MECANISMOS DE ACCIÓN CELULAR

Vista previa del material en texto

MECANISMOS DE ACCIÓN CELULAR
ACETILCOLINA
Es un neurotransmisor que se produce en el terminal nervioso a partir de acetil-CoA producido en 
las mitocondrias a partir de glucosa y la colina. No está claro cómo sale el acetil-CoA al citoplasma, 
pero allí la acetilcolina sintetasa o colina acetiltransferasa (ChAT) produce finalmente la 
acetilcolina. Una vez sintetizada se lleva a vesículas de almacenamiento mediante gasto de ATP.
Mecanismo de acción: La colina entra a las neuronas colinérgicas por un cotransportador de alta 
afinidad dependiente de Na+ y Cl- (ChT). La concentración de colina es de 10 a 100 mol/L, y estos 
transportadores suelen tener una KM de 1-5 mol/L. Con estas concentraciones el transportador se 
satura, y así se limita la entrada de colina.
También existe un transportador de baja afinidad con KM de 10-100 mol/L, que no es saturable. 
No depende de Na+ y que se halla presente en todos los tejidos.
Relleno y liberación de las vesículas sinápticas con acetilcolina: Desde el citosol la acetilcolina debe
pasar a la vesícula sináptica Para tal fin existen unas proteínas transportadoras de vesículas de 
acetilcolina (VAChT), con características similares a otros transportadores vesiculares. Su 
estructura consta de 12 hélices de transmembrana, y un N-ter y C-ter en posición extracelular. 
Llevan acetilcolina al interior con un cotransporte antiporte con 2H+. El gradiente de pH necesario 
se consigue mediante la acción de una ATPasa que bombea H+ al interior contra gradiente 
aprovechando la energía de hidrólisis del ATP. La vesícula es ácida pero electroneutra, ya que en el
interior hay un polisacárido (vesiculina) con carga negativa que neutraliza las cargas. La vesícula 
puede contener unas 5 000 moléculas de neurotransmisor, unas 50-100 mM.
Hay 2 tipos de vesículas de acetilcolina. Unas son pequeñas y densas, y contienen el 
neurotransmisor recién formado. Cuando llega un potencial de acción a la neurona son las 
primeras en liberarse. Además, están muy cercanas a la membrana neuronal. Otras vesículas son 
más grandes y menos densas, y ante la llegada del potencial de acción no se liberan al estar más 
alejadas de la membrana. Son vesículas de reserva que suministran acetilcolina al pool de 
acetilcolina de rápida liberación.
Se libera acetilcolina, vesiculina y moléculas de ATP, ya que se vacía todo el contenido vesicular. Lo
interesante es la acetilcolina, que se une a receptores específicos, y después se degrada en acetato
y colina. La colina puede metabolizarse a betaína y después a serina, o se puede recapturar.
La acetilcolinesterasa degrada la acetilcolina en acetato y colina. Tiene una estructura globular 
catalítica, que forman monómeros, dímeros o tetrámeros según los diferentes enlaces químicos 
que se establezcan:
• Monómeros: el grupo tiol permanece reducido
• Dímeros: dos subunidades se unen por un puente disulfuro
• Tetrámeros: dos dímeros se unen mediante fuerzas de van der Waals.
GLUCAGÓN
El glucagón es una hormona que sintetizan los animales para aumentar su nivel de glucosa en 
sangre. Se activa cuando el cuerpo necesita más energía, como al realizar ejercicio o en situaciones
de estrés. En general estimula los procesos catabólicos (para conseguir energía) e inhibe los 
anabólicos. 
Mecanismo de acción: Cuando el glucagón sintetizado en el páncreas llega al hígado se une 
a receptores específicos en la membrana celular de los hepatocitos. El receptor a su vez sufre un 
cambio conformacional de su dominio citoplasmático. La nueva conformación hará posible que se 
una a una proteína G (una fosfatasa). Entonces la proteína G reemplazará la molécula de GDP que 
lleva por una de GTP. Esto modificará la proteína liberando su subunidad alpha que desencadena 
una cascada de reacciones que acabarán con la formación de glucosa. La subunidad alpha activará 
el adenilato ciclasa a partir de ATP, que lo convertirá en AMPc (AMP cíclico) [El AMPc es una 
molécula común para todas las rutas que señalizan la falta de metabolitos].
El AMPc a su vez se unirá al enzima cinasa A (también proteína quinasa A, o PKA). PKA está 
involucrada en el metabolismo de lípidos, además del metabolismo de glucógeno y glucosa del 
que estamos hablando. PKA al unir AMPc se disociará en dos subunidades la R (reguladora, que 
mantiene la enzima no funcional) y la C (catalítica). Una vez la subunidad C liberada fosforilizará 
para activar a la fosforilasaquinasa. A su vez ésta fosforilará a la fosforilasa b del glucógeno. La 
fosforilación activará el enzima (denominada fosforilasa a) la cual ya degrada el polímero de 
glucógeno liberando moléculas individuales de glucosa (glucosa-1-fosfato) que podrán entrar en la
glucolisis para la obtención de energía
Regulación: La secreción de glucagón esta estimulada por hipoglicemia, adrenalinda (epinefina), 
arginina, alanina y acetilcolina (estos aminoácidos estimulan el glucagón para prevenir una 
disminución de azúcar en sangre a causa de un exceso de ingesta de proteínas).
La secreción está inhibida por la glucosa que señaliza que ya hay glucosa y que ya no hace falta 
más glucagón. También la inhiben la insulina (su función es la síntesis de glucógeno a partir de 
glucosa), la urea (que se genera cuando las proteínas son degradadas), el aumento de los ácidos 
grasos (al detectar ácidos grasos, resultantes de la lisis de grasas, se inhibe la secreción de 
glucagón, puesto que ya están movilizados los mecanismos de obtención de energía, igual que con
la insulina o la urea y la somatostatina.
INSULINA
La insulina es una de las hormonas más importantes para nuestra vida diaria, puesto que nos 
permite metabolizar los nutrientes (sobre todo el anabolismo de los azucares). Fue descubierta 
por los doctores Frederick Grant Banting, Charles Best, James Collip, y J.J.R. Macleod en el 
año 1922. EL Dr. Banting fue galardonado con el premio Nobel por su descubrimiento, aunque 
después se demostró que su descubiertos fue Nicolae Paulescu.
Su importancia radica en que es la única hormona hipoglucemiantes: disminuye los niveles de 
glucosa en sangre. Se produce en las células beta del páncreas, concretamente en los islotes de 
Langerhans. Es un polipéptido formado por dos cadenas de aminoácidos unidas por dos puentes 
disulfuro (S-S). La cadena A de 21 aa. y la cadena B de 30 aa. Además, aparece un puente S-S entre 
las cadenas (intracatenario).
Mecanismo de acción: esta proteína, como todas las proteínas, se sintetiza en los ribosomas, el 
paso de ARN a proteína genera una cadena de aminoácidos que llamamos preproinsulina, puesto 
que todavía tiene que ser procesada para ser funcional (sintetizar las proteínas no activas es un 
mecanismo muy común, cuya finalidad es poder almacenar una gran cantidad de proteína para 
poder activarla y liberarla rápidamente en el momento de recibir la señalización de que son 
necesarias). La preproinsulina pasa al REL donde es procesada, pierde un trozo de la cadena de 
aminoácidos del extremo C Terminal, transformándose en proinsulina, que presenta 3 cadenas: B-
C-A donde la cadena C une a las otras dos.
Es en este punto en el que se forman los puentes disulfuro S-S. Siguiendo el camino habitual de la 
síntesis y procesado de proteínas la proinsulina pasa al Golgi donde irá adquiriendo una estructura
más estable y al salir del Golgi se empaquetará en vesículas de secreción listas para salir de la 
célula, aunque todavía en forma de proinsulina. Es en las primeras vesículas, las vesículas 
recubiertas de clatrina que se desprenden del Golgi, donde comienza la escisión del péptido C. 
estas vesículas tienen en su membrana las bombas de protones que introducen H+ que produce 
una bajada del pH dentro de la vesícula, esto estimula la activación de las peptidasas (enzimas ) 
presentes en la vesícula, y cuyo objetivo es escindir el péptido C transformando la proinsulina en 
insulina madura, lista para actuar. Las vesículas van perdiendo su cubiertade clatrina hasta 
transformarse en vesículas no recubiertas, que son las que presentan una mayor cantidad de 
insulina madura. Ésta se vierte al torrente sanguíneo por exocitosis.
Regulación de la síntesis de insulina: Su síntesis se ve activada por altas concentraciones de 
glucosa en sangre, detectada por las propias células beta. La respuesta primera es la secreción 
rápida de insulina. Secundariamente se activa la síntesis para generar nueva preproinsulina. 
Además la arginina, algunos ácidos grasos, hormonas gastrointestinales y el propio Sistema 
nervioso parasimpático pueden activar su síntesis o su liberación.
Por otra parte su síntesis se ve inhibida por catecolaminas (como la adrenalina), que son 
estimuladas por el sistema nervioso simpático, el cual actúa en situaciones de estrés en las que 
hace falta tener glucosa disponible (la glucosa es la molécula energética preferida por el 
organismo, siendo la de más rápida degradación y muy accesible por el torrente sanguíneo). Es por
eso que en estas situaciones en las que es importante tener glucosa en sangre no conviene tener 
insulina, que la conduce a la formación de glucógeno y glucolisis.