Biología - Eldra Solomon, Linda Berg, Diana Martin - 9 Edición-comprimido-175

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Comunicación celular 141
Las moléculas de señalización pueden actuar 
como interruptores moleculares
Cada componente en una ruta de señalización actúa como un “inte-
rruptor” molecular, que puede estar en un estado activo (“on”) o puede 
encontrarse en un estado inactivo (“off ”). Cuando una molécula de 
señalización intracelular recibe una señal, se activa (se enciende). En-
tonces ocurre otro proceso que la desactiva (se apaga). En una ruta de 
señalización, cada molécula activada debe ser desactivada para que así 
pueda transmitirse una nueva señal. Es común que los interruptores mo-
leculares sean regulados agregando o quitando grupos fosfatos.
Cada vez que una molécula de señalización se une a un receptor, se 
enciende una ruta de señalización. Conforme la señal se transmite a cada 
proteína quinasa de la cadena, la proteína es fosforilada. Recuerde que en 
la fosforilación, una enzima transfi ere grupos fosfatos de una molécula a 
otra. Mientras se transfi ere el fosfato, la señal pasa de la proteína quina-
 sa 1 a la proteína quinasa 2, luego a la proteína quinasa 3, y así de manera 
sucesiva descendiendo por la cadena (FIGURA 6-6). Normalmente la fos-
forilación activa una proteína quinasa, no obstante que en algunos casos 
la fosforilación inhibe la actividad de la proteína quinasa. Si en una ruta 
de señalización, una serie de moléculas de proteína quinasa son fosfo-
riladas, entonces a dicha vía se llama cascada de proteína quinasa. La 
última proteína quinasa en la cascada activa la proteína diana mediante 
fosforilación. La proteína diana altera algún proceso en la célula.
Después de que la señal pasa de la proteína quinasa 1 a la proteína 
quinasa 2, entonces la proteína quinasa 1 debe ser desactivada. Cada 
molécula debe estar disponible para transmitir una nueva señal. Una 
fosfatasa es una enzima que cataliza la eliminación de un grupo fosfato 
mediante hidrólisis; al proceso se le llama desfosforilación. Las proteínas 
fosfatasa ayudan a regular las cascadas de proteínas quinasa. La célula 
contiene cientos de diferentes proteínas quinasa, pero también contiene 
muchos tipos de proteínas fosfatasa. La rápida eliminación de grupos 
fosfatos mediante proteínas fosfatasa es un importante mecanismo re-
gulador de las cascadas de proteínas quinasa. Esta regulación garantiza 
que esas rutas de señalización operen sólo en respuesta a la unión de una 
molécula de señalización con un receptor. 
Los receptores acoplados a canal 
iónico abren o cierran canales
Las compuertas de muchos canales iónicos permanecen cerradas hasta 
que un ligando se una al receptor. Por ejemplo, cuando el neurotrans-
misor acetilcolina se une a un receptor acetilcolina (que es un receptor 
ligado a un canal iónico), el canal se abre, permitiendo que los iones de 
sodio entren a la célula (vea la fi gura 6-5a). Dependiendo del tipo de cé-
lula, el infl ujo de iones de sodio puede resultar en la transmisión de un 
impulso nervioso o en una contracción muscular.
El ácido gamma aminobutírico (GABA) es un neurotransmisor 
que se une a receptores GABA. Una clase de receptores GABA consiste 
en canales iónicos de cloruro de ligando-compuertas. Cuando un GABA 
se une al receptor, el canal se abre. Los iones de cloruro, que están car-
gados negativamente, de modo rápido salen o entran a la neurona, de-
pendiendo de las condiciones (gradiente electroquímico) en la célula. 
Comúnmente, los iones de cloruro salen de la célula, lo que inhibe la 
transmisión de impulsos nerviosos. Así, el GABA inhibe la señalización 
neural. Los barbitúricos y los fármacos benzodiacepinas como el Valium 
se unen a receptores GABA. Cuando esto ocurre, se requieren menores 
cantidades de GABA para abrir los canales de cloruro e inhibir los impul-
sos nerviosos. Esta acción da un efecto tranquilizante. (No todos los re-
ceptores GABA son en sí mismos canales iónicos; algunos son receptores 
que se extiende dentro de la célula. Los receptores con dominios histi-
dina quinasa también están presentes en células bacteriales y de levadura.
Algunos receptores se localizan dentro de la célula
Ciertos receptores se encuentran en el citosol o en el núcleo. La mayo-
ría de esos receptores intracelulares son factores de transcripción, 
proteínas que regulan la expresión de genes específi cos. Las moléculas 
de señalización que se unen a receptores intracelulares son pequeñas e 
hidrófobas y pueden difundirse cruzando las membranas de las células 
diana (vea la fi gura 6-4b).
En las células animales, la mayoría de las hormonas esteroideas, 
como la hormona de la muda en insectos ecdisona y el cortisol en verte-
brados, entran a las células diana y se combinan con moléculas recepto-
ras en el citosol. Las vitaminas A y D y el óxido nítrico también se unen 
con receptores intracelulares. Después de la unión, el complejo ligando-
receptor se mueve hacia el interior del núcleo. Las hormonas tiroideas 
(que no son esteroideas) se unen a receptores ya asociados al ADN den-
tro del núcleo.
Repaso
 ■ ¿Cómo “sabe” un receptor a qué moléculas de señalización debe 
acoplarse?
 ■ ¿Bajo qué condiciones podría ocurrir una regulación creciente de 
receptores? ¿Y una regulación decreciente de receptores?
 ■ ¿Cuáles son los tres principales tipos de receptores de superfi cie 
celular? (Describa brevemente a cada uno de ellos).
6.4 TRANSDUCCIÓN DE SEÑAL 
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
5 Comparar las acciones de los principales tipos de receptores en la trans-
ducción de señal.
6 Trazar la secuencia de eventos en la transducción de señal para cada uno 
de los siguientes segundos mensajeros: AMP cíclico, trifosfato de inosi-
tol, diacilglicerol e iones de calcio.
Como ya se ha estudiado, muchas moléculas reguladoras transmiten 
información al interior de la célula sin cruzar físicamente la membrana 
plasmática. En vez de esto, activan proteínas de membrana que a su vez 
se encargan de transducir la señal. El primer componente en una ruta de 
transducción de señal es comúnmente el receptor, que puede ser una 
proteína transmembrana con un dominio expuesto sobre la superfi cie 
extracelular. Cada tipo de receptor activa una ruta de transducción de 
señal diferente.
En una ruta de señalización típica, una molécula de señalización se 
une con un receptor de superfi cie celular y lo activa cambiando la forma 
de la cola del receptor que se extiende en el citoplasma. Entonces la señal 
se puede transmitir mediante una secuencia de proteínas que son mo-
léculas de señalización intracelulares. Usualmente, las proteínas en esta 
cadena son proteínas quinasa. La cadena de moléculas de señalización 
en la célula que transmite una señal constituye una ruta de señalización 
o cascada de señalización. Durante la transducción de señal, la señal 
original es amplifi cada.
Solamente en las células de mamíferos, se han identifi cado más 
de 3000 proteínas de señalización. El mal funcionamiento de las rutas de 
transducción de señal se ha asociado con graves enfermedades, como 
cáncer, dolencias cardiacas, diabetes y enfermedades autoinmunes.
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	Parte 1 La organización de la vida
	6 Comunicación celular
	6.3 Recepción de señales
	Algunos receptores se localizan dentro de la célula
	Repaso
	6.4 Transducción de señal
	Las moléculas de señalización pueden actuar como interruptores moleculares
	Los receptores acoplados a canal iónico abren o cierran canales