el GTP es hidrolizado hasta GDP y Pi y el sistema es desactivado.

30 3) Receptores-enzimas que fosforilan o desfosforilan otras proteínas. Receptores-enzima poseen actividad enzimática que es activada por el ligando. La mayoría son proteínas que atraviesan sólo una vez la membrana y poseen un sitio extracelular para la unión del ligando y un dominio catalítico intracelular, que generalmente fosforila proteínas. En general estos son receptores para factores de crecimiento.

31 Receptores-enzimas que fosforilan o desfosforilan otras proteínas. Los receptores celulares son componentes de la célula capaces de identificar mensajeros químicos como neurotransmisores y hormonas. Se diferencian de los receptores extracelulares, que se encuentran en la superficie celular, porque su ligando no es capaz de traspasar la bicapa lipídica, los receptores intracelulares se localizan en el citosol y sus ligandos son capaces de atravesar la bicapa lipídica. Tanto los receptores extracelulares como intracelulares desencadenan una cascada de reacciones que participan en la transcripción génica. célulamensajeros químicosneurotransmisoreshormonasreceptores extracelularesbicapa lipídicacitosoltranscripción


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