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“COMUNICACIÓN CELULAR”

Escuela Nacional Número #7 “Ezequiel A. Chavez”

Grupo 656

Bazán Franco Ivette Montserrat

Reyes Alanis Hanieh Ali

Comunicación celular

La comunicación celular, consiste en la transmisión de moléculas de señal extracelulares. Estas moléculas parten de una célula generadora de señales y se unen a los receptores de la célula blanco, produciendo una respuesta específica. La comunicación celular también puede llevarse a cabo mediante vesículas extracelulares (VE), denominadas ectosomas y exosomas. Algunas funciones de las VE son: modulación de linfocitos y macrófagos; control de la función sináptica; en los vasos sanguíneos y el corazón, coagulación y angiogénesis; e intercambio de ARN.

¿Qué es una señal, un receptor y una cascada de señalización?

Las células generalmente se comunican entre sí mediante señales químicas. Estas señales químicas, que son proteínas u otras moléculas producidas por una célula emisora, con frecuencia son secretadas por la célula y liberadas en el espacio extracelular. Ahí pueden flotar, hacia las células vecinas, como mensajes en una botella. Para detectar una señal la célula debe tener el receptor adecuado para esa señal. Cuando una molécula señalizadora se une a su receptor, altera la forma o actividad del receptor, lo que desencadena un cambio dentro de la célula. Debido a que fun cionan uniéndose a receptores específicos, estas moléculas señalizadoras se conocen como ligandos, un término general para las moléculas que se unen de manera específica a otras moléculas.

a) Los pequeños ligandos hidrofóbicos pueden atravesar la membrana plasmática y unirse a receptores intracelulares en el núcleo o en el citoplasma. En el cuerpo humano, algunos de los ligandos más importantes de este tipo son las hormonas esteroideas. Entre las hormonas esteroideas comunes están la hormona femenina estradiol, que es un tipo de estrógeno, y la hormona masculina testosterona. La vitamina D, una molécula que se sintetiza en la piel mediante la energía luminosa, es otro ejemplo de hormona esteroidea. Debido a que son hidrofóbicas, estas hormonas no tienen problema para atravesar la membrana plasmática, pero deben unirse a proteínas acarreadoras para viajar por el torrente sanguíneo acuoso. El óxido nítrico (NO) es un gas que actúa como ligando. Al igual que las hormonas esteroideas, puede atravesar la membrana plasmática de manera directa por difusión gracias a su pequeño tamaño. Una de sus funciones principales es activar una vía de señalización en el músculo liso que rodea los vasos sanguíneos, lo que provoca su relajación y permite que los vasos sanguíneos se expandan (dilaten). De hecho, el medicamento nitroglicerina trata las enfermedades cardíacas mediante la liberación de NO, lo que dilata los vasos sanguíneos para restablecer el flujo de sangre hacia el corazón. b) Los ligandos solubles en agua son polares o cargados y no pueden atravesar la membrana plasmática con facilidad, así que la mayoría de ellos se une a los dominios extracelulares de los receptores de superficie celular y permanece en la superficie exterior de la célula. Los ligandos peptídicos (proteínas) son la clase más grande y diversa de ligandos solubles en agua. Por ejemplo, los factores de crecimiento, las hormonas como la insulina y ciertos neurotransmisores entran en esta categoría. Los ligandos peptídicos pueden tener desde unos pocos aminoácidos de largo, como las encefalinas analgésicas, hasta cien o más aminoácidos de longitud. Algunos neurotransmisores son proteínas. Muchos otros, sin embargo, son moléculas orgánicas pequeñas e hidrofílicas. Algunos neurotransmisores son aminoácidos estándar, como el glutamato y la glicina, y otros son aminoácidos modificados o no estándar.

Clasificación de los mensajeros químico

Los mensajeros químicos son sustancias que permiten la comunicación entre las células, de forma que una vez liberados, generan una respuesta en la célula receptora. Se clasifican en hormonas, neurotransmisores y sustancias autacoides. Hormonas: Las hormonas son sustancias segregadas por células especializadas, localizadas en glándulas endocrinas, o también por células epiteliales e intersticiales cuyo fin es el de influir en la función de otras células. Todos los organismos multicelulares producen hormonas, en el caso de las plantas se denominan fitohormonas. Neurotransmisores: Los neurotransmisores son biomoléculas que permiten la transmisión de información entre neuronas o entre una neurona y una célula muscular o una glándula, mediante la sinapsis que los separa. La diferencia con las hormonas radica en que el neurotransmisor transmite la información entre dos neuronas contiguas, mientras que las hormonas pueden comunicarse con cualquier célula independientemente de la distancia que las separe. Autacoides: Los autacoides son sustancias consideradas auto-remedios, actúan como hormonas locales y se les atribuye importantes roles regulatorios y patológicos en el organismo, algunas son almacenadas y otras son sintetizadas, posteriormente son liberadas de forma inmediata en respuesta a estímulos. Las feromonas también son consideradas mensajeros químicos, pero a diferencia de los anteriores, estas actúan sobre otros individuos de la misma especie.

señalización endocrina a larga distancia, las señales son producidas por células especializadas y liberadas en el torrente sanguíneo, que las lleva hasta sus células diana en partes distantes del cuerpo. Las señales que se producen en una parte del cuerpo y viajan por medio de la circulación hasta alcanzar objetivos lejanos se llaman hormonas. En los humanos, las glándulas endocrinas que liberan hormonas incluyen a la tiroides, el hipotálamo y la pituitaria, así como las gónadas y el páncreas. Cada glándula endocrina libera uno o más tipos de hormonas, muchos de los cuales son reguladores maestros del desarrollo y la fisiología. Por ejemplo, la glándula pituitaria libera hormona del crecimiento (GH), la cual promueve el crecimiento, especialmente del esqueleto y el cartílago. Como la mayoría de las hormonas, la GH afecta muchos tipos diferentes de células en el cuerpo. Sin embargo, las células del cartílago proporcionan un ejemplo de cómo funciona la GH: se une a receptores en la superficie de estas células y las impulsa a dividirse.

B) Paracrina

Con frecuencia, las células que están cerca unas de otras se comunican mediante la liberación de mensajeros químicos. Este tipo de señalización, en el que las células se comunican a corta distancia se conoce como señalización paracrina. La señalización paracrina les permite a las células coordinar sus actividades de manera local con sus vecinas. Aunque se usan en muchos contextos y tejidos, las señales paracrinas son especialmente importantes durante el desarrollo, cuando permiten que un grupo de células le diga a un conjunto vecino qué identidad celular debe adoptar.

C) Autocrina

En la señalización autocrina una célula se manda señales a sí misma, al liberar un ligando que se une a un receptor en su propia superficie. Esto puede parecer algo extraño para una célula, pero la señalización autocrina juega un papel importante en muchos procesos. Por ejemplo, la señalización autocrina es importante durante el desarrollo, ya qu e ayuda a que las células tomen y refuercen su identidad correcta. Desde un punto de vista médico, la señalización autocrina es importante en el cáncer y se piensa que tiene u na función esencial en la metástasis. En muchos casos, una señal puede tener tanto efectos autocrinos como paracrinos, al unirse a la propia célula emisora y a otras células semejantes en el área.

D) Yuxtacrina

Es la comunicación por contacto con otras células o con la matriz extracelular, mediante moléculas de adhesión celular. La adhesión entre células homólogas es fundamental para el control del crecimiento celular y la formación de los tejidos, mientras que l a adhesión entre células heterólogas es muy importante para el reconocimiento que realiza el sistema inmune. La comunicación yuxtacrina se realiza entre otros mecanismos por medio de las uniones celulares como las uniones gap.

E) Comunicación nerviosa

La comunicación nerviosa o neurotransmisión es un tipo especial de comunicación celular electroquímica, que se realiza entre las células nerviosas. En la neurotransmisión el flujo de información eléctrica recorre la dendrita y axón de las neuronas en una sola dirección, hasta alcanzar la sinapsis, donde en esa hendidura que separa ambas neuronas, la neurona presináptica segrega unas sustancias químicas llamadas neurotransmisores que son captadas por la neurona postsináptica, que transmite y responde a la información. Existen dos variedades de comunicación nerviosa: Neurosecreción o comunicación neuroendocrina: una neurona vierte una hormona a la circulación sanguínea para alcanzar a un órgano blanco distante. Neuromuscular: las neuronas motoras transmiten el impulso nervioso de contracción a las células musculares a través de una estructura semejante a la sinapsis llamada placa motora.

F) Comunicación por moléculas gaseosas

La comunicación celular gaseosa se trata de enviar información mediante diferentes tipos de gases que se encuentran en el organismo cómo el monóxido de carbono. Estos gases al reaccionar con enzimas u otras células, envían una información a celular ubicada en otra parte del organismo pudiendo indicar una acción a tomar.

G) Neurotransmisores

Son aquellas sustancias químicas que genera nuestro cerebro y que cumplen la fu nción de mensajeros. Es decir, se encargan de transmitir las señales de una neurona a otra. Estas señales se conocen como impulsos nerviosos. Dicho proceso ocurre por medio de la sinapsis, que es un pequeño espacio entre la membrana presináptica y la membra na postsináptica, donde los neurotransmisores se dispersan por la hendidura sináptica para completar la transmisión sináptica. La clasificación de los neurotransmisores se diferencia entre excitadores e inhibidores. Los primeros tipos de neurotransmisores tienden a despolarizar la célula postsináptica mientras que los inhibidores hacen lo contrario.

Receptores intracelulares en la comunicación celular

Los receptores intracelulares son proteínas receptoras que se encuentran al interior de la célula, generalmente en el citoplasma o en el núcleo. En la mayoría de los casos, los ligandos de los receptores intracelulares son moléculas pequeñas e hidrofóbicas, ya que deben poder cruzar la membrana plasmática para alcanzar a sus receptores. Por ejemplo,

Receptores con actividad de tirosina cinasa

Los receptores tirosina quinasa (RTK) son una clase de receptores ligados a enzimas que se encuentra en humanos y muchas otras especies. Una quinasa es una enzima que transfiere grupos fosfato a una proteína o molécula diana, y un receptor de tirosina quinasa transfiere grupos fosfato específicamente al aminoácido tirosina. ¿Cómo funciona la señalización por RTK? En un ejemplo típico, las moléculas señalizadoras se unen primero a los dominios extracelulares de dos receptores tirosina quinasa vecinos. Los dos receptores se unen o dimerizan. Entonces los receptores pegan fosfatos a sus tirosinas en los dominios intracelulares de cada uno de ellos. La tirosina fosforilada puede transmitir la señal a otras moléculas en la célula.

Proceso de comunicación celular por proteínas “Gs”

La Proteína Gs (s, stimulatory G protein) unida a GTP activa a la AC (adenilato ciclasa) aumentando la cantidad de AMPc en el interior celular. La proteína Gi (i, inhibitory G protein) unida a GTP inactiva al adenilato ciclasa, disminuyendo indirectamente la cantidad de AMPc intracelular. La proteína Gq unida a GTP activa a la fosfolipasa C, aumentando la cantidad de DAG, IP 3 y Ca++ intracelular.

Proceso de comunicación celular por proteínas “Gi”

Las células se comunican entre sí mediante señales directas entre ellas o mediante la emisión de una sustancia recibida por la otra célula. Los segundos mensajeros son moléculas que permiten amplificar a nivel intracelular la señal recibida. La unión de un ligando al receptor puede generar cientos de moléculas de segundos mensajeros que, a su vez, pueden modificar a miles de moléculas efectoras

Proceso de comunicación celular por proteínas “Gq”

Las proteínas G heterotriméricas actúan como moléculas transductoras de señales entre el receptor membrana y las proteínas efectoras. En los hongos éstas desempeñan un papel crucial durante el apareamiento y la patogénesis. Los segundos mensajeros son moléculas que permiten amplificar a nivel intracelular la señal recibida. La unión de un ligando al receptor puede generar cientos de moléculas de segundos mensajeros que, a su vez, pueden modificar a miles de moléculas efectoras.

Diferencia entre primeros y segundos mensajeros

Un primer mensajero activa una molécula que estaba unida al receptor, esta molécula transforma la información en una señal intracelular, es decir, es un TRANSDUCTOR. Cuando el transductor forma el 2º mensajero, está formando muchos y amplificando mucho la señal, así el segundo mensajero es un amplificador de la señal.

Transducción de una señal

Proceso por el que la célula responde a sustancias del exterior de la célula mediante moléculas de señalización que están en la superficie de la célula o dentro de ella. La mayoría de las moléculas que participan en la transducción de la señal son sustancias químicas, como hormonas, neurotransmisores y factores de crecimiento que se unen a proteínas específicas llamadas receptores (moléculas de señalización) sobre la célula o dentro de ella. Las señales pasan de una molécula a otra en el interior de la célula, lo que produce una respuesta celular específica, como multiplicación o destrucción celular. La transducción de la señal es importante para el crecimiento y funcionamiento celular normal. Las células que tienen moléculas de señalización celular anormales a veces se vuelven células cancerosas. También se llama señalización celular, transducción de señales y transmisión de señales.

Relación entre el “I3P” y el aumento de “Ca” intracelular

El IP3 abre los receptores IP3R ubicados en el retículo endoplásmico y permite la salida de calcio desde los depósitos del retículo. Los sensores cálcicos STIM1 y STIM2 detectan la reducción de los depósitos cálcicos por medio de la región N-terminal de la luz del retículo Número de dioptrías prismáticas de convergencia inducido por cada dioptría esférica de acomodación. Esencialmente hay dos procedimientos para explorar esta relación: el método de la heteroforia y el del gradiente. El valor resultante de esta convergencia real se expresa en dioptrías prismáticas.

Cómo altera la cascada del AMPc la traducción y transcripción en una célula

La vía mediada por PKA/AMPc es la principal cascada estimulada en los diferentes tejidos esteroidogénicos; sin embargo, hay evidencias de la participación de otras vías de señalización activadas tanto por hormonas como por factores derivados de macrófagos y factores de crecimiento que actúan a través de PKA El incremento del AMPc induce la activación de la proteína cinasa A, la cual regula la activación de las células T y la transcripción de los genes involucrados en la progresión del ciclo celular, las vías glucolíticas y las lipolíticas Ella transducción de la señal se realiza mediante la activación de receptores específicos y la consiguiente producción/entrega de segundos mensajeros, como el Ca2+ o el cAMP. Estas moléculas operan como transductores de señal, activando cascadas intracelulares y a su vez amplificando la señal inicial.

Como es la comunicación celular a distancia

Por diversos tipos de células pueden comunicarse a distancia, gracias al intercambio de señales eléctricas a través de nanotubos o cables de tamaño nanométrico, esto podría explicar el funcionamiento coordinado de las células en el desarrollo de los embrio nes e, incluso, la gran complejidad de la actividad neuronal del cerebro.

Comunicación celular por contacto

La comunicación celular es la capacidad que tienen todas las células, de intercambiar información fisicoquímica con el medio ambiente y con otras células, así cuando se rozan comparten información y así se va enviando.

Uniones herméticas en membrana

Las uniones herméticas o uniones oclusivas sellan las membranas de las células adyacentes para impedir que las sustancias pasen a través del espacio intercelular. Normalmente se forman entre las células epiteliales que recubren todas las cavidades de los mamíferos. Se consiguen así forman barreras selectivas de permeabilidad mediante las capas celulares epiteliales que separan líquidos de diferente composición. Estructuralmente consisten en un entramado de proteína que aproximan las membranas lipídicas de células adyacentes; entre estas proteínas destacan las claudinas y las ocludinas.

Uniones “Comunicantes” en membrana

En la zona vecina a la superficie del epitelio intestinal, por ejemplo, la superficie lateral de las células presenta un sistema de uniones intercelulares llamado complejo de unión. Este sistema une a las células entre sí y define a las caras luminal y basolateral de cada célula. El complejo de unión está formado por la asociación de tres tipos de uniones intercelulares: UNIONES DE OCLUSION: ZONULAS OCLUYENTES: Ellas forman una banda continua en todo el borde apical de las células epiteliales. Se reconocen en cortes perpendiculares, porque las membranas plasmáticas de las dos células adyacentes parecen fusionarse cerca del borde apical, desapareciendo el espacio intercelular en zonas de 0,1 a 0,3 mm de longitud. El aspecto de esta zona resulta de la existencia de múltiples puntos de contacto entre las láminas externas densas de las membranas celulares. Estos puntos de contacto resultan de la interacción, en el extracelular, de un tipo especial de proteínas transmembrana llamadas ocludinas, que se caracterizan por presentar una zona hidrofóbica en su dominio extracelular, lo que permite la interacción entre dos ocludinas que se enfrentan en el espacio intercelular. Esta zona se extiende en forma de cinturón alrededor de todo el perímetro celular, interactuando cada célula con las células adyacentes a ella, cerrándose así el espacio intercelular. En preparaciones por criofractura a través de una zónula ocluyente se observa que las caras P y E de la membrana plasmática presentan una serie de estructuras lineales. En la cara citoplasmática de la membrana (P), aparecen como cresta o eminencias, mientras que en la cara extracelular de la membrana (E) aparecen como surcos poco profundos. Cada una de estas eminencias lineales (cara P) está formada por la asociación de sucesivas moléculas de ocludinas; mientras que los surcos lineales (cara E) corresponden a los sitios ocupados previamente por moléculas de ocludina que al ocurrir la fractura quedaron en la otra cara de la membrana celular. El número de líneas y su entrecruzamiento varía según el tipo de epitelio. Por ejemplo, las células del revestimiento gástrico muestran unas zónulas ocluyentes muy anchas y con muchos puntos de fusión mientras que las zónulas ocluyentes entre los hepatocitos muestran pocos puntos de fusión y están más separadas. Zónulas adherentes: Cada una ellas corresponden a una zona del borde celular lateral de cada célula, vecina a la superficie apical. Se reconocen en corte al microscopio electrónico porque:

• Las membranas plasmáticas de células adyacentes corren paralelas, separadas por un espacio de 20 nm, ocupado por el dominio extracelular de las moléculas transmembrana de la familia de las caderinas, que en este caso corresponde a la E-caderina; en este espacio ocurre la unión entre las E-caderinas de ambas membranas. La capacidad de adhesión intercelular celular de las caderinas depende de la presencia de Ca ++.
• Una delgada placa densa a los electrones se asocia a la lámina interna de cada membrana celular; en ella se ubican los dominios intracelulares de las moléculas de caderina, asociadas a las moléculas de catenina las que se unen al citoesqueleto de actina.

• El microfilamento de actina se unen a a-actinina y vinculina forman un manojo paralelo a la membrana plasmática. A ellos se asocian a las moléculas de cateninas que los anclan lateralmente a las proteínas transmembrana. Su función es unir los citoesqueletos de actina, de las células epiteliales, a través de glucoproteínas transmembrana asociadas entre sí, formando una extensa red transcelular. La zónula adherente contribuye además al mantenimiento de la forma de la superficie luminal de las células diferenciadas y parece jugar un rol fundamental en la morfogénesis, y en los procesos de cambio en la forma de plegamiento de las láminas epiteliales. Desmosomas (máculas adherentes): Estas uniones tienen la forma de un botón (mácula) y se ubican en zonas discretas de los límites intercelulares. En cortes al microscopio electrónico de transmisión un desmosoma se reconoce porque:
• La membrana de las células adyacentes corren paralelas entre sí, separadas por a una espacio de unos 20 nm en el cual presenta una línea densa en su zona media.
• Adherida a la cara intracelular de la membrana plasmática se encuentra una gruesa banda llamada placa desmosómica
• Insertos en la placa desmosómica aparecen numerosos filamentos intermedios El espacio entre las membranas adyacentes contiene a los dominios extracelulares de las glucoproteínas transmembrana de la familia de las caderinas, llamadas desmogleínas y desmocolinas. Mediante la interacción entre las caderinas de las dos membranas, ocurre la unión en el espacio extracelular de las dos células adyacentes. La interacción entre las caderinas depende de la presencia de Ca++. El dominio citoplasmático de las desmogleínas y desmocolinas se ubica en la placa desmosómica. En este sitio se une a proteínas intracelulares llamadas desmoplaquinas y placoglobinas, las que se asocian también con los filamentos intermedios que se insertan en la placa formando una horquilla. Los desmosomas pueden localizarse vecinos entre sí, en todo el contorno celular que mira hacia los espacios intercelulares. Esto resulta muy evidente en los epitelios pluriestratificados Su función es mantener unidas a las células del epitelio, asociando los citoesqueletos de filamentos intermedios de las células vecinas, formando así una red transcelular con una alta resistencia a la tracción mecánica. Permite así que las células mantengan su forma y que la lámina epitelial exista en forma estable.

de un proceso en el que no hay gasto de energía. Entre las moléculas que pueden ser transportadas por este tipo de mecanismo se encuentran el agua, el oxígeno y el dióxido de carbono; se puede llevar a cabo mediante dos rutas, la difusión simple y la difusión facilitada. F) Transportadores activos El transporte activo es utilizado por las células para acumular las moléculas necesarias tales como glucosa y aminoácidos. El transporte activo movido por motor por el trifosfato de adenosina (ATP) se conoce como transporte activo primario. La mayor parte del transporte activo primario se realiza por las ATpasas de la transmembrana, una enzima que cruza la membrana celular. La enzima de sodio-potasio de la trifosfatasa de la adenosina (ATpasa) se encuentra en todas las células animales. Mantiene potencial de la membrana celular bombeando tres iones del sodio de la célula para cada dos iones del potasio que se traslada a la célula.

Tipos de proteínas:

A) HORMONAS

Testosterona. Es típicamente la hormona que regula el desarrollo de los caracteres sexuales masculinos secundarios. Insulina. Esta hormona es fabricada por el páncreas y es esencial para regular la concentración de glucosa en la sangre. Glucagón. Actúa de manera concertada con la insulina, por lo que también es fundamental en el balance de la glucosa. Calcitonina. También es muy importante para la salud de los huesos. Oxitocina. Esta hormona es fundamental para desencadenar las contracciones uterinas que deben producirse durante el parto, la produce la hipófisis. B) PROTEÍNAS ESTRUCTURALES Actina: es un componente substancial de numerosas estructuras y funciones celulares principales como: la movilidad celular, medio para el traslado de vesículas y ciertos orgánulos dependientes de la miosina. Agrecano: Esta molécula estructural origina un gel muy rígido, transformablemente que es muy resistente la compresión. Se mezcla con ácido hialurónico para crear complejos macromoleculares más grandes.

Cadherina: Estas proteínas están implicadas en incontables procesos morfo regulatorios, incluyendo el establecimiento de términos tisulares, orden tisular, incompatibilidad celular y hasta la metástasis. Colágeno: el colágeno se resume primero como series monoméricas preprocolágenas que son muy ricas en glicina propias a partir de los ribosomas en el tejido endoplásmico rugoso. Elastina: La elastina es un elemento proteico significativo de los tejidos que necesitan elasticidad, como por ejemplo en las arterias, los pulmones, la piel, ligamentos, la vejiga y en los cartílagos elásticos. Dispone de proteína de tropo elastina que es muy soluble que tiene especialmente valina, glicina y un poco de residuos de prolina y alanina modificados. C) PROTEÍNAS DE TRANSPORTE La hemoglobina transporta oxígeno en la sangre de los vertebrados. La hemocianina transporta oxígeno en la sangre de los invertebrados. La mioglobina transporta oxígeno en los músculos. Las lipoproteínas transportan lípidos por la sangre. Los citocromos transportan electrones. D) PROTEÍNAS CONTRACTILES Las proteínas contráctiles regulan la fuerza y velocidad de las contracciones cardiacas y de otros músculos. Estas proteínas son la actina y miosina. E) PROTEÍNAS RELACIONADAS CON LA INMUNIDAD La glutamina resulta crucial en caso de sufrir una infección, para el buen estado de la mucosa intestinal y después de sufrir un traumatismo. La arginina es fundamental para la formación de glóbulos blancos y para el control de las infecciones. Mejora la función inmunológica celular y desempeña un importante papel en la eliminación del organismo de compuestos nitrogenados no esenciales. La cisteína es esencial para la síntesis de antioxidantes endógenos como el glutatión. Fortalece la capa protectora del estómago e intestinos, lo que ayuda a prevenir el daño provocado por determinados fármacos. La L-glutamina interviene en la producción de linfocitos. Su aporte es importante durante los procesos infecciosos. El L-triptófano participa en la modulación de la respuesta inflamatoria contra los virus y bacterias.