Comunicación celular

Anahí Esquivias Siqueiros

Ana Sofía Estrella Sato

Biología Celular

11 de Octubre de 2011

Comunicación celular

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 señalizadoras que, bien son secretadas, o bien se expresan en la superficie celular, las

cuales se unen a receptores expresados en otras células.

Moléculas señalizador

asReceptores

Reacciones intracelulares

Provocan…

Diferenciación

Supervivencia

Proliferación

Metabolismo

•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.

• 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.

¿Cómo saber si el mensaje químico

llega a los blancos apropiados?

Receptores

La célula cuenta con…

3 moléculas mensajeras

Hormonas locales

Se difunden a través del

líquido intersticial a las células

más cercanas

Hormonas endocrinas

Se liberan en la sangre

Distribución a las células

circunvecinas y distantes

Neurotransmisores

Se liberan a través de la hendidura

sináptica en una región

especializada.

¿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 principal adaptarse a los cambios que existen en el medio que les rodea para sobrevivir homeostasis.

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.

Deben existir mecanismos de comunicación intercelular.

Por lo

tanto…

• 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.

ReceptoresComplejos proteicos o proteínas

Citoplasma o núcleo

Membrana

Pequeño e hidrófobo

Cualquier tipo

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.

Fuerza de la señal

Afinidad hormona/rece

ptor

Concentración de cada uno.

•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.

• 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

•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.

Algunos ejemplos de moléculas señalizadoras:

Molécula señalizadora | Lugar de origen | Naturaleza química | Algunas acciones

Molécula señalizadora | Lugar de origen | Naturaleza química | Algunas acciones

Etapas de la comunicación celular1) 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).

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.

Tipos de comunicación celular

Comunicación de organismos unicelulares

Comunicación de organismos multicelulares

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.

Sistemas de comunicación celular

oComunicación endocrinaoComunicación paracrinaoComunicación autocrinaoComunicación yuxtacrinaoComunicación por contacto directooComunicación sináptica

Comunicación endocrina

• Las moléculas señalizadoras (hormonas) son secretadas por glándulas. • Se transportan a través de la circulación, actuando sobre células diana.• Las células inductoras e inducidas se

encuentran distantes.

Hipotálamo

Hipófisis (Lóbulo anterior)

Flujo de sangre

Hipófisis (Lóbulo posterior)

• 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

Capilar

La hormona NO afecta

La hormona SÍ afecta

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

• Comunicación paracrina: El uso de hormonas locales como las prostaglandinas para comunicarse con células circunvecinas .

• Comunicación endocrina: utiliza químicos que viajan por el torrente sanguíneo, a menudo a considerables distancias.

Prefijo “para” = “junto”

Prefijo “endo” = “interno”

El torrente sanguíneo transporta las hormonas del sistema endocrino

• Las hormonas endocrinas son mensajes químicos producidos por células especializadas.

Composición:

Organismos

vertebrados

Clases de hormonas endocrinas

Hormonas peptídicas

Cadenas de

aminoácidos

Hormonas derivadas de aminoácidos

A partir de uno o más aminoácid

os

Hormonas esteroides

Parecida al

Colesterol

Sistema endocrino

• Transporta

Hormonas endocrinas

• Influencia

Células blanco

• Con receptores específicos

Cambios inducidos por

mensajes hormonales

Duraderos e irreversibles

Transitorios y reversibles

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.

• 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

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

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.

• Ejemplo:

• Ejemplo:

Conceptos clave

Funciones de los receptores de la superficie celular• La mayoría de los ligandos se 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.

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

Cascadas de señalización

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.

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.

Receptores asociados 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

Receptores asociados a proteínas G

• Estos receptores median las respuestas a una enorme diversidad de moléculas señalizadoras extracelulares.• 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.

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.

Ligando extracelul

ar + receptor

Se activa la proteína

G

Subunidad alfa pierde su afinidad con el GDP

GDP reemplazado por GTP

Formación de 2 moléculas separadas

Pueden interactuar de forma directa

Transmisión de la señal

Tiempo de unión entre la subunidad y las proteínas

diana

Fuerza y prolongación de la transmisión

de la señal

1. Receptor y proteína G inactivos2. La unión de una señal

extracelular modifica la conformación del receptor

3. Dicha alteración de la subunidad alfa de la proteína G le permite intercambiar su GDP por GTP. Se degrada en dos componentes activos.

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.

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.

Estímulo o

señal

Enzimas de

células diana

Señal al interior de la célula

Cascada de

reaccionesTransducc

ión de señales

Comunicación Paracrina

Se produce entre células que se encuentran relativamente cercanas.

No es necesaria la existencia de una estructura especializada, siendo una comunicación local.

Sus mensajeros químicos peptídicos: citocinas, factores de crecimiento, neurotrofinas, prostaglandinas. 

Un ejemplo:

Se realiza cuando se produce una

hemorragia por rotura de un vaso

sanguíneo.

Para producir la hemostasia, intervienen

diferentes tipos de células como las

células endoteliales, las plaquetas, los fibroblastos, los

macrófagos, etc.

El mismo tipo de comunicación

celular es el que ocurre durante la inflamación local.

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.

Un ejemplo:

Es la que establece la

neurona presináptica ella misma capta en su receptores celulares, los

neurotrasmisores que ha vertido en

la sinapsis.

Los neurotransmis

ores son captados para

así dejar de producirlos, y reutilizarlos.

Muchas células en crecimiento como

las células del embrión producen

factores de crecimiento y los receptores para

esos mismos factores y así perpetuar su proliferación

Comunicación Yuxtacrina

Se realiza mediante

las uniones celulares, como las

gap.

A través de estas uniones

pasan pequeñas moléculas como los segundos

mensajeros

Comunicación por contacto

con otras células o con

la matriz extracelular

Moléculas de adhesión celular

• 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.

Uniones celulares

Un ejemplo:

La adhesión entre células homólogas es fundamental

para el control del crecimiento celular y la formación de los tejidos.

Entre células heterólogas es muy importante para el

reconocimiento que realiza el sistema inmune.

Comunicación por contacto directo

La hormona es retenida en la

membrana plasmática de la célula inductora

Las células deben ponerse en contacto

para poder efectuarse la

comunicación.

El contacto con el receptor localizado

en la membrana plasmática de la célula inducida.

Un ejemploLa comunicación de este tipo tiene lugar en algunas respuestas inmunológicas.

Comunicación nerviosa (sináptica)

También conocida como

neurotransmisión

El flujo de información

eléctrica recorre la dendrita y axón de las neuronas en una sola dirección,

hasta alcanzar la sinapsis

Son captadas por la neurona

postsináptica, que transmite y

responde a la información.

Comunicación nerviosa

Neurosecreción

Neurona a hormona a la circulación sanguínea para alcanzar a un

órgano blanco.

También conocida como

neuroendocrina

Neuromuscular

Neurona motora transmite el

impulso nervioso de contracción a

células musculares

Clasificación de comunicación Nerviosa

Sinapsis

Las neuronas envían mensajes a sus células blanco desde la neurona presináptica.

Para enviar su mensaje, la neurona libera una sustancia química, un neurotransmisor.

El neurotransmisor es liberado en sitios específicos llamados sinapsis

Las moléculas de neurotransmisor se unen a receptores en la membrana de la neurona postsináptica.

Sinapsis

Comunicación por moléculas gaseosas

Intervienen mensajeros químicos de sustancias gaseosas

Óxido nítrico y monóxido de carbono

ResumiendoParacrina: la señal actúa sobre células

vecinas.

Endocrina: la señal viaja por el torrente sanguíneo y alcanza células lejanas.

Autocrina: la señal llega a la misma célula de la cual salió.

Yuxtacrina: la señal se difunde desde la célula emisora a la receptora por medio

de uniones celulares.

Neurotransmisión: la señal es liberada por la célula emisora al espacio

sináptico, donde es captada por la célula receptora.

Por contacto directo: la señal permanece anclada a la membrana de la célula emisora mientras interactúa con

la célula receptora.

Reconocimiento de señales

Distintos tipos de señales químicas que reciben el nombre de

ligando

Cada célula responde a un conjunto de

señales.

Se unen a receptores

específicos y forman

complejos

Cada interacción

ligando-receptor está

asociada a una función

particular.

El complejo transmite el mensaje al

interior de la célula e inicia un camino que

lleva a la ejecución de

una respuesta biológica

específica.

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

Pueden formar parte

de canales iónicos

Activan una

proteína G, que

transmite el

mensaje al

siguiente intermedi

ario.

Hay dos tipos:

1. Los que se activan y actúan

como enzimas.

2. Los que activan enzimas del lado

interno de la

membrana celular.

Receptores de membrana

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.

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.

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 Biología Celular”,

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

Gracias por su atención! :)