Comunicación celular Capítulo 6 2nd edit BTT2 3/06 AD R.J. Mayer Ph.D.

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1 Comunicación celular Capítulo 6 2nd edit BTT2 3/06 AD R.J. Mayer Ph.D.

2 Las células se comunican entre si
Dentro de un organismo Una célula con el ambiente que la rodea. Entre organismos diferentes Intra-específico Inter-específico

3 Co 9

4 Glucose Yeast Glucose Glucose cell receptor transporter Exposure
Fig. 9.1 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Glucose Yeast cell Glucose receptor Glucose transporter Exposure to glucose Metabolic enzyme

5 Growing shoot tip of plant Phototropism Fig. 9.2
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Growing shoot tip of plant Phototropism

6 Objetivo de aprendizaje 1
¿Qué eventos ocurren durante la comunicación celular?

7 Señales Celulares Síntesis, secreción, transpote de señales celulares.
neurotransmisores, hormonas, etc. el ligando se une a un receptor específico 2. La recepción de información por las células blanco (target cells).

8 Señales Celulares 3. Transducción de señales
el receptor convierte la señal extracelular en una intracelular ocurre un cambio en la célula 4. Respuesta de la célula a la señal

9 Señales celulares

10 Conceptos clave Las células se comunican utilizando compuestos tales como: neurotransmisores hormonas otras moléculas regulatorias.

11 Objetivo de aprendizaje 2
Describe tres tipos de moléculas que actuan como señales: Reguladores locales neurotransmisores hormonas

12 Reguladores locales Regulación paracrina Envuelve reguladores locales
se difunden por el fluido intersticial actuan en células cercanas Envuelve reguladores locales histaminas factores de crecimiento prostaglandinas óxido nítrico

13 Signaling molecule Gap junction
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Signaling molecule Gap junction

14 Membrane-bound signaling molecule Target cell Receptor Fig. 9.3b
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Membrane-bound signaling molecule Target cell Receptor

15 Fig. 6-3, p. 137 Figure 6.3: Some types of cell signaling.
Various cells communicate in different ways. Fig. 6-3, p. 137

16 Hormone Target cell Bloodstream Endocrine cell Fig. 9.3e
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Hormone Target cell Bloodstream Endocrine cell

17 Señales locales

18 Neurotransmisores Señales químicas
Producidas por neuronas (nerve cells)

19 Fig. 9.3d Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Target cell

20 Fig. 9.3c Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Target cell

21 Hormonas Mensajeros químicos Secretadas por glándulas endocrinas
en plantas y animales Secretadas por glándulas endocrinas en animales Transportadas por la sangre a las células blanco

22 Hormonas

23 Conceptos clave Una molécula de señal se une a un receptor en la superficie de la célula o dentro de una célula blanco.

24 Objetivo de aprendizaje 3
¿Qué mecanismo de recepción hace de este proceso una altamente específico?

25 Receptores Forma específica
solamente puede interactuar con una molécula específica las diferentes células tienen receptores diferentes La misma célula puede tener receptores diferentes etapas diferentes condiciones diferentes

26 Fig. 9.4 Signaling molecule Intracellular targets Cellular response
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Signaling molecule Intracellular targets Cellular response Enzyme Altered metabolism or other cell functions Activated receptor protein Structural proteins Altered cell shape or movement Transcription factor Altered gene expression, which changes the types and the amounts of proteins in the cell Inactive receptor protein Signal transduction pathway Nucleus

27 Ligand (signaling molecule)
binding Inactive receptor Activated receptor Cytosol

28 Extracellular signal- binding domain
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Signaling molecule Extracellular signal- binding domain Extracellular environment Cytosol Intracellular catalytic domain (a) Structure of enzyme-linked receptors

29 (b) A receptor that functions as a protein kinase
Fig. 9.6b Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Signaling molecule Inactive receptor Activated receptor Unphosphorylated protein ATP + ADP Phosphorylated protein (b) A receptor that functions as a protein kinase

30 Receptores

31 Objetivos de aprendizaje 4 & 5
Compara: Receptores unidos a canales iónicos (ion channel–linked receptors) Receptores unidos a proteínas G (G protein–linked receptors) Receptores unidos a enzimas (enzime linked receptors) Receptores intracelulares

32 Receptores unidos a canales iónicos “Ion Channel–Linked Receptor”
Moléculas de señales que se unen a receptores de canales iónicos (ion channel–linked receptors) los canales iónicos se abren o se cierran

33 Receptores unidos a canales iónicos Ion Channel–Linked Receptor
Convierten señales químicas en señales eléctricas Los canales iónicos se cierran hasta que el ligando se une e.g. Gamma-aminobutyric acid (GABA) abre canales de iones evita transmisión de impulsos

34 Figure 6.5: Three types of cell-surface receptors.
Fig. 6-5, p. 139

35 Receptores unidos a canales iónicos Ion Channel–Linked Receptor

36 Receptor protein (GPCR)    GDP Inactive G protein
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Receptor protein (GPCR)    GDP Inactive G protein

37 Receptor protein Signaling (GPCR) molecule    GDP Inactive G
Fig Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Receptor protein (GPCR) Signaling molecule    GDP Inactive G protein

38 Receptores unidos a proteínas G (G Protein–Linked Receptors)
Proteínas transmembranales acoplan moléculas señal con mecanismos de transducción Cola del receptor (receptor tail) se extienden al citosol lugar donde encaja la proteína G (se une al GTP)

39 Receptores unidos a proteínas G (G Protein–Linked Receptors)
El ligando se une al receptor guanosine diphosphate (GDP) es liberado remplazado por GTP Proteína G activada inicia transducción de señal activa las enzimas cambia la función celular

40 Receptores unidos a proteínas G (G Protein–Linked Receptors)
other two parts.

41 Receptores enlazados a enzimas “Enzyme-Linked Receptors”
Proteínas transmembranales Sitio activo (binding site) fuera de la célula Sitio activo dentro de la célula para la enzima Tyrosine kinases la enzima es parte de un receptor

42 Enzyme-Linked Receptors
Receptores enlazados a enzimas Enzyme-Linked Receptors Cinasas de Tirosina (Tyrosine kinases) fosforilan proteinas activan las rutas de IP3 y Ras Proteinas Ras Fosforila el amino ácido tirosina en algunas proteínas de la célula = cambios celulares Scaffolding proteins Organizan las cinasas en complejos de señales

43 Enzyme-Linked Receptors

44 “Scaffolding Protein”

45 Receptores intracelulares
Estan localizados en el citosol o núcleo Ligandos moléculas pequeñas hidrofóbicas se difunden a través de la membrana plasmática

46 Receptores intracelulares
En el citosol o en el núcleo Hormonas esteroides se conbinan con receptores intracelulares Factores de transcripción activan o inactivan algunos genes específicos

47 Objetivo de aprendizaje
Trazar eventos en la traducción de señales para mensajeros secundarios AMP cíclico Trisfosfato de inositol diacylglycerol iones de calcio

48 Mensajeros: Primarios y Secundarios
Mensajero primario la señal molecular La proteína G pasa la información a un mensajero secundario una señal intracelular

49 Mensajeros secundarios (transducción de señales)

50 AMP cíclico (cAMP) Mensajero secundario
Las proteínas G activan la adenyl ciclasa (adenylyl cyclase). forma AMP cíclico (cAMP) a partir del ATP AMP cíclico activa protein kinase A esta enzima fosforila proteínas las reacciones causan respuestas

51 Proteina G y cAMP

52 Fig. 6-8, p. 143 Figure 6.8: Synthesis and inactivation of cyclic AMP.
Cyclic AMP (cAMP) is a second messenger produced from ATP. The enzyme adenylyl cyclase catalyzes the reaction. Cyclic AMP is inactivated by the enzyme phosphodiesterase, which converts it to adenosine monophosphate (AMP). Fig. 6-8, p. 143

53 Figure 6.7: Signal transduction involving a G protein and cyclic AMP.
Fig. 6-7a, p. 142

54 Signaling molecule binds with G protein–linked receptor
Extracellular fluid Signaling molecule Adenylyl cyclase G protein Receptor Plasma Membrane Cytosol Figure 6.7: Signal transduction involving a G protein and cyclic AMP. GDP 1 Signaling molecule binds with G protein–linked receptor in plasma membrane. Fig. 6-7a, p. 142

55 Signaling molecule Adenylyl G protein cyclase separates Receptor GTP 2
Figure 6.7: Signal transduction involving a G protein and cyclic AMP. GTP 2 Signal molecule–receptor complex activates G protein. GDP is replaced by GTP. Fig. 6-7b, p. 142

56 G protein activates adenylyl cyclase, which then catalyzes
Signaling molecule Adenylyl cyclase activated Receptor cAMP GTP Figure 6.7: Signal transduction involving a G protein and cyclic AMP. ATP G protein activates adenylyl cyclase, which then catalyzes synthesis of cAMP. 3 Fig. 6-7c, p. 142

57 Alters some cell activity Activates specific gene
cAMP Protein kinase 1 Protein kinase 2 Protein kinase 3 P P P Protein Phospho- rylated protein Protein Phospho- rylated protein Protein Phospho- rylated protein Figure 6.7: Signal transduction involving a G protein and cyclic AMP. Alters metabolism Alters some cell activity Activates specific gene 4 cAMP activates protein kinase A, which then phosphorylates specific proteins, leading to some response in cell. Fig. 6-7d, p. 142

58 Mensajeros secundarios
PIP2 se rompe en: inositol trisphosphate (IP3) diacylglycerol (DAG) IP3 dona fosfatos a las proteínas se une a canales de calcio en el RE DAG Activa la proteína cinasa C (protein kinase C enzymes) las enzimas fosforilan las proteínas blanco

59 Mensajeros secundarios

60 Iones de calcio Se combinan con la proteína calmodulina (eucariotas)
Afecta la actividad de: protein kinases phosphatases

61 Conceptos claves En la transducción de señales, una molécula receptora convierte una señal extracelular en una señal intracelular que causa un cambio en la célula

62 Objetivo de aprendizaje 7
¿Qué tres tipos de respuestas tienen las células a las señales?

63 Tres respuestas celulares
Los canales iónicos se abren o se cierran La actividad enzimática cambia causa cambios metabólicos Algunos genes específicos se reprimen o se activan afectan el desarrollo o la actividad

64 Receptores intracelulares

65 Activación de genes

66 Conceptos clave Las células responden cerrando o abriendo canales iónicos, activando o inhibiendo enzimas o alterando la actividad de genes específicos.

67 Objetivo de aprendizaje 8
Conocer la diferencia entre la amplificación de señales y la terminación de señales.

68 Modifying Cell Signals
Amplificacion de señales mejora la fuerza de la señal en el proceso de transducción de las señales (signal transduction pathway) Terminación de señales inactiva el proceso después de la señal permite que el sistema responda a nuevas señales

69 Amplificación de señales

70 Objetivos de aprendizaje 9
What evidence supports a long evolutionary history for cell signaling molecules? Entender la evidencia que apoya que ha habido una larga historia de la evolución de las señales celulares.

71 La evolución de moléculas señal
Evolucionaron en las células procariotas Los receptores y las moléculas senales son iguales en todos los reinos Las proteínas envueltas en comunicación celular surgieron antes de que evolucionaron los animales en coanoflagelados