Resumen Cap. 11 Comunicacin celular

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Introduccin La comunicacin celular es esencial para organismos multicelulares.

Coordinacin de actividades celulares.

La comunicacin celular tambin es importante para organismos unicelulares como la levadura.

Control del ciclo celular

Reproduccin sexual

El estudio de la comunicacin celular en modelos unicelulares ha demostrado que los mecanismos se han conservado evolutivamente.

Tipos de comunicacin intercelular. Contacto directo

o Uniones comunicantes comunican los citoplasmas de clulas animales vecinas o Plasmodesmatas comunican los citoplasmas de clulas vegetales vecinas o Contacto clula-clula las clulas animales expresan receptores membranales

cuyos ligandos tambin estn en la membrana plasmtica de otras clulas (glicoprotenas, polisacridos, reconocimiento celular)

A travs de molculas secretadas o Reguladores locales

Autocrino el mensajero secretado afecta a la clula que secreta el mensajero y a las clulas vecinas.

Paracrino - el mensajero secretado afecta a las clulas vecinas. Ej. factores de crecimiento, cicatrizacin de una herida.

Sinptico neurona libera el neurotransmisor al espacio sinptico. Las neuronas se comunican con otras neuronas, clulas musculares y glndulas.

o A larga distancia Endocrino tejidos especializados (glndulas) secretan hormonas a la

sangre. La hormona se transporta a travs del sistema circulatorio y llega a todas las clulas. Solamente responden aquellas clulas que tengan receptores para la hormona.

Pasos comunes a los trayectos de transduccin de seales.

1. Recepcin mensajero primario se enlaza a un receptor en la clula blanco (target).

2. Transduccin el ligamiento del mensajero con el receptor produce un cambio en conformacin del receptor que inicia la transduccin de la seal. Puede ocurrir en:

a. Un solo paso b. Mltiples pasos

i. Cascada de transduccin de seales. ii. Las molculas involucradas en la

cascada se conocen como protenas de relevo.

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La cascada puede estar asociada a la produccin de mensajeros secundarios.

3. Respuesta celular algunos ejemplos son a. Regulacin del ciclo celular b. Contraccin muscular c. Regulacin de trayectos metablicos

Mensajero primario

Ligando

Molcula pequea en comparacin con el receptor (protena)

Tiene una estructura complementaria al sitio de enlace en el receptor.

La relacin entre ligando y receptor es especfica.

El ligamiento provoca un cambio en conformacin en el receptor que inicia la transduccin de la seal.

Tipos o Permeables a la membrana plasmtica a traviesan la membrana plasmtica y se

ligan a receptores intracelulares (en la mayora de los casos) Esteroides (ejemplos: testosterona, estrgeno) Gases (ejemplo: xido ntrico)

o Impermeables a la membrana plasmtica No pueden a travesar la membrana por lo tanto su receptor se encuentra en la superficie de la clula.

Protenas o pptidos (ejemplo: insulina..) Otros (ejemplos: acetilcolina, epinefrina, dopamina)

Mensajero secundario

Son molculas que se producen como parte de la cascada de transduccin. Los mensajeros secundarios se difunden a travs del citoplasma y regulan la actividad de protenas efectoras que median el efecto celular.

Ejemplos:

AMP cclico

GMP cclico

Calcio

Otros: derivados de lpidos (IP3 y DAG) Tipos de receptores

Membranales o Se localizan en la membrana plasmtica. o Tipos generales

Acoplados a protena G Con actividad de cinasa de tirosina Canal inico activado por ligando

Intracelulares o Se localizan dentro de la clula. o El ligando es liposoluble y a traviesa la membrana plasmtica. o El ligando se asocia con el receptor (puede estar en el citoplasma o en el ncleo). o El complejo ligando-receptor actan como factores de transcripcin en el ncleo,

regulando la expresin de genes asociados a la respuesta celular.

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Comparacin tipos de sealizacin Ejemplo

Ligando Recepcin Transduccin Respuesta

celular Apagando la seal Inicio Protenas de

relevo Mensajero secundario

Receptores acoplados a protena G

Epinefrina y regulacin del metabolismo de glucgeno en hgado

Epinefrina se liga al receptor localizado en la membrana plasmtica

Cambio en conformacin del receptor expone dominio de enlace para la protena G

Protena G -est inactiva ligada a GDP -cuando se liga al receptor activo se sustituye el GDP por GTP y la protena G se activa. -G-GTP se desliga del receptor y se mueve en la membrana hacia protena efectora. Ciclasa de adenilato -Enzima efectora en la membrana. -activada por la protena G activa -cataliza la sntesis de AMPc Cinasa de protenas A -Enzima citoplasmtica -Activada por AMP -Fosforila las enzimas que regulan el metabolismo de glucgeno. -Dependiendo de la cascada la protena G regula la actividad de otras protenas efectoras (ej. Fosfolipasa C)

AMPc -Sintetizado por la ciclasa de adenilato en respuesta a la activacin por protena G. -AMPc se difunde a travs del citosol Regula la actividad de la cinasa de protenas A (PKA) -Es degradado por la enzima fosfodiesterasa de AMPc -Dependiendo de la cascada pueden producirse otros: liberacin de calcio, inositol trifosfatado, diacilglicerol

Fosforilacin de enzimas que regulan el metabolismo de glucgeno. -Inhibicin de la sntesis de glucgeno. -Estimulacin de la degradacin. -Efecto final: aumentar la liberacin de glucosa hacia la sangre

Inactivacin del receptor Ligando se desliga y se degrada. -Cambio en conformacin del receptor. -No se liga al receptor la protena G. Inactivacin de la protena G -La protena G hidroliza a GTP (GTPasa). Se inactiva la protena G en presencia de GDP. Inactivacin de la Ciclasa de Adenilato -en ausencia de protena G activa se inactiva. Inactivacin de AMPc -degradado por la fosfodiesterasa Regulacin de las enzimas fosforiladas -enzimas fosfatasas remueven los grupos fosfato

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Comparacin tipos de sealizacin Ejemplo

Ligando Recepcin Transduccin Respuesta

celular Apagando la seal Inicio Protenas de

relevo Mensajero secundario

Receptores con actividad de cinasa de tirosina

Factores de crecimiento y regulacin del ciclo celular (PDGF) -Cascada asociada a la mitosis (mitogen-activated protein-kinases)

PDGF se liga al receptor localizado en la membrana plasmtica

Cambio en conformacin en respuesta a PDGF induce la dimerizacin del receptor (unin de dos subunidades). -La dimerizacin cataliza la autofosforilacin de las regiones citoplasmticas del receptor (fosforilacin de residuos de tirosina) -El receptor fosforilado es reconocido por protenas de relevo.

Varias Ras y otras cinasas -Cascada de cinasas de protenas. -La actividad de cinasas est regulada por fosforilacin en respuesta a la activacin del receptor. -incluyen factores de transcripcin que se mueven al ncleo -este tipo de sealizacin est asociado al reclutamiento de protenas que se asocian al receptor activo formando andamios (scaffold)

La cascada asociada a la mitosis es independiente de mensajeros secundarios.

Factores de transcripcin regulan la expresin de genes involucrados en el control del ciclo celular (ciclinas)

Inactivacin del receptor Ligando se desliga y se degrada. -Cambio en conformacin del receptor. -Se separan las subunidad. Fosfatasas defosforilan. Inactivacin de protenas de relevo-enzimas fosfatasas remueven los grupos fosfato

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Comparacin tipos de sealizacin Ejemplo

Ligando Recepcin Transduccin Respuesta

celular Apagando la seal Inicio Protenas de

relevo Mensajero secundario

Canales inicos activados por ligando

Acetilcolina y contraccin muscular

Acetilcolina se liga al receptor localizado en la membrana plasmtica

Cambio en conformacin en respuesta a acetilcolina produce la apertura de un canal inico

Corriente inica depolariza la membrana plasmtica muscular produciendo potenciales de accin. Estos producen la apertura de canales de calcio en el ER. Aumenta la concentracin de calcio en el citoplasma. -Contraccin muscular.

Inactivacin del receptor Ligando se desliga y se degrada. -Cambio en conformacin del receptor. -Se cierra el canal -se cierran los canales de calcio. Se recaptura el calcio. Disminuye el calcio en el citoplasma.

Receptores intracelulares

Estrgeno Divisin celular

Estrgeno se difunde a travs de la membrana plasmtica. Se liga a su receptor que se encuentra en el citoplasma.

El ligamiento de estrgeno al receptor produce un cambio en conformacin que provoca el transporte del receptor-hormona al ncleo.

En el ncleo el receptor-hormona actan como factor de transcripcin. Regulan la expresin gentica de genes especficos que responden a estrgeno.

Divisin celular en el seno. Caractersticas secundarias femeninas. Varios efectos.

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Ventajas de usar trayectos que consisten de mltiples pasos.

Amplificacin de la seal o Un nmero pequeo de molculas puede producir una respuesta grande.

Provee oportunidades de coordinacin y regulacin de la seal. Cmo distintas clulas pueden responder de forma diferente a la misma seal?

Una misma clula puede responder de formas distintas al mismo mensajero. o La respuesta de las clulas a un mensajero depende de las protenas que esta

exprese. o La expresin depende de la etapa del desarrollo y del ambiente en que la clula se

encuentre. Combinaciones distintas de mensajeros

Distintas clulas responden de forma distinta al mismo mensajero. o En distintas clulas el mensajero puede asociarse a receptores distintos. o En distintas clulas el receptor puede estar asociado a cascadas que involucran

distintas protenas de relevo.