1. La comunicación celular es el proceso por el cual las células transmiten información para modificar las respuestas de otras células mediante mensajeros químicos. 2. Existen diversos tipos de comunicación celular como la endocrina, paracrina y autocrina, que implican diferentes mecanismos de transducción de señales intracelulares. 3. La transducción de señales implica la unión de un ligando a un receptor celular, activando segundos mensajeros y cascadas de señalización que producen una respuesta celular.

1. Comunicación celular

2. Comunicación Celular La supervivencia de los organismos pluricelulares depende de que sus células actúen sincrónicamente en los tejidos y que éstos cumplan las funciones específicas. Los órganos y los sistemas de órganos deben funcionar organizadamente para mantener las condiciones fisiológicas adecuadas para la vida del individuo.

3. Comunicación Celular Se define como un proceso por el cual las células transmiten información para promover o modificar respuestas celulares en otras células. Las respuestas pueden ser: excitatorias ( contracción muscular, inflamación) inhibitorias moduladoras (funciones de aprendizaje y memoria)

4. Fases de la comunicación celular 1 .- Fase intercelular : liberación de una sustancia portadora de un mensaje a partir de la célula efectora hasta la llegada de éste al interior de la célula que va a dar respuesta al mensaje, célula diana . 2.- Fase intracelular : todos los procesos y las substancias implicadas en la producción de la respuesta celular ( segundos mensajeros, enzimas, proteínas estructurales, genes y otras.)

5. Fases de la comunicación celular Conceptos: Mensajero : primer mensajero o mensajero extracelular. Receptor : molécula específica para el mensajero se encuentran en la membrana de la célula receptora y la información llega al interior de la célula o en otros casos difunde por la membrana o es transportado por algún componente celular hasta llegar al sitio de recepción celular: núcleo u otro organelo.

6. Se une a sitios específicos de un receptor de la membrana plasmática. Es capaz de disparar una serie de procesos complejos, a veces en cascada que conducen a una respuesta . Ligando Molécula señal, específica para cada tipo de célula.

7. Comunicación celular El proceso de transmisión de señal afecta a una secuencia de reacciones bioquímicas dentro de la célula que se lleva a cabo a través de enzimas unidas a otras sustancias llamadas segundo mensajero. Cada proceso se realiza en intervalos de tiempo muy pequeños, como milisegundos, o en periodos más largos como algunos segundos.

8. 1.- Un teléfono convierte una señal eléctrica en una señal sonora. 2.- Una célula blanco convierte una señal extracelular (molécula A ) en una señal intracelular ( molécula B ). La Transducción de Señales

9. En muchos procesos de transducción de señales se implican cada vez más en el evento un número creciente de enzimas y sustancias desde el inicio del estímulo. Parte desde la adhesión de un ligando al receptor de membrana, hasta la activación en el receptor, que convierte el estímulo en respuesta. Dentro de la célula, provoca una cadena de pasos ( cascada de señalización o ruta del segundo mensajero ) cuyo resultado es la amplificación de la señal, (una gran respuesta celular). Respuesta celular

10. Los receptores celulares presentan en su estructura dos regiones o dominios funcionales bien diferenciados. Uno de reconocimiento o detección de los estímulos, que presenta una diversidad paralela a la de los estímulos, y otro dominio efector que pertenece a unos pocos tipos fundamentales, por lo que la secuencia de eventos que son capaces de iniciar son limitados. La detección de estímulos y la respuesta a los mismos en todas los seres vivos , depende dentro de las células de las señales de transducción. Respuesta celular

11. Las señales externas a la célula de diferente naturaleza físico-química producen una regulación de determinados genes en su núcleo celular , por medio de un conjunto de mecanismos que comprenden: 1.- La captación de las señales externas en la superficie celular mediante los receptores celulares. 2.- La generación y la transmisión intracelular de las señales por medio de interacciones proteína - proteína. 3.- La ejecución de la respuesta a través de una modificación de la actividad de los genes . Etapas de la respuesta celular

12. Respuestas Celulares Las respuestas desencadenadas por las señales de transducción incluyen la regulación de la expresión genética como la activación de genes , la regulación de una vía metabólica como la producción de energía por medio del metabolismo, la locomoción celular por medio de cambios en el citoesqueleto. La activación de genes provoca muchos efectos, desde la expresión de genes en proteínas ( enzimas, factores de transcripción reguladoras de la actividad metabólica). .

13. Respuestas Celulares Los factores de transcripción pueden activar aún más genes, un estímulo inicial puede activar a través de la transducción de señales, la expresión de una gama entera de genes y una gran diversidad de eventos fisiológicos. El conjunto de activación mencionado se denomina programa genético . Un ejemplo de programa genético es la secuencia de eventos que tiene lugar cuando el óvulo es fecundado por un espermatozoide.

14. Diversidad de señales Existen distintos receptores en una misma célula. Las células son sensibles en forma simultánea a muchas señales extracelulares. Las señales al actuar en conjunto, pueden sumarse e inducir a respuestas mayores. La presencia de una señal puede modificar las respuestas a otras señales. En ausencia de señales la mayoría de las células están programadas para autodestruirse.

15. La misma señal química puede inducir diferentes respuestas en diferentes células blanco

17. Señales intercelulares Endocrinas : Las hormonas son producidas por células del sistema endocrino y circulan por el torrente sanguíneo hasta alcanzar todos los lugares del cuerpo. Paracrinas : Sólo actúan sobre células diana que se encuentran en la vecindad de las células emisoras, como por ejemplo los neurotransmisores . Autocrinas : Afectan sólo a las células que son del mismo tipo celular como las células emisoras. Un ejemplo de señales autocrinas se encuentra en las células del sistema inmune . Yuxtacrinas : Son transmitidas a lo largo de la membrana celular a través de proteínas o lípidos que integran la membrana celular y son capaces de afectar tanto a la célula emisora como a las células inmediatamente adyacentes.

18. 1.- 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). Etapas de la señalización celular

19. Tipos de Comunicación: Comunicación local yuxtacrinas

20. Tipos de Comunicación: Comunicación a distancia Endocrina Nerviosa.

21. Membrana plasmática Señal no unida al receptor Receptor de superficie inactivo Extracelular Intracelular Señales y receptores

22. Respuesta celular Señal unida al receptor Receptor de superficie activo Membrana plasmática Extracelular Intracelular Señales y receptores

23. 1. Endocrina u hormonal Célula endocrina Receptor Torrente sanguíneo Célula blanco Hormona

24. 2. Neurotransmisión neurona sinapsis célula blanco neurotransmisor

25. 3. Secreción neuroendocrina Célula neurosecretora Célula blanco distante

26. 4. Comunicación paracrina Mediador local Célula emisora Células blanco

27. 5. Comunicación yuxtacrina o dependiente de contacto Célula emisora Células blanco Molécula señal unida a membrana

28. Sitios blanco en la misma célula 6. Autocomunicación o comunicación autocrina

29. Ejemplos de comunicación celular Tipo de comunicación

30. Señales y receptores Las moléculas señalizadoras son hidrofílicas y no tienen la habilidad de difundir a través de la MP. Necesitan de un receptor de superficie celular que genera una señal intracelular en la célula diana. Algunas moléculas señalizadoras hidrofóbica (hormonas) pueden difundir a través de la MP y unirse a receptores intracelulares localizados en el núcleo o en el citoplasma de la célula diana. I II

31. I.- Receptores transmembrana Son proteínas que se extienden por todo el espesor de la membrana plasmática de la célula, con un extremo del receptor fuera de la célula (dominio extracelular) y otro extremo del receptor dentro (dominio intracelular). Cuando el dominio extracelular reconoce a una hormona, la totalidad del receptor sufre un cambio en su conformación estructural que afecta a dominio intracelular, confiriéndole una nueva acción. En este caso, la hormona no atraviesa ella misma la membrana plasmática para penetrar en la célula.

32. II.- Receptores citoplasmáticos y nucleares Son proteínas solubles localizadas en el citoplasma o en el núcleo celular. La hormona que pasa a través de la membrana plasmática, normalmente por difusión pasiva, alcanza el receptor e inicia la cascada de señales. Los receptores nucleares son activadores de la transcripción activados por ligandos, que se transportan con el ligando u hormona, que pasan a través de la membrana nuclear al interior del núcleo celular y activan la transcripción de ciertos genes y por lo tanto la producción de una proteína.

33. Los ligandos de los receptores nucleares son hormonas lipofílicas como las hormonas esteroideas, por ejemplo la testosterona, la progesterona y el cortisol, derivados de la vitamina A y vitamina D. II.- Receptores citoplasmáticos y nucleares

34. Regulación de la fuerza de la señal 1.- Biosíntesis y secreción de hormonas por los órganos endocrinos : Por ejemplo el hipotálamo (factores liberadores de hormonas) que actúan sobre la hipófisis y activa la producción de hormonas hipofisiarias, las cuales activan los órganos endocrinos que finalmente producen las hormonas para los tejidos diana. Este sistema jerarquizado permite la amplificación de la señal original que procede del hipotálamo. La liberación de hormonas enlentece la producción de estas hormonas por medio de una inhibición reactiva ( feedback ), para evitar una producción aumentada.

35. Modelo propuesto de la activación del receptor de GnRH GnRH Proteína G Fosfolipasa C Proteinquinasa C Diacilglicerol Inositol trifosfato Binding Proteín LIBERACION DE GONADOTROFINAS SINTESIS DE GONADOTROFINAS Ac. Araquidónico Calcio

36. 2.- Disponibilidad de la hormona en el citoplasma : Muchas hormonas pueden ser convertidas en formas de depósito por la célula diana para su posterior uso. Este reduce la cantidad de hormona disponible. 3.- Modificación de las hormonas en el tejido diana : Algunas hormonas pueden ser modificadas por la célula diana, de modo que no activan el receptor hormonal y así reducen la cantidad de hormonas disponibles. Regulación de la fuerza de la señal

37. 1.- Liposolubles con receptores de superficie celular. 2.- Hidrosolubles con receptores de superficie celular (polipéptidos y las aminas). 3- Liposolubles con receptores intracelulares (esteroides tiroxina y ácido retinoico). 4.- Gases , como el óxido nítrico (NO) y el monóxido de carbono (CO). Mensajeros químicos

39. B. Mensajeros hidrosolubles que unen receptores de superficie celular Aminas

40. Mensajeros hidrosolubles que unen receptores de superficie celular

42. I.- Esteroides : 1.-hormonas sexuales masculinas y femeninas 2.- hormonas de corteza de las glándulas suprarrenales (cortisol, cortisona, aldosterona) 3.- Vitamina D Primeros mensajeros liposolubles con receptores intracelulares.

43. C B Primeros mensajeros liposolubles con receptores intracelulares. Tiroxina, T 4 (Tetrayodotironina) T 3 Triyodotironina Retinoides

45. Vías de señalización intracelular

46. Moléculas de señalización intracelular ( en células eucariontes ) a.- Proteínas G heterotriméricas b.- GTP-asas c.- Nucleótidos cíclicos (AMPc) (GMPc) d.- Ca ++ e.- Derivados fosfoinositoles: fosfatidil inosiltol trifosfato diacilglicerol inositoltrifosfato f.- Proteínas quinasas y fosfatasas.

49. Proteínas G Heterotriméricas Proteínas Gs Proteínas Gi Proteínas Gq Estimuladoras de la Adenilciclasa Inhibidoras de la Adenilciclasa Activa la Fosfolipasa C

52. Receptores acoplados a proteínas G A B

53. Receptores con actividad enzimática intrínseca. Receptor del factor de crecimiento de fibroblástos (FGF), C -S-S- -S-S- -S-S- C N C N N C N C Receptor de insulina, Receptor del factor de crecimiento tipo insulínico 1 (IGF-1) Receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGF) C N C N Receptor del factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF), Receptor de factor estimulante de colonias 1 (CSF-1) N Cadenas  Cadena  Membrana Citoplasma Espacio extracelular

55. Amplificación

56. CASCADA DE SEÑALIZACIÓN

57. TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES

58. EJEMPLOS DE PROCESOS FISIOLÓGICOS NEUROMUSCULAR CANAL DE POTASIO MUSCARÍNICO ACETILCOLINA EXCITACIÓN VISUAL FOSFODIESTERASA GMPc RODOPSINA LUZ SENSIBILIZACIÓN Y APRENDIZAJE ADENILIL-CICLASA R. SEROTONINA SEROTONINA DESDOBLA GLUCÓGENO ADENILIL-CICLASA  -ADRENÉRGICO EPINEFRINA RESPUESTA EFECTOR RECEPTOR ESTÍMULO

59. Activación de la proteinaquinasa A dependiente de AMPc

60. Efecto de la proteinquinasa A en la gluconeogénesis