bases bioquimicas de la señalizacion celular elf ol

7/25/2019 Bases Bioquimicas de La Sealizacion Celular Elf Ol

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CAPITULO I

SUSTENTACIN TERMODINMICA Y

GENERALIDADES SOBRE LA SEALIZACINCELULAR

SUSTENTACIN TERMODINMICA

Los seres humanos tenemos dos tipos de intercomunicacin: una externa

con nuestro entorno y una interna entre nuestros tejidos, rganos y clulas.

Cul es el fn de que los seres humanos tengamos la capacidad de

comunicarnos con el medio exterior: para adaptarnos a los a!"#os d$l!$d#o $%t$rno.

!ara qu nos adaptamos: para so"r$r.

"u es lo que nos mantiene #i#os: la al#!$nta#'n, porque a partir del

procesamiento de los alimentos o$tenemos la energ%a necesaria para

mantener el &enmeno de la #ida.

!or qu se requiere 'consumir energ%a( para hacer posi$le el &enmeno

de la #ida para contestar esta pregunta tenemos que re#isar algunos

principios termodinmicos.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA

)os permite predecir la direccin en que ocurrir un proceso

determinado. La entrop%a se refere al desorden molecular. * mayor desorden menor

orden y por ende mayor entrop%a, a menor desorden mayor orden y porlo tanto menor entrop%a.

La entrop%a +- es mxima cuando se alcana el equili$rio.

La segunda ley de la termodinmica nos dice: '/odo procesoespontneo ocurre con un aumento de la entrop%a del 0ni#erso(.

1sta ley puede expresarse matemticamente de la siguiente &orma:(S s#st$!a ) (S $ntorno * (S +n#&$rso

2e aqu% podemos deducir que la entrop%a del sistema y el entorno

pueden aumentar o disminuir, pero la entrop%a del uni#erso siempreaumentar, es decir, siempre ser mayor a cero, la ecuacin quedar%a:

(S s#st$!a ) (S $ntorno, - i la entrop%a del sistema aumenta, la del entorno de$e disminuir en


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una proporcin menor a la que aument el sistema. i la entrop%a delsistema disminuye, la del entorno de$e aumentar en una proporcinmayor que la que disminuy el sistema, asegurndose as% que laentrop%a del uni#erso siempre aumente, es decir, siempre sea positi#a omayor a 3.

Cuando los organismos vivos se desarrollan, su entropa disminuye

debido a su naturaleza altamente ordenada pero esta disminucin de laentropa ocurre a expensa de un aumento en el desorden o entropa delentorno.0n aumento en la #ariacin de la entrop%a presenta signo positi#o,

mientras que una disminucin presenta un signo negati#o. Cuando 4es positi#o, el sentido en que ocurri el cam$io es espontneo, mientrasque si es negati#o el sentido en que ocurri el cam$io es noespontneo.

La segunda ley de la termodinmica nos plantea que los sistemas tienden

al desorden, y nuestro cuerpo como sistema tender%a al desorden y eso tiene

lgica. !or ejemplo, en cualquier reaccin $ioqu%mica, para que unasustancia * se trans&orme de en 5, * tiene que ser lle#ada a un'estado de

desorden( que denominamos 1stado de /ransicin, a partir del cual se

trans&orma en 5, si no se alcana este estado * no se trans&orma en 5. 0na

#e fnaliada la reaccin, cuando comparamos los #alores de 46 de * y 5,

o$ser#amos que el producto 5 tiene un 46 menor que el reaccionante *, lo

que implica que parte de la energ%a de * se perdi como desorden al

trans&ormarse en 5 y en consecuencia la entrop%a de 5 es mayor que la de *.

Cuando analiamos el cuerpo humano como sistema termodinmico,

de$emos entender que el cuerpo humano est en entrop%a negati#a, porque

si no estu#ira en entrop%a negati#a el &enmeno de la #ida no ser%a posi$le,

los desrdenes se acumular%an y se pertur$ar%an los &enmenos &uncionales

#itales. !or ejemplo: analicemos el caso de los glo$ulos rojos:

Cul es la #ida media de los gl$ulos rojos 783 d%as9 quiere decir que

cada 783 d%as nosotros generamos gl$ulos rojos nue#os y destruimos los#iejos. Cuantitati#amente ha$lando cada meses recam$iamos ; a genera saltatoriamente en

los nodos de ran#ier y se transmite a lo largo de los axones. La

apertura de un canal inico genera una corriente que genera un

mensaje elctrico yBo qu%mico intracelular.

. Contato #nt$r$l+lar/ la seAaliacin mediante interaccin directa

clula>clula +o clula>matri extracelular- desempeAa un papel cr%tico

en la regulacin del comportamiento de las clulas en los tejidos

animales. !or ejemplo, las integrinas y las cadherinas, &uncionan no

slo como molculas de adhesin celular, sino tam$in como

molculas seAaliadoras que regulan la proli&eracin y super#i#iencia

celular. Dtro ejemplo son las 6ap Eunctions o nexos, que permiten una

#erdadera comunicacin entre el citoplasma de dos clulas medianteel contacto directo y cuando a$ren pueden dar paso a seAaliaciones

elctricas y qu%micas.

TIPOS DE COMUNICACIN

A+tor#na: La comunicacin autocrina o autocomunicacin es la que establece una clula

consigo misma. Este tipo de comunicacin es el que establece la neurona presinptica al captar


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ella misma en sus receptores celulares, los neurotrasmisores que ha vertido en la sinapsis, para

as dejar de secretarlos o recaptarlos para reutilizarlos. Muchas clulas en crecimiento como las

clulas del embrin o las clulas cancerosas producen factores de crecimiento y los receptores

para esos mismos factores de crecimiento y as perpetuar su proliferacin, controlada en el caso

del embrin y descontrolada en el caso del cncer..

Parar#na6 La comunicacin paracrina es la que se produce entre clulas que se

encuentran relativamente cercanas, sin que para ello exista una estructura especializada como

es la sinapsis, siendo una comunicacin local. La comunicacin paracrina se realiza por

determinados mensajeros qumicos peptdicos como citocinas, factores de crecimiento,

neurotrofinas o derivados del cido araquidnico como prostaglandinas, tromboxanos y

leucotrienos. Tambin por histamina y otros aminocidos..

Y+%tar#na/Es la comunicacin por contacto con otras clulas o con la matriz extracelular,

mediante molculas de adhesin celular. La adhesin entre clulas homlogas es fundamental

para el control del crecimiento celular y la formacin de los tejidos, entre clulas heterlogas es

muy importante para el reconocimiento que realiza el sistema inmune. La comunicacin

yuxtacrina se realiza entre otros mecanismos por medio de las uniones celulares como las

uniones gap.!or ejemplo, en el &enmeno de presentacin del ant%geno,

donde una clula presentadora de ant%geno, que ya capt y proces unant%geno, lo expresa en la mem$rana a tra#s de los complejos de

histocompati$ilidad, los cuales son reconocidos por receptores de

ant%genos localiados en la mem$rana de los lin&ocitos, lo que inicia

una seAaliacin intracelular, que conlle#a a que un lin&ocito inmaduro

se di&erencie en un lin&ocito / cola$orador o en un lin&ocito / citotxico.


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COMUNICACIONES EZPECIALIZADAS

96 Endor#na6 on las mediadas por hormonas, las cuales son sustancias

secretadas por clulas especialiadas, localiadas en glndulas de

secrecin interna o glndulas endcrinas, o tam$in por clulas

epiteliales, intersticiales o neurales cuyo fn es el de inFuir en la

&uncin de otras clulas alejadas del sitio de produccin.

Carat$r5st#as/

7- Los seAaliadores #iajan por el torrente sangu%neo y

pueden di&undirse por todo el cuerpo y lle#ar el mensaje a

grandes distancias.

8- Las molculas seAaliadoras act?an en muy $ajas

concentraciones, en el orden de nano a picomolar.

@armacologicamente ha$lando tienen alta potencia y sus

sistemas de recepcin tienen alta afnidad por el

seAaliador.


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- 1l e&ecto inducido se desarrolla lentamente y lentamente

desaparece, quiere decir que tienen una amplia #entana de

tiempo de accin y ese es un concepto so$re el cual a

#eces los mdicos &allamos, porque nosotros utiliamos

hormonas o deri#ados hormonales para tratamiento y

creemos que el e&ecto ser rpido y #a a desaparecer

rpido.

- 1jemplo: las clulas de la tiroides que li$eran />/ las

cuales di&unden y act?an en cada una de las clulas para

su crecimiento normal y desarrollo, y para regular

&unciones tales como la produccin de energ%a y calor.

!ueden ser clasifcadas en:

a: Endor#na prop#a!$nt$ d#;as6 Gediada por rganos

especialiados denominados glndulas, que sintetian, almacenan

y secretan hormonas.

": N$+ro$ndor#na: Gediada por clulas endocrinas en &orma de

neuronas capaces de sintetiar hormonas, las cuales se transportan

a lo largo del axn, se almacenan en la terminal ner#iosa y se

li$eran directamente a la sangre producto de un potencial de

accin. 1jemplo, las clulas neuroendocrinas que li$eran oxitocina y

#asopresina en la hipfsis posterior.

8. N$+ral/ en la seAaliacin neural o neurotransmisin hay una mecla

de &enmenos elctricos y qu%micos. Las neuronas son clulas

especialiadas en generar potenciales de accin en respuesta a

est%mulos celulares, ese potencial de accin #iaja a lo largo del axn y

llega a la terminal ner#iosa, donde estn siendo almacenados una

serie de seAaliadores qu%micos denominados neurotransmisores, los

cuales al llegar el potencial de accin se li$eran, di&unden en un

espacio pequeAo que es el espacio sinptico e interaccionan con


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receptores de la seAal en una neurona postsinptica. 1stas clulas son

tan especialiadas que no solamente son paracrinas, sino que son

autocrinas, porque el neurotransmisor que es li$erado no solamente #a

a actuar so$re la neurona postsinptica, sino que #a a di&undir y se #a

a unir a una serie de autoreceptores en la neurona presinaptica de

donde se li$er el neurotransmisor.

PASOS DE LA COMUNICACIN INTERCELULAR

@ormacin de la seAal en la clula generadora como producto de una

seAal externa.

/ransporte de la seAal a la clula receptora.

Hecepcin de la in&ormacin por la clula receptora.

/ransduccin de la in&ormacin por la clula receptora.

Hespuesta $ioqu%mica o elctrica de la clula receptora.

@inaliacin de la seAal.


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ELEMENTOS BSICOS DE LA CASCADA DE SEALIZACIN6

La s$8al/ es el elemento que se gener en una clula como respuesta ante

una seAal externa, la cual es capa de lle#ar in&ormacin a otra clula o a la

misma clula.

Nat+ral$4+5!#as/

El1tr#as/ cam$ios en el potencial transmem$rana generadopor la di&usin direccionada y compartamentaliada de iones,

especialmente sodio, potasio, calcio y cloro. Pr$s#'n: por ejemplo, a ni#el del coran, cada momento que

late se distiende y al distenderse dependiendo del grado de

distencin l genera seAales. i la aur%cula se distiende mucho,


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porque hay un exceso de sangre, se li$era un seAaliador que es

el pptido natriurtrico atrial y ese pptido #a al riAn, donde se

&a#orece la diuresis, lo que conlle#a a la disminucin del

#olumen sangu%neo y a disminuir la distensin auricular.

p?6 Los hidrogeniones +IJ7- son seAaliadores meta$licos que

pueden acti#ar o inhi$ir a las molculas receptoras de la seAal,

dependiendo de sus concentraciones. T1r!#a6 Helacionadas con la temperatura.

R$$p#'n d$ la s$8al @R$$ptor$s:

on complejos proteicos que permiten la unin especifca con la molcula

seAal, caracter%stica que se le atri$uye a su estructura tridimensional, la cual

le da a la clula una selecti#idad donde slo algunas molculas son capacesde acoplarse a estos receptores permitindole responder a un solo est%mulo

a pesar de que pueden estar en presencia de otra molcula.

Los receptores pueden estar presentes en la mem$rana plasmtica o la

mem$rana de los orgnelos, en el citosol o en el n?cleo celular.


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T#pos d$ r$$ptor$s/

R$$ptor$s d$ !$!"rana: son sintetiados por la clula receptora y

expresado a ni#el de la superfcie celular permiten el reconocimiento

principalmente de seAales solu$les que no pueden atra#esar lamem$rana. e pueden encontrar di#ersos tipos como por ejemplo:

R$$ptor$s aoplados a prot$5na G: son una &amilia

numerosa de receptores de la superfcie celular que transmiten

las seAales al interior de la clula a tra#s de prote%nas que unen

nucletidos de guanina. 1ntre estos tenemos muchos receptores

de neurotransmisores, neuropptidos y de hormonas pept%dicas

adems son los responsa$les de las &unciones del ol&ato, #ista ygusto.

R$$ptor$s on at#dad $nprote%na hasta que se logra el

e&ecto. 1jemplo: los receptores tirosina>quinasa, cuando

interaccionan con su receptor acti#an la porcin intracelular del

receptor que tiene acti#idad tirosina>quinasa, que causa una

autotrans&os&orilacin del receptor en residuos de tirosina.

Cuando el lado intracelular del receptor esta &os&orilado permite

que prote%nas transductoras de la seAal interaccionen con el

receptor y genere una respuesta celular.

R$$ptor$s N+l$ar$s/ sonprote%nas que act?an como &actores de

transcripcin, es decir, regulan interactuando directamente con el *2)

la expresin de genes. 0n tipo de receptores se encuentran en el


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citosol y otros en el n?cleo. Las molculas seAaliadoras de estos

receptores son hidro&o$icas por lo que di&uenden a tra#s de las

mem$ranas celulares &cilmente e interaccionan con sus receptores.

Canal$s I'n#os6 son prote%nas oligomericas transmen$rana quecon&orman un poro a tra#s de los cuales Fuyen iones. !odemos

clasifcarlos en:

Canal$s at#&ados por &olta3$/ son canales que son

acti#ados por cam$ios en el potencial de mem$rana6

Canal$s at#&ados por l#andos: canales inicos que

son acti#ados por seAaliadores qu%micos que interact?an

con dominios espec%fcos en su estructura prote%ca.

M$anor$$ptor$s. Canales inicos acti#ados por

presin y estiramiento.

Canal$s s$ns#"l$s a p?.


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Transd+#'n d$ la #n0or!a#'n por la 1l+la r$$ptora

1s leer y traducir en un e#ento $ioqu%mico o fsicoqu%mico intracelular,

el mensaje iniciado por el seAaliador +primer mensajero-. 1s la

trans&ormacin de una seAal extracelular en una seAal intracelular

qu%mica, que permita conlle#ar a una respuesta celular. La lectura del

mensaje es realiada por los receptores, una #e que la seAal extracelular

interacciona y acti#a un receptor de la superfcie de la clula, ste es

sometido a una serie de cam$ios con&ormacionales, que le permiten

interactuar con otras molculas intracelulares acti#ndolas, para

desencadenar una sucesin de e#entos qu%micos que conlle#en a crear la

respuesta celular.

La transduccin de la seAal consta de una serie de e#entos qu%micos

que incluyen di#ersas prote%nas que act?an de &orma ordenada, en estas se

encuentran las prote%nas de recam$io que corresponden a las transductoras

de la seAal propiamente dicha y prote%nas generadoras de segundos

mensajeros.


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0n segundo mensajero consiste en una molcula capa de amplifcar la

seAal hacia el interior de la clula con la fnalidad de interactuar con otras

prote%nas e&ectoras y pro#ocar una respuesta fsiolgica.

1n el caso de los receptores acoplados a prote%na 6, el sistematransductor es la !rote%na 6, la cual #a a acti#ar o a inhi$ir enimas

in#olucradas en la generacin de segundos mensajeros, por ejemplo,

adenilciclasa que genera *G!c, @os&olipasa C que genera diacilglicerol e

inositoltri&os&ato +K!-.

1n el caso de los receptores con acti#idad enimtica, la transduccin

se inicia intramolecularmente, por ejemplo, en el caso de los receptores

tirosina quinasas, el mensajero primario permite la acti#acin de la acti#idadquinasa del receptor, quien produce una auto&os&orilacin del receptor, que

crean sitios de anclaje de molculas transductoras de la seAal, que a su #e

generan una cascada de e#entos que terminan en la &ormacin de segundos

mensajeros.

1n el caso de los canales la transduccin ocurre intramolecularmente,

se traduce en un cam$io con&ormacional que a$re el canal y permite la

entrada del segundo mensajero.

1n el caso de los receptores nucleares la transduccin tam$in es

intramolecular, la unin del primer mensajero permite la exposicin del sitio

de unin al *2) y la acti#acin del dominio de transacti#acin que permite

acti#ar o inhi$ir la expresin de los genes.


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Prot$5nas E0$toras6

on aquellas molculas acti#adas por los segundos mensajeros, cuya &uncin

principal es la de generar una respuesta intracelular adaptati#a.

1n el caso de los H*!6 una de sus molculas e&ectoras es la !*, las

su$unidades catal%ticas de esta prote%na &os&orilan y acti#an, por ejemplo, a

la enima glucgeno &os&orilasa, &a#oreciendo la glucgenolisis en la clula

$lanco.

1n el caso de los canales de Ca8J #oltaje dependiente, al acti#arse permiten

la entrada de Ca8J +segundo mensajero- al interior celular, el cual actuandoso$re Canales de Hianodina en el ret%culo sarcoplsmico, inducen la

li$eracin de CaJ8 de sus reser#as intracelulares.

Los receptores con acti#idad enimtica son capaces de acti#ar molculas

e&ectoras, por ejemplo, mediante la prote%na denominada Has acti#a la


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cascada de prote%nas Minasas denominadas G*! Minasas, que #an fnalmente

a regular genes relacionados con la di#isin celular.

1n el caso de los Heceptores )ucleares es un elemento de su estructura o

dominio prote%co, denominado 2ominio /ransacti#ante, que permiten una#e unido al *2) acti#ar o reprimir genes.

P$nsa!#$nto al #$rr$

El $st+d#o no s$ !#d$ por $l n!$ro d$ p#nasl$5das $n +na no;$ n# por la ant#dad d$ l#"rosl$5dos $n +n s$!$str$6 Est+d#ar no $s +n ato d$ons+!#r #d$as s#no d$ anal#

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