Comunicación entre las células y su ambiente

Lic. en Cs. Biológicas, Cintia Leder

Comunicación entre las células y su ambiente

Cada célula es un “ser vivo” por sí mismo, es la unidad básica de la vida.

El cuerpo humano posee entre 50 y 100 billones de células destinadas a cumplir funciones específicas y a trabajar de manera coordinada.

Es necesario que estén bien comunicadas entre sí y con su medio

Comunicación entre las células y su ambiente

Recepción de señales

Proteínas receptoras de membrana:Señal externa no ingresa a la célula

Proteínas receptoras citoplasmáticas:Señal ingresa al citoplasma

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Secreciones:

- Parácrinas

Pueden viajar por torrente sanguíneo y actuar sobre células alejadas

Acción en inmediaciones de la célula que la produjo

- Endócrinas

Secreciones:

- Parácrinas Acción en inmediaciones de la célula que la produjo

Comunicación entre las células y su ambienteComunicación entre las células y su ambiente

Secreciones:

- Parácrinas Acción en inmediaciones de la célula que la produjo

Secreción no difunde lejos:

- son captadas por células vecinas- quedan atrapadas en la matriz intercelular- son degradadas por enzimas

Comunicación entre las células y su ambienteComunicación entre las células y su ambiente

Animales superiores: Células secretoras organizadas en tejidos y órganos (Sistema endócrino)

+ Sistema de circulación de secreciones (Sistema circulatorio)

Entonces la secreción va de la célula que la produjo, por el torrente sanguíneo, a la célula destino.

Comunicación entre las células y su ambienteComunicación entre las células y su ambiente

Animales superiores: Células secretoras se organizan para acercase a la célula destino: Sistema nervioso

Comunicación entre las células y su ambienteComunicación entre las células y su ambiente

Célula post-sináptica (receptora)

Célula pre-sináptica

Estímulo transmitido de célula nerviosa a célula nerviosa

Comunicación entre las células y su ambiente

Animales superiores: Células secretoras se organizan para acercase a la célula destino: Sistema nervioso

Comunicación entre las células y su ambiente

Célula post-sináptica

(receptora)

Célula pre-sináptica

Estímulo transmitido de célula nerviosa a célula muscular

Comunicación entre las células y su ambiente

Animales superiores: Células secretoras se organizan para acercase a la célula destino: Sistema nervioso

Comunicación entre las células y su ambiente

Distintos tipos de contacto entre pre- y post-sináptica:

Sinápsis eléctrica

Comunicación entre las células y su ambiente

Contacto íntimo de membranas:- Alteración del potencial de membrana- Apertura de canales controlados por voltaje- Transmisión del mensaje

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Distintos tipos de contacto entre pre- y post-sináptica:

Sinápsis eléctrica

Comunicación entre las células y su ambiente

Contacto íntimo de membranas:- Alteración del potencial de membrana- Apertura de canales controlados por voltaje- Transmisión del mensaje

Comunicación entre las células y su ambiente

Distintos tipos de contacto entre pre- y post-sináptica:

Sinápsis eléctrica

Comunicación entre las células y su ambiente

Contacto íntimo de membranas:- Alteración del potencial de membrana- Apertura de canales controlados por voltaje- Transmisión del mensaje

Comunicación entre las células y su ambiente

Distintos tipos de contacto entre pre- y post-sináptica:

Sinápsis eléctrica

Comunicación entre las células y su ambiente

Contacto íntimo de membranas:- Alteración del potencial de membrana- Apertura de canales controlados por voltaje- Transmisión del mensaje

Comunicación entre las células y su ambiente

Distintos tipos de contacto entre pre- y post-sináptica:

Sinápsis química

Comunicación entre las células y su ambiente

Cerca pero no en contacto:- Liberación de neurotransmisores al espacio intercelular- Unión del neurotransmisor a receptor específico de membrana post-sináptica

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Distintos tipos de contacto entre pre- y post-sináptica:

Sinápsis química

Comunicación entre las células y su ambiente

Cerca pero no en contacto:- Liberación de neurotransmisores al espacio intercelular- Unión del neurotransmisor a receptor específico de membrana post-sináptica

Comunicación entre las células y su ambienteComunicación entre las células y su ambiente

Otros transmisores atraviesan la membrana plasmática:

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- Son hidrofóbicas, como las derivadas del colesterol (esteroides)

- También se unen a receptores, pero citoplasmáticos o nucleares

- El complejo receptor-transmisor se une al ADN en un sitio específico

- Suprimen o activan la transcripción de ARNm (y así, la expresión génica)

- El efecto en el organismo depende de la identidad de la célula destino

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Otras hormonas atraviesan la membrana plasmática:

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- Son hidrofóbicas, como las derivadas del colesterol (esteroides)

- También se unen a receptores, pero citoplasmáticos o nucleares

Síntesis de proteínas

Núcleo

Membrana plasmática

Citoplasma o citosol

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Receptores de membrana

Moléculas hidrofílicas (como neurotransmisores y factores de crecimiento ) no pueden atravesar la membrana

Deben unirse a receptores membranales

Intervienen en la división, la diferenciación e incluso en la muerte celular (“regulador del ciclo de vida de la célula”)

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

- Apertura por unión al neurotransmisor o ligando.

- Cadenas largas o con subunidades que pueden atravesar la membrana más de una vez.

Comunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

- Apertura por unión al neurotransmisor o ligando.

- Cadenas largas o con subunidades que pueden atravesar la membrana más de una vez.

- Ej: receptor de acetilcolina o glutamato (neurotransmisores famosos)

- Modifican potencial de reposo y la señal es conducida rápidamente a través del axón neuronal

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

- Apertura por unión al neurotransmisor o ligando.

- Cadenas largas o con subunidades que pueden atravesar la membrana más de una vez.

- Ej: receptor de acetilcolina o glutamato (neurotransmisores famosos)

- Modifican potencial de reposo y la señal es conducida rápidamente a través del axón neuronal

Comunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

- Apertura por unión al neurotransmisor o ligando.

- Cadenas largas o con subunidades que pueden atravesar la membrana más de una vez.

- Ej: receptor de acetilcolina o glutamato (neurotransmisores famosos)

- Modifican potencial de reposo y la señal es conducida rápidamente a través del axón neuronal

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Comunicación entre las células y su ambiente

Canal cerradoUnión a neurotransmisor

Canal abierto

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Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

ATP :

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

ATP : grupo fosfato

grupo fosfato

grupo fosfatoazúcarAdenina

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

ATP : grupo fosfato

grupo fosfato

grupo fosfatoazúcarAdenina

Adenosín trifosfato

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

ATP : grupo fosfato

grupo fosfato

grupo fosfatoazúcarAdenina grupo

fosfato grupo fosfato

grupo fosfatoazúcarAdenina

GTP : grupo fosfato

grupo fosfato

grupo fosfatoazúcar

grupo fosfato

grupo fosfato

grupo fosfatoazúcar

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

ATP : grupo fosfato

grupo fosfato

grupo fosfatoazúcarAdenina grupo

fosfato grupo fosfato

grupo fosfatoazúcar

GuaninaGTP : grupo fosfato

grupo fosfato

grupo fosfatoazúcar

grupo fosfato

grupo fosfato

grupo fosfatoazúcar

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

Guanosín trifosfato

GuaninaGTP : grupo fosfato

grupo fosfato

grupo fosfatoazúcar

grupo fosfato

grupo fosfato

grupo fosfatoazúcar

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

?

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Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

Fosfolípidos

Colesterol

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Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G (Responde al GTP)

ActivaActiva

Tres subunidades (alfa, beta y gama)

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G (Responde al GTP)

El complejo proteína G-GTP es activo y puede activar o inhibir a otras proteínas

Recibe la señal e induce formación de GTPdesde GDP

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Receptores de membrana

Comunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Comunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Comunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

El complejo proteína G-GTP es activo y puede activar o inhibir a otras proteínas

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Comunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Comunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Video 1: http://www.youtube.com/watch?v=IM-Rr1tNXxA

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

Activan o inhiben producción de segundos mensajeros

Adenilato ciclasa

Aumenta el AMPc

Disminuye el AMPc

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

Otras activan o inhiben segundos mensajeros

Adenilato ciclasa

Aumenta el AMPc

Disminuye el AMPc

Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

Otras activan o inhiben segundos mensajeros

Adenilato ciclasa

Aumenta el AMPc

Disminuye el AMPc

Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

Otras activan o inhiben segundos mensajeros

Adenilato ciclasa

Aumenta el AMPc

Disminuye el AMPc

Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

Otras activan o inhiben segundos mensajeros

Adenilato ciclasa

Aumenta el AMPc

Disminuye el AMPc

Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

Otras activan o inhiben segundos mensajeros

Adenilato ciclasa

Aumenta el AMPc

Disminuye el AMPc

Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

Activan o inhiben producción de segundos mensajeros

Fosfolipasas

Aumenta degradación de fosfolípidos

Disminuye degradación de fosfolípidos

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

Canales iónicos

Apertura

Cierre

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

Canales iónicos

Apertura

Cierre

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

3) Receptor con actividad enzimática:

Capacidad catalítica propia del receptor o de una enzima fuertemente asociada

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Comunicación entre las células y su ambiente

Receptores de membrana

Proteínas integrales receptoras: 1) Canal iónico receptor: (canal regulado por ligando)

2) Receptor acoplado a proteína G

3) Receptor con actividad enzimática

Capacidad catalítica propia del receptor o de una enzima fuertemente asociada Proteína

periférica

Proteína integral

Fosfolípidos

Glicolípido Proteína integral

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Comunicación entre las células y su ambiente

Transducción de la señal que reciben los receptores

Cambia la concentración de un ión

Se produce un segundo mensajero

Activar o inhibir una proteína-kinesa, capaz de fosforilar proteínas y generar respuestas

Puede ser sobre los propios receptores o canales iónicos que transmitieron la señal

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Comunicación entre las células y su ambiente

Transducción de la señal que reciben los receptores

Proteínas G:Activan o inhiben producción de segundos mensajeros

Adenilato ciclasa

Aumenta el AMPc

Activa proteína-kinasa A

Fosforila proteínas

RESPUESTA

RECEPTOR SEÑAL

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Comunicación entre las células y su ambiente

Transducción de la señal que reciben los receptores

Activan o inhiben producción de segundos mensajeros Activa proteína-

kinasa C

Fosforila proteínas

RESPUESTA

Fosfolipasas

Aumenta degradación de fosfolípidos

RECEPTOR SEÑAL

Proteínas G:

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INTENTAR HACER UN CUADRO RESUMEN PERO ESTÁ COMPLICADO

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Amplificación de la señal

Señal Receptor de membrana

AMP

Proteína G Adenilato ciclasa

AMPc

Proteína-kinasa

Fosforilación protéica

El efecto sería muy bajo si no se amplificara la señal

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Comunicación entre las células y su ambiente

Amplificación de la señal

Señal

Receptor

Receptor

Receptor

Receptor

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasaAdenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasaAdenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasa

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasa

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasa

Adenilato ciclasa

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Adenilato ciclasa

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Adenilato ciclasa

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Adenilato ciclasa

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Adenilato ciclasa

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Adenilato ciclasa

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Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasa

AMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

Comunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Amplificación de la señal

Señal

Receptor

Receptor

Receptor

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasaAdenilato ciclasa

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Adenilato ciclasaAdenilato ciclasa

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasa

Adenilato ciclasa

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Adenilato ciclasa

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AMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

Receptor

Comunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Amplificación de la señal

Señal

Receptor

Receptor

Receptor

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasaAdenilato ciclasa

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Adenilato ciclasa

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Adenilato ciclasa

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Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasa

AMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

Receptor

Comunicación entre las células y su ambienteComunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Amplificación de la señal

Señal

Receptor

Receptor

Receptor

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Proteína G

Proteína GProteína G

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasaAdenilato ciclasa

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Adenilato ciclasaAdenilato ciclasa

Adenilato ciclasa

Adenilato ciclasaAdenilato ciclasa

AMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPcAMP

AMPcAMPc

AMP

AMPcAMPc

Receptor

Comunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Amplificación de la señal

Video 2: http://www.youtube.com/watch?v=DUrzb9_9JZ8

En youtube tiene subtítulos

AMP

Comunicación entre las células y su ambiente

Comunicación entre las células y su ambiente

Entorno celular

Condrocitos

Matriz extracelular cartilaginosa voluminosa (colágeno y proteoglicanos)

Comunicación entre las células y su ambiente

Entorno celularCélulas musculares lisas

Comunicación entre las células y su ambiente

Entorno celular

Células musculares lisas

Matriz extracelular

Condrocitos

Comunicación entre las células y su ambiente

Matriz extracelular

Producida por fibroblastos Células de la matriz extracelular de muchos tejidos

Comunicación entre las células y su ambiente

Matriz extracelular

- Producida por fibroblastos Células de la matriz extracelular de muchos tejidos

- Compuesta por tres tipos de glucoproteínas (glúcido + proteína):

1) Proteoglucanos

2) Fibroproteínas (colágeno, elastina)

3) Proteínas de adhesión (fibronectina, laminina)

Comunicación entre las células y su ambiente

Matriz extracelular

- Compuesta por tres tipos de glucoproteínas (glúcido + proteína):

1) Proteoglucanos

Moléculas grandes, polianiónicas, que aumentan la viscosidad formando un gel que retiene agua

Comunicación entre las células y su ambiente

Matriz extracelular

- Compuesta por tres tipos de glucoproteínas (glúcido + proteína):

1) Proteoglucanos

Moléculas grandes, polianiónicas, que aumentan la viscosidad formando un gel que retiene agua como una esponja

Comunicación entre las células y su ambiente

Matriz extracelular

- Compuesta por tres tipos de glucoproteínas (glúcido + proteína):

1) Proteoglucanos

Moléculas grandes, polianiónicas, que aumentan la viscosidad formando un gel que retiene agua

Comunicación entre las células y su ambiente

Matriz extracelular

- Compuesta por tres tipos de glucoproteínas (glúcido + proteína):

1) Proteoglucanos

Moléculas grandes, polianiónicas, que aumentan la viscosidad formando un gel que retiene agua

Comunicación entre las células y su ambiente

Matriz extracelular

- Compuesta por tres tipos de glucoproteínas (glúcido + proteína):

1) Proteoglucanos

Distinta identidad y longitud

Le brinda diversidad

Otras funciones ?

Comunicación entre las células y su ambiente

Matriz extracelular

- Compuesta por tres tipos de glucoproteínas (glúcido + proteína):

1) Proteoglucanos2) Fibroproteínas (colágeno, elastina)

Ensamble fuera del fibroplasto (maduración extracelular)

- Colágeno: 20 tipos diferentes. Rasgo común: triplete de aminoácidos distintivoGran longevidad (meses).Distintos tipos según la estructura molecular, la distribución tisular y la función.

Comunicación entre las células y su ambiente

Matriz extracelular

- Compuesta por tres tipos de glucoproteínas (glúcido + proteína):

1) Proteoglucanos2) Fibroproteínas (colágeno, elastina)

Ensamble fuera del fibroplasto (maduración extracelular)

- Colágeno: 20 tipos diferentes. Son unidades repetitivas de tropocolágeno (tres cadenas unidas).Homotriméricas: tres cadenas igualesHeterotriméricas: dos cadenas iguales y una distinta