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USMP-FMH-FN-13 H. Lezama 1
Universidad de San Martín de Porres
Facultad de Medicina Humana – Filial NorteBiología Celular y Molecular
Comunicación celular
H. Lezama, MSc.
2013
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•Comunicación celular mediante moléculas.
• Receptores, estructura, tipos e interacción.
•Transducción de señales, primeros y segundosmensajeros
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Comunicación celular
•Para sobrevivir la célula debeinteractuar con su entorno.
•Existe 2 tipos de comunicación –Eléctrica –Química.-ventajas:
•Amplificación de la señal•Cálculo de la señal
Fibroblastos
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Todas las célulasreciben señalesdesde su medio
externo yrespondenenviando
nuevas señales.
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• Para la supervivencia celular esnecesario que las células:
–Comuniquen
–Vigilen
–Respondan
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5. Efectobiológico
4. Detección
Célula productora
Célula receptoraespecífica
6. Eliminación
Comunicación mediante señales extracelulares
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SOBREVIVENCIA
DIVISIION
DIFERENCIACION
MUERTE
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La célula depende de muchas señalesextracelulares
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Las células diana (blanco u objetivo)…
…Responden a la unión específica entre la molécula
señal y el receptor.
La misma señal no actua en todas las células de igual
manera
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La misma señal química pero diferentesrespuestas en diferentes células blanco
CELULA MUSC ULAR
CONTRACCIÓN
CELULA CARDIACA
RELAJACIÓN
CELULA GLANDULAR
SECRECIÓN
acetilcolina
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Las moléculas señal actúan adiferentes distancias:
1. Comunicación endocrina.
2. Comunicación paracrina.
3. Comunicación autocrina.4. Interacción directa entre receptores de
membranas celulares.
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CELULAS DIANA o
BLANCO
Las Hormonas se transportan através del sistema circulatorio y
actúan sobre células dianalejanas
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1 Señalización endocrina
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2. Señalización Paracrina
•La célula diana estácercana (escasosmicrómetros).
•Factores de crecimiento.
•Neuronas:neurotransmisores
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S. ENDOCRINA S. SINAPTICA
Viaja a través del
torrente sanguíneo
A través de impulso
nervioso
Es lenta Rápida con mayor
precisión
Concentraciones
bajas
Concentraciones altas
Afinidad alta del
receptor
Afinidad baja del
receptor
Varias moléculasseñal
Un neurotransmisor
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3. Señalización autocrina
•La señal afecta a la mismacélula.
•Es decir, las célulasresponden a sustanciasque liberan por si solas.
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3. Señalización autocrinaMuchos factores de
crecimiento actúan de estemodo.
Las células en cultivo secretan
factores de crecimiento paraestimular su propiocrecimiento y proliferación.
Este tipo de señalización esfrecuente en célulastumorales.
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4. Interacción directa entre receptores demembranas celulares
•Las proteínas de membrana plasmática específicasde una célula, interactúan en forma directa conreceptores específicos de membrana de la célulaadyacente.
Ó É
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COMUNICACIÓN A TRAVÉS DEUNIONES “gap”
•Permite la comunicaciónde pequeñas moléculasseñal intracelular:•Ca+2 y AMPc.
•Comunicación en célulasen desarrollo
Al ól l ñ li d
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Algunas móleculas señalizadorasMolécula señalizadora Lugar de origen Algunas acciones
Hormonas
-adrenalina
-Estradiol
-Glucagón
-Insulina
Glándula suprarrenal
Ovario
Células α del páncreas
Células β del páncreas
Aumenta la presión arterial
Mantiene caracteres sex. Femen.
Estimula síntesis de glucosa
Estimula la captación de glucosa
Mediadores locales
-factor de crec. Epidér.
-histamina
-Oxido nítrico
Células diversas
Mastocitos
Células nerviosas; células
endoteliales que revisten v. sang.
Estimula la proliferación celular
Dilata y permeabiliza los vasos sang.
Relaja las células del músculo liso; regula actividad de
las células nerviosas
Neurotransmisores
-Acetilcolina
-GABA
Terminaciones nerviosas Excitador en muchas sinapsis neuromusculares
Inhibidor en el sistema nerv. central
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EL LIGANDO
EL LIGANDO TAMBIÉN ES DENOMINADO:PRIMER MENSAJEROMOLÉCULA SEÑAL
MOLÉCULA MENSAJESEÑAL BIOLÓGICAAGONISTAHORMONA (COMUNICACIÓN ENDOCRINA)
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Ligando:
•No es metabolizado a productos útiles.
•No es intermediario de actividades
celulares.•Carece de propiedades enzimáticas.
•Modifica las propiedades del receptor ;
que luego transmite a la célula.
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Durante la interacción entre el
LIGANDO y el RECEPTOR ocurre:1. RECONOCIMIENTO ESPACIAL:
Orientación de átomos.Interacción de electrones.
2. CAMBIOSCONFORMACIONALES.
3. Se inicia una secuencia de
reacciones generadoras de unarespuesta celular específica.
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¿Qué es un receptor?
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Un RECEPTOR es un complejomolecular localizado a nivel:
• Membrana celular
• Intracelular:
– Citoplasma – Organelas
– Núcleo• Tiene una unión selectivacon el ligando.
• Genera un efecto biológico
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• Los RECEPTORES demembrana celular
son GLICOPROTEINASo GLICOLIPIDOS quereconocenespecíficamente a unLIGANDO.
GlicoproteínaGlicolípido
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Características de los receptores:
• Hidrófilos, tienen regiones expuestas hacia elmedio extracelular de reconocimiento(excepto: hormonas esteroideas, hormonastiroideas, ácido retinoico).
• Concentración muy baja en la célula.
• Afinidad muy alta por el ligando .• Especificidad de unión muy alta.
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Características de los receptores:
• Alcanzan su saturación con elligando, concentración fisiológicadel mismo.
• Tienen una unión reversible con elligando.• Tienen la capacidad de realizar una
transducción de la señal.
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Los Receptores…
•Constituyen menos del 0,01% del totalde las proteínas presentes en una célula.
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La unión de lamayoría de
moléculasseñal a susreceptores
provoca unacascada dereacciones
intracelulares.
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a interacción puede desencadenar:
•Procesos metabólicos intracelulares.•Síntesis y secreción de proteínas.
•Cambios en la actividad de enzimas.•Reconfiguración del citoesqueleto.•La motilidad celular.
•Cambio en la permeabilidad de canalesiónicos.
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•Cambios en la composición de fluidos intra yextracelulares.
•Cambios en la expresión de genes.•Activación de la síntesis de ADN.•Proliferación celular.
•Crecimiento de tejidos.•Supervivencia o muerte celular.
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•Una misma molécula puede tener varios receptores.
•Un receptor sólo responde a un solo tipo demolécula señal (especificidad del receptor).
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MEMBRANA
CELULAR:
Hormonas peptídicas Neurotransmisores Fotones
Citoquinas Factores de crecimiento ATP, Adenosina
Antígenos Fragmentos de
Complemento Inmunoglobulinas, etc.
RECEPTORES - localización
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RECEPTORES - localización
RECEPTORES CITOPLASMATICOS:• Hormonas esteroides• Oxido nítrico
RECEPTORES EN ORGANELAS:
• Receptor para IP3
RECEPTORES NUCLEARES:• Hormonas esteroides• Hormonas Tiroideas• Vitamina D
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Receptores de la
superficie celular
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R t d fi i l l
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Receptores de superficie celular-clasificación:
1. Receptores de canales iónicos: Ej. Receptor paraacetilcolina.
2. Receptores acoplados a Proteína G: Ej.Receptores para adrenalina, serotonina,glucagon.
3. Receptores con actividad enzimática intrínseca:se activan con la unión del ligando. Ej. Actividadde guanilato ciclasa.
AMPLIFICACIÓN SEÑAL
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AMPLIFICACIÓN SEÑAL
MECANISMO DE INHIBICIÓN
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MECANISMO DE INHIBICIÓN
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Receptores de membrana conactividad enzimática
Poseen en general tres dominios:
•Un dominio extracelular (extra
citoplasmático), que une al primermensajero (ligando) •Un dominio transmembrana
•Un dominio intracelular(citoplasmático), con actividadenzimática.
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Receptoresintracelulares
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•A diferencia de las hormonas peptídicas (que
debido a su peso molecular no puedenpenetrar a la célula), los esteroides y lashormonas tiroideas, por su bajo peso
molecular y por su naturaleza lipofílicaatraviesan con facilidad la membranacitoplasmática.
Receptores esteroides
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Hormonascon
receptorescitosólicos onucleares.
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HORMONAS ESTEROIDES
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HORMONAS ESTEROIDES• Se fijan a
RECEPTORESCITOPLASMATICOS,que son proteínasespecíficas.
• El complejohormona-receptor migra hacia el
núcleo de la célula,donde se fijan a lacromatina.
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Los RECEPTORES ESTEROIDES tienendominios de unión:
•Para el LIGANDO (región reguladora).
•Para el ADN.
•Dominio de ACTIVACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN.
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El receptor se ubica en el núcleo…
…y la unión del esteroide al receptor induce aun cambio conformacional del receptor quemejora su afinidad para secuencias específicasen el ADN denominadas Elementos deRespuesta a los Esteroides (ERE).
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Los Elementos de Respuesta a losEsteroides (ERE)…
… inducen cambios en la expresión de los
genes que finalmente genera la síntesis deproteína y la respuesta celular.
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La hormona tiroidea en especial la T3, yquizás otras hormonas…
tienen sus receptores enel mismo núcleo,uniéndose de manera
similar a como lo hacenlas hormonasesteroideas.
Los receptores deHormonas esteroides seunen al ADN comodímeros.