1. Comunicación celular AnahíEsquivias Siqueiros Ana Sofía Estrella Sato Biología Celular 11 de Octubre de 2011

2. 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 señalizadorasque, bien son secretadas, o bien se expresan en la superficie celular, las cuales se unen a receptores expresados en otras células. Provocan… Reacciones intracelulares Moléculas señalizadoras Receptores Diferenciación Supervivencia Metabolismo Proliferación

3. 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.

4. La célula cuenta con… ¿Cómo saber si el mensaje químico llega a los blancos apropiados? Receptores 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.

6. ¿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 principaladaptarse a los cambios que existen en el medio que les rodea para sobrevivir homeostasis.

7. 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. Por lo tanto… Deben existir mecanismos de comunicación intercelular.

8. 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. Citoplasma o núcleo Pequeño e hidrófobo Receptores Complejos proteicos o proteínas Membrana Cualquier tipo

9. 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.

10. 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.

11. 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

12. 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.

13. Algunos ejemplos de moléculas señalizadoras: Moléculaseñalizadora | Lugar de origen | Naturaleza química | Algunas acciones

14. Moléculaseñalizadora | Lugar de origen | Naturaleza química | Algunas acciones

15. Etapas de la comunicación celular 1) 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).

16. 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.

17. 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.

19. Comunicación paracrina

20. Comunicación autocrina

21. Comunicación yuxtacrina

22. Comunicación por contacto directo

26. 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 La hormona NO afecta Capilar La hormona SÍ afecta

27. 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

29. Comunicación endocrina: utiliza químicos que viajan por el torrente sanguíneo, a menudo a considerables distancias. Prefijo “para” = “junto” Prefijo “endo” = “interno”

30. El torrente sanguíneo transporta las hormonas del sistema endocrino Las hormonas endocrinas son mensajes químicos producidos por células especializadas.

34. 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.

35. 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

36. En contraste, las hormonas esteroides son solubles en lípidos.

38. 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.

39. Ejemplo:

40. Ejemplo:

41. Conceptos clave Funciones de los receptores de la superficie celular La mayoría de los ligandosse 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.

42. La célula animal depende de múltiples señales extracelulares. Estas moléculas señalizadoras trabajan juntas para regular el comportamiento de la célula.

43. Cascadas de señalización

44. 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.

45. 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.

46. Receptoresasociados 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

47. Receptoresasociados a proteínas G Estos receptores median las respuestas a una enorme diversidad de moléculas señalizadorasextracelulares. 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.

48. 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.

49. Formación de 2 moléculas separadas Tiempo de unión entre la subunidad y las proteínas diana Fuerza y prolongación de la transmisión de la señal

50. Receptor y proteína G inactivos La unión de una señal extracelular modifica la conformación del receptor Dicha alteración de la subunidad alfa de la proteína G le permite intercambiar su GDP por GTP. Se degrada en dos componentes activos.

51. 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.

52. 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.

53. Señal al interior de la célula Estímulo o señal Enzimas de células diana Cascada de reacciones Transducción de señales

54. ComunicaciónParacrina

56. Un ejemplo:

57. 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.

59. Un ejemplo:

60. Comunicación Yuxtacrina

61. Moléculas de adhesióncelular 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.

62. Uniones celulares

65. Un ejemplo:

66. Comunicación por contacto directo

68. Un ejemplo La comunicación de este tipo tiene lugar en algunas respuestas inmunológicas.

69. Comunicación nerviosa (sináptica)

70. Clasificación de comunicación Nerviosa

71. Sinapsis

73. Sinapsis

74. Comunicación por moléculas gaseosas

75. Resumiendo

76. Reconocimiento de señales Ciertas moléculas pequeñas atraviesan la membrana celular y se unen a receptores internos, suelen unirse al DNA y actuar como factores de transcripción.

77. Receptores de membrana

78. 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.

79. 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.

80. 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 BiologíaCelular”, 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

81. Gracias porsuatención! :)