Tema 11 Comunicación Celular

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MENSAJE
(molécula de señalización)
EMISOR
(célula)
RECEPTOR
(célula)
Tema 11 Comunicación celular. Principios generales y tipos de señalización. Funciones
celulares dependientes de moléculas de señalización. Primeros mensajeros. Receptores de
superficie celular e intracelulares. Vías de señalización intracelular: segundos mensajeros.
La señalización celular es el proceso por el
cual las células se comunican mediante
moléculas de señalización para coordinar
las respuestas celulares. Los principios
generales de la señalización celular
incluyen la presencia de un emisor, una
molécula de señalización, un receptor para
la molécula de señalización, una respuesta
celular y la capacidad de la célula para
regular la señalización.
axón
neurotransmisor
célula blanco
s
in
a
p
s
is
neurona
Molécula señal unida a 
membrana
TIPOS DE SEÑALIZACIÓN
TIPOS DE SEÑALES (ligandos):
- Proteínas.
- Péptidos.
- Aminoácidos.
- Nucleótidos.
- Esteroides.
- Vitaminas
- Derivados de ácidos grasos.
- Gases disueltos.
Autocrina
(mediadores locales)
Paracrina
(mediadores locales)
Endocrina
(hormonas)
Sináptica –
Nerviosa
(neurotransmisores)
Por contacto 
directo
(moléculas dep.
de contacto)
Ejemplos: angiotensina
II, endotelina, insulina,
cortisol, aldosterona,
estrógenos, adrenalina,
dopamina, óxido nítrico.
Las moléculas de señalización regulan una amplia variedad de funciones
celulares, incluyendo división, crecimiento y diferenciación celular,
respuesta inmune, respuesta al estrés y regulación del metabolismo.
FUNCIONES CELULARES DEPENDIENTES DE 
MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN
EJEMPLOS:
- La insulina es una molécula de señalización que regula el metabolismo de la
glucosa. Cuando los niveles de glucosa en sangre aumentan, el páncreas secreta
insulina, que se une a receptores de insulina en la membrana celular de las células
del hígado, músculo y tejido adiposo. Esta unión activa una vía de señalización
intracelular que lleva a la translocación de transportadores de glucosa a la
membrana celular y la absorción de glucosa por las células.
- El factor de crecimiento epidérmico (EGF) promueve la división y la diferenciación
celular. El EGF se une a su receptor en la membrana celular de las células y activa
una vía de señalización intracelular que lleva a la activación de proteínas de
señalización que regulan la expresión génica y la proliferación celular.
- Las interleucinas moléculas de señalización que regulan la respuesta inmune. La
interleucina-2 (IL-2) es producida por los linfocitos T activados y estimula la
proliferación y la diferenciación de los linfocitos T y B. La IL-2 se une a sus
receptores en la membrana celular de las células inmunitarias y activa una vía de
señalización intracelular que lleva a la activación de las proteínas de señalización
que regulan la proliferación y la diferenciación celular.
Los primeros mensajeros son moléculas de señalización (agonistas o
ligandos) que se unen a receptores de superficie celular o
intracelulares para iniciar la señalización celular. Los ejemplos de
primeros mensajeros incluyen hormonas, neurotransmisores y
factores de crecimiento. Las etapas de la señalización en una célula
que recibe una señal son la recepción, la transducción y la respuesta.
PRIMEROS MENSAJEROS Y SUS RECEPTORES
Receptores: son proteínas a las que se unen las moléculas de señalización de forma
específica y reversible. Son capaces, mediante un cambio en su conformación, de
transmitir la señal (transducción). Hay receptores de superficie celular que se
encuentran en la membrana celular y se unen a moléculas de señalización
hidrofílicas, y también receptores intracelulares que se encuentran en el citoplasma
o en el núcleo celular y se unen a moléculas de señalización hidrofóbicas.
RECEPTORES
Intracelulares
De membrana
Asociados a enzimas (Proteinquinasa)
Asociados a canales iónicos
Asociados a proteínas G
RECEPTORES INTRACELULARES. Se encuentran en el interior de la célula y se unen
a señales que difunden a través de la membrana plasmática. La unión del ligando
con el receptor puede ocurrir en el citoplasma o directamente en el núcleo. El
complejo ligando-receptor actúa como un factor de transcripción que afecta la
expresión de los genes. Ejemplos: receptor de cortisol, receptor de estrógenos.
RECEPTORES DE MEMBRANA ASOCIADOS A ENZIMAS (PROTEINQUINASAS). Cuando
se une el ligando el receptor se convierte en una proteinquinasa, y cataliza la
transferencia de fosfato del ATP a otra proteína (proteína diana), alterando su
conformación y actividad. Ejemplo: receptor de insulina.
RECEPTORES DE MEMBRANA ASOCIADOS A CANALES IÓNICOS. Participan en la
señalización de las células excitables. La unión de la molécula de señalización a su
receptor, que es parte de un canal iónico, produce la apertura transitoria del canal,
lo que altera la permeabilidad de la membrana al ión, y se produce la traducción de
una señal química en eléctrica. Ejemplo: receptor de acetilcolina de la placa
neuromuscular; cuando la acetilcolina liberada por una neurona se une al receptor,
este cambia de conformación, permite el ingreso de sodio al interior celular, lo que
despolariza la membrana y desencadena la contracción muscular.
RECEPTORES DE MEMBRANA
ASOCIADOS A PROTEÍNAS G. Están
compuestos por una única cadena
polipeptídica que atraviesa siete
veces la membrana y posee un
dominio extracelular y un dominio
intracelular. Se asocian a una
proteína con un sitio de unión de
alta afinidad para GDP/GTP,
denominada proteína G. Cuando el
ligando se une al receptor se
produce un cambio conformacional
en la proteína G, que facilita el
intercambio de GDP por GTP. Esta
proteína G activa interactúa con
uno o más efectores (otras
proteínas) y desencadenan la
señalización intracelular. Estos
receptores se encuentran en
muchos tipos celulares y se activan
por una diversidad de ligandos,
como neurotransmisores, péptidos
vasoactivos, mediadores de
inflamación, u hormonas.
Los segundos mensajeros son moléculas que permiten amplificar la
señal recibida por un receptor, generando la respuesta intracelular.
Participan en la transducción de la señal. 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, esto
genera lo que se denomina como cascadas de señalización. La
actividad de los segundos mensajeros está finamente regulada, se
producen muy rápidamente y luego se destruyen o inactivan, también
de forma muy veloz. Los segundos mensajeros permiten además
especificidad y diversidad de respuestas.
SEGUNDOS MENSAJEROS
Segundos 
mensajeros
AMPc
Ca++
Diacilglicerol
Inositol trifosfato
AMPc (ADENOSÍN MONOFOSFATO CÍCLICO).
Pequeña molécula derivada del ATP. En
respuesta a las señales, una enzima
llamada adenilato ciclasa convierte el ATP en
AMPc al quitarle dos fosfatos y unir el fosfato
restante al azúcar para formar un anillo. Una
vez generado, el AMPc puede activar una
enzima llamada proteína quinasa A (PKA), lo
que le permite fosforilar a sus objetivos y
transmitir así la señal. La proteína quinasa A
se encuentra en varios tipos de células y tiene
diferentes proteínas diana en cada una.
CALCIO. En la mayoría de las células, la
concentración de iones calcio (Ca2+) en el
citosol es muy baja, ya que las bombas de
iones de la membrana plasmática los sacan
continuamente de la célula. Los iones Ca2+
pueden almacenarse en compartimientos
como el retículo endoplásmico.
En las vías de señalización
que usan Ca2+ como segundo
mensajero, se libera un
ligando que se une a los
canales de Ca2+ y los abre,
permitiendo su ingreso al
citosol. Los iones liberados se
unen a proteínas que tienen
sitios de unión para Ca2+, lo
que cambia su forma y su
actividad. Por ejemplo, la
señalización por Ca2+ en las
células β del páncreas produce
la liberación de insulina,
mientras que en las células
musculares,produce la
contracción muscular.
DIACILGLICEROL e INOSITOL TRIFOSFATO. El fosfatidil inisitol bifosfato (PIP2) es un
lípido de membrana. En respuesta a una señal, una enzima llamada fosfolipasa C
divide PIP2 en dos fragmentos, Diacilglicerol (DAG) e Inositol Trifosfato (IP3).
El DAG permanece en la membrana plasmática y
activa una molécula llamada proteína quinasa C
(PKC), que fosforila enzimas y proteínas. El IP3
se une a canales de calcio del REL, lo que libera
Ca2+ que continúa la cascada de señales.
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