Procesos Celulares: Transporte a Través de la Membrana

Transporte a Través de la Membrana

• La célula necesita expulsar desechos del metabolismo y adquirir nutrientes del líquido extracelular, lo que se logra gracias a la capacidad de la membrana celular para permitir el paso selectivo de sustancias.

Transporte de Moléculas de Baja Masa Molecular

• Transporte pasivo:
  • Corresponde al movimiento de moléculas a favor de su gradiente de concentración, sin gasto de energía.
  • Se clasifica en:
    • Difusión pasiva simple
    • Difusión por proteínas canal
    • Difusión facilitada
• Difusión pasiva simple:
  • No requiere proteínas para transportar moléculas.
• Difusión por proteínas canal:
  • Proteínas acuaporinas permiten la entrada de agua en la célula.
  • Algunas proteínas canal se abren en respuesta a señales específicas.
• Difusión facilitada:
  • Utiliza proteínas transportadoras (permeasas) para transportar moléculas.
  • Se clasifica en:
    • Uniporte: transporte de una molécula a la vez.
    • Cotransporte: transporte de dos moléculas a la vez, una contra su gradiente de concentración.
• Proteínas transportadoras:
  • Son proteínas integrales transmembrana multipaso.
  • Cada proteína transporta un solo tipo de compuesto químico.

Transporte Activo

• Movimiento de iones y metabolitos en contra de su gradiente electroquímico o de concentración, lo que requiere energía.
• Sistemas de transporte activo:
  • Primario: utiliza energía de la hidrólisis del ATP.
  • Secundario: utiliza energía del gradiente electroquímico de otra molécula.
• Bomba de sodio y potasio:
  • Es un ejemplo de transporte activo primario.
  • Utiliza la energía de la hidrólisis del ATP para bombar de sodio y potasio.

Transporte de Moléculas de Elevada Masa Molecular

• Endocitosis:
  • Proceso que implica la invaginación de la membrana plasmática y la formación de vesículas.
  • Se clasifica en:
    • Pinocitosis: ingresa moléculas no superiores a 150 nm.
    • Fagocitosis: ingresa moléculas superiores a 150 nm.
    • Endocitosis mediada por receptor: implica la unión de macromoléculas a receptores específicos.
• Exocitosis:
  • Proceso que implica la fusión de vesículas con la membrana plasmática y la expulsión de su contenido al medio circundante.
• Transcitosis:
  • Proceso que implica el transporte de sustancias de una cara a otra de la célula.

Importancia Médica

• El transporte a través de la membrana es importante en la captación de lipoproteínas de baja densidad (LDL) en la célula.
• La deficiencia en la síntesis de receptores de LDL puede llevar a niveles altos de colesterol en la sangre y a la aterosclerosis.

Tráfico Vesicular

• Endosomas:
  • Son compartimentos membranosos que convergen con las vesículas de endocitosis.
  • Se comportan como una estación de llegada, clasificación y reparto de moléculas.
• Maduración de endosomas:
  • Los endosomas tempranos reciben vesículas de endocitosis y se desplazan hacia el interior celular.
  • Durante su trayecto, los endosomas maduran y se convierten en endosomas tardíos, que finalmente se fusionan con los lisosomas.### Comunicación Celular
• La comunicación celular es esencial para el funcionamiento correcto de los organismos multicelulares.
• Las células pueden comunicarse de varias maneras, incluyendo la comunicación endocrina, paracrina, autocrina, yuxtacrina y nerviosa.

Ruta de las Hidrolasas Ácidas

• La ruta de las hidrolasas ácidas implica la degradación de moléculas en los lisosomas.
• Las moléculas internalizadas en los endosomas tardíos pueden ser degradadas en los lisosomas o fusionarse con lisosomas existentes.

Tipos de Comunicación Celular

• Comunicación endocrina: implica la liberación de hormonas en la sangre que actúan sobre células distantes.
• Comunicación paracrina: implica la comunicación entre células cercanas mediante moléculas de señalización químicas.
• Comunicación autocrina: implica la comunicación de una célula consigo misma.
• Comunicación yuxtacrina: implica la comunicación entre células que están en estrecha proximidad mediante moléculas de adhesión celular.
• Comunicación nerviosa: implica la comunicación entre neuronas y células objetivo mediante señales eléctricas y químicas.

Transducción de Señal

• La transducción de señal es el proceso por el cual una célula convierte una señal extracelular en una respuesta intracelular.
• Implica una serie de pasos que involucran la unión de la señal a un receptor, la activación de proteínas transductoras y la generación de segundos mensajeros.

Señales y Receptores

• Las señales pueden ser hidrofílicas (no pueden atravesar la membrana plasmática) o hidrofóbicas (pueden atravesar la membrana plasmática).
• Los receptores pueden ser de superficie celular o intracelulares.
• Los receptores de superficie celular pueden estar asociados a canales iónicos, proteínas G o enzimas.
• Los receptores intracelulares pueden ser activadores de la transcripción que se unen a hormonas lipofílicas.

Inducciones Celulares

• Las inducciones celulares pueden ser mediadas por receptores de membrana asociados a proteínas G.
• La activación de la proteína G puede provocar la activación de una enzima amplificadora que genera segundos mensajeros.
• Los segundos mensajeros pueden ser AMPc, IP3, DAG, Ca2+.

Proteínas G

• Las proteínas G son proteínas transductoras que se unen a GTP y se activan cuando un ligando se une al receptor.
• Hay dos tipos de proteínas G: estimuladoras (Gs) e inhibitorias (Gi).
• Las proteínas G pueden activar enzimas amplificadoras que generan segundos mensajeros.

Ciclo Celular

• El ciclo celular es el proceso ordenado y repetitivo en el tiempo mediante el cual las células crecen y se dividen.
• El ciclo celular se compone de cuatro fases: G1, S, G2 y M.
• La duración del ciclo celular depende del tipo de célula y de las condiciones fisiológicas.### Interfase
• Es el período entre dos mitosis (divisiones celulares) y ocupa el 95% del ciclo celular
• Se divide en tres etapas: Fase S, Fase G2 y Fase G1

Fase S

• Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis del ADN
• Comienza cuando la célula adquiere el tamaño suficiente, se han sintetizado las proteínas necesarias y se tiene el ATP necesario

Fase G2

• La célula entra en una etapa de crecimiento y adquisición de ATP en preparación para la siguiente fase M
• En esta fase se prepara para la mitosis y la citocinesis

Fase M (Mitosis y Citocinesis)

• Es la división celular en la que una célula progenitora se divide en dos células hijas idénticas
• Incluye la mitosis, que se divide en: profase, metafase, anafase y telofase; y la citocinesis

Senescencia Celular: Fase Go

• Es un estado de reposo y ausencia de crecimiento que difiere de todos los estados del ciclo celular
• La ausencia de factores de crecimiento lleva a la célula a una especie de latencia en el ciclo celular

Regulación del Ciclo Celular

• La regulación del ciclo ocurre de diferentes formas en las células
• Algunas células se dividen rápidamente, mientras que otras pierden la capacidad de dividirse una vez que llegan a la madurez
• Las células del hígado conservan, aunque no la utilizan, su capacidad de división

Genes que Regulan el Ciclo Celular

• Genes que codifican proteínas para el ciclo: enzimas y precursores de la síntesis de ADN, enzimas para la síntesis y ensamblaje de tubulina, etc.
• Genes que codifican proteínas que regulan positivamente el ciclo: protooncogenes
• Genes que codifican proteínas que regulan negativamente el ciclo: genes supresores tumorales

Ciclinas y Quinasas Dependientes de Ciclina

• Las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclina (CDK) son sintetizadas a partir de protooncogenes y trabajan en cooperación para regular el ciclo positivamente
• Fosforilan serinas y treoninas de proteínas diana para desencadenar procesos celulares

Regulación de los Complejos Ciclina/CDK

• Los complejos ciclina/CDK están regulados por diferentes tipos de moléculas: factores mitógenos, factores de crecimiento y factores de supervivencia
• La proteína Rb (retinoblastoma) actúa como inhibidor de la entrada en la fase S
• El complejo multiproteico ORC forma el complejo prerreplicativo en G1 y promueve la replicación del ADN

Ciclo Celular en Vertebrados y Levaduras

• En vertebrados y levaduras, las ciclinas y las quinasas asociadas cumplen una función importante en la regulación del ciclo celular
• La ciclina D se asocia con Cdk4 y Cdk6 en vertebrados, mientras que en levaduras se asocia con Cdk1

Ciclo Celular en Distintas Fases

• En la fase G1, la ciclina D se asocia con Cdk4 y Cdk6
• En la fase S, la ciclina E se asocia con Cdk2
• En la fase M, la ciclina B se asocia con Cdk1

Papel de las Cohesinas en el Ciclo Celular

• Las cohesinas mantienen unidas las cromátidas hermanas durante el ciclo celular hasta su correcta segregación en la anafase
• La separasa degrada las cohesinas permitiendo la separación de las cromátidas hermanas

Papel de las Condensinas en el Ciclo Celular

• Las condensinas participan en la condensación y segregación de los cromosomas en las células eucariotas
• La condensina II participa en una fase temprana de condensación cromosómica, mientras que la condensina I ayuda a dar forma y estabilizar los cromosomas en una fase de condensación más tardía