Lección de Biología - Comunicación Celular PDF

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BIOLOGY Twelfth Edition Raven Chapter 9 Lecture Outline © 2020 McGraw-Hill Education. All rights reserved. Authorized only for instructor use in the classroom. No reproduction or further distribution permitted without the prior written consent of McGraw-Hill Education. Capítulo 9: Comunicación celular © 2020 McGraw-Hill Education. 9-2  Panorama general La comunicación entre células requiere: Ligando - molécula de señalización Proteína receptora - molécula a la que se une la señal La interacción de estos dos componentes inicia el proceso de transducción de señales que convierte la información de la señal en una respuesta cellular. © 2020 McGraw-Hill Education. 9-3  Visión general de la señalización celular Figure 9.1 Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-4  Tipos de señalización celular Existen cuatro mecanismos básicos de comunicación celular: 1. Contacto directo 2. Señalización paracrina 3. Señalización endocrina 4. Señalización sináptica Algunas células se envían señales a sí mismas (señalización autocrina) © 2020 McGraw-Hill Education. 9-5  Contacto directo Las moléculas de la superficie de una célula son reconocidas por los receptores de la célula adyacente Importante en el desarrollo temprano Uniones en hendidura/comunicantes (gap junctions) Figure 9.2a © 2020 McGraw-Hill Education. 9-6  Señalización paracrina La señal liberada por una célula tiene un efecto sobre las células vecinas Importante en el desarrollo temprano Coordina grupos de células vecinas Señalización entre células inmunitarias Figure 9.2b © 2020 McGraw-Hill Education. 9-7  Señalización endocrina Las hormonas liberadas por una célula viajan a través del sistema circulatorio para afectar a otras células en todo el cuerpo Tanto los animales como las plantas utilizan ampliamente este mecanismo Figure 9.2c © 2020 McGraw-Hill Education. 9-8  Señalización sináptica Se produce en los animales Las células nerviosas liberan la señal (neurotransmisor) que se une a los receptores de las células cercanas La asociación de la neurona y la célula objetivo es una sinapsis química Figure 9.2d © 2020 McGraw-Hill Education. 9-9  Transducción de señales Eventos dentro de la célula que se producen en respuesta a una señal Cuando un ligando se une a una proteína receptora, la célula tiene una respuesta Diferentes tipos de células pueden tener una respuesta similar a la misma señal Ej. glucagón Diferentes tipos de células pueden responder de forma diferente a la misma señal Ej. epinefrina (adrenalina) © 2020 McGraw-Hill Education. 9-10  Fosforilación Adición de un grupo fosfato La respuesta de una célula a una señal suele implicar la activación o inactivación de proteínas La fosforilación es una forma común de cambiar la actividad de una proteína Proteína quinasa: enzima que añade un fosfato a una proteína Fosfatasa: enzima que elimina un fosfato de una proteína © 2020 McGraw-Hill Education. 9-11  Fosforilación de proteínas Figure 9.3 Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-12  Tipos de receptores Los receptores pueden definirse por su ubicación: 1. Receptor intracelular: situado en el interior de la célula 2. Receptor de la superficie celular o receptor de membrana - situado en la membrana plasmática para unirse a un ligando fuera de la célula Proteína transmembrana en contacto tanto con el citoplasma como con el medio extracelular. © 2020 McGraw-Hill Education. 9-13 Subclases de receptores de membrana 1. Canales iónicos químicamente cerrados: receptores vinculados a canales que se abren para dejar pasar un ion específico en respuesta a un ligando 2. Receptores enzimáticos - el receptor es una enzima que es activada por el ligando Casi todos son proteínas quinasas 3. Receptor acoplado a proteína G - una proteína G (unida a GTP) ayuda a transmitir la señal del receptor a la enzima (efector) © 2020 McGraw-Hill Education. 9-14  Receptores de la superficie celular Figure 9.4 Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-15  Receptores intracelulares Hormonas esteroides Estructura común no polar, soluble en lípidos. Pueden atravesar la membrana plasmática hasta un receptor de esteroides intracelular. La unión de la hormona al receptor hace que el complejo se desplace del citoplasma al núcleo. Actúan como reguladores de la expresión génica. © 2020 McGraw-Hill Education. 9-16  Función del receptor intracelular Figure 9.5 Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-17  Receptores de hormonas esteroides Un receptor de esteroides tiene 3 dominios funcionales: 1. Dominio de unión a la hormona 2. Dominio de unión al ADN 3. Dominio que interactúa con los coactivadores para afectar al nivel de transcripción del gen En su estado inactivo, el receptor normalmente no puede unirse al ADN porque una proteína inhibidora ocupa el sitio de unión al ADN La unión del ligando cambia la conformación © 2020 McGraw-Hill Education. 9-18  Coactivadores La respuesta de la célula objetivo a una señal celular liposoluble puede variar enormemente, dependiendo de la naturaleza de la célula Incluso el mismo tipo de célula puede tener respuestas diferentes Depende de los coactivadores presentes El estrógeno tiene efectos diferentes en el tejido uterino que en el mamario La regulación no es por presencia o ausencia de receptor. Sino por la presencia o ausencia de coactivadores. © 2020 McGraw-Hill Education. 9-19  Receptores intracelulares como enzimas Los receptores intracelulares pueden actuar como enzimas El óxido nítrico (NO) es una pequeña molécula gaseosa que puede difundirse dentro y fuera de las células El NO se une a la guanilil ciclasa, lo que le permite catalizar la síntesis de guanosina monofosfato cíclico (GMPc) El GMPc es una molécula mensajera intracelular que relaja las células musculares lisas © 2020 McGraw-Hill Education. 9-20  Receptores quinasa (1 de 2) Las proteínas quinasas fosforilan las proteínas para alterar su función Receptores tirosina quinasa (RTK) Influyen en el ciclo celular, la migración celular, el metabolismo celular y la proliferación celular. La alteración de su función puede provocar cáncer Receptor de membrana Las plantas poseen receptores con una estructura general y una función similares. © 2020 McGraw-Hill Education. 9-21  Receptores quinasa (2 de 2) Los RTKs tienen: Un único dominio transmembrana Los ancla en la membrana Un dominio extracelular de unión al ligando Dominio de quinasa intracelular El sitio catalítico del receptor actúa como proteína quinasa Cuando se une un ligando, se produce la dimerización y la autofosforilación Sigue la respuesta celular - depende de las proteínas de respuesta celular © 2020 McGraw-Hill Education. 9-22  Función del receptor quinasa Figure 9.6 Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-23  Receptor de insulina El receptor activado tiene sitios fosforilados que permiten el acoplamiento La insulina es una hormona que ayuda a mantener un nivel constante de glucosa en sangre La insulina se une a un RTK; la proteína de respuesta a la insulina se une al receptor fosforilado y se fosforila a su vez; la señal se transmite aguas abajo para reducir el azúcar en la sangre (glucemia). © 2020 McGraw-Hill Education. 9-24  Función del receptor de la insulina Figure 9.7 Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-25  Cascada de quinasas Proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAP) Importante clase de quinasas citoplasmáticas Los mitógenos estimulan la división celular Se activan mediante un módulo de señalización denominado cascada de fosforilación o cascada de quinasas Serie de proteínas quinasas que se fosforilan sucesivamente Amplifica la señal porque las quinasas en cada paso pueden afectar a múltiples sustratos © 2020 McGraw-Hill Education. 9-26  Cascada de quinasas MAP Figure 9.8a Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-27  Amplificación de la señal Figure 9.8b Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-28  Proteínas de andamiaje Se cree que organiza los componentes de una cascada de quinasas en un único complejo proteico Se une a cada quinasa individual de manera que se organizan espacialmente para una función óptima Ventaja en la eficiencia Desventaja en la reducción del efecto de amplificación, ya que cada quinasa sólo puede afectar a la molécula posterior también unida © 2020 McGraw-Hill Education. 9-29  Proteínas de andamiaje y cascada de quinasas Figure 9.9 © 2020 McGraw-Hill Education. 9-30  Proteínas Ras (1 de 2) Pequeña proteína de unión a GTP (proteína G) Enlace entre el RTK y la cascada de cinasas MAP La proteína Ras está mutada en muchos tumores humanos, lo que indica su papel central en la vinculación de los receptores del factor de crecimiento con su respuesta celular © 2020 McGraw-Hill Education. 9-31  Proteínas Ras (2 de 2) Ras está activo cuando se une a GTP, e inactivo cuando se une a GDP El interruptor de Ras se activa mediante el intercambio de GDP por GTP a través de los factores de intercambio de nucleótidos de guanina (GEF) y mediante la hidrólisis de GTP a GDP por parte de Ras La activación de Ras activa la primera quinasa de la cascada de quinasas MAP © 2020 McGraw-Hill Education. 9-32  Función de la proteína G pequeña Figure 9.10 Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-33  Receptores acoplados a proteínas G La mayor categoría de receptores en las células animales son los GPCRs Los receptores actúan acoplándose a una proteína G La proteína G sirve de enlace entre el receptor que recibe la señal y la proteína efectora que produce la respuesta celular Todas las proteínas G son activas cuando se unen a GTP e inactivas cuando se unen a GDP Las proteínas efectoras suelen ser enzimas © 2020 McGraw-Hill Education. 9-34  Función de los receptores acoplados a proteínas G Figure 9.11 Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-35  Segundos mensajeros A menudo, las proteínas efectoras activadas por las proteínas G producen un segundo mensajero o mensajero secundario Dos efectores comunes: 1. Adenil ciclasa Produce AMPc. El AMPc se une a la enzima proteína quinasa A (PKA) y la activa. La PKA añade fosfatos a proteínas específicas. 2. Fosfolipasa C El fosfolípido inositol PIP2 es actuado por la proteína efectora fosfolipasa C. Divide el PIP2 en trifosfato de inositol (IP3) y diacilglicerol (DAG). Ambos actúan como segundos mensajeros. © 2020 McGraw-Hill Education. 9-36  Producción de segundos mensajeros Figure 9.12 Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-37  Vía de señalización del AMPc Figure 9.13 © 2020 McGraw-Hill Education. 9-38  Fosfatos de inositol y calcio El Ca2+ sirve ampliamente como segundo mensajero Niveles intracelulares normalmente bajos Niveles extracelulares bastante altos El IP3 se une a los receptores del RE y señala la liberación de Ca2+. El Ca2+ inicia algunas respuestas celulares al unirse a la versátil proteína citoplasmática calmodulina La calmodulina puede unirse a una serie de proteínas, como quinasas, canales iónicos y proteínas receptoras. © 2020 McGraw-Hill Education. 9-39 Señalización mediante fosfatos de inositol y Ca2+ Figure 9.15 Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-40 Respuesta a los segundos mensajeros Diferentes receptores pueden producir los mismos segundos mensajeros Las hormonas glucagón y epinefrina pueden estimular las células del hígado para movilizar la glucosa Señales diferentes, mismo efecto. Ambas actúan por la misma vía de transducción de señales. © 2020 McGraw-Hill Education. 9-41  Receptores y vías de señalización Figure 9.17 Access the text alternative for slide images © 2020 McGraw-Hill Education. 9-42  Subtipos de receptores Una misma molécula de señalización puede tener efectos diferentes en distintas células Existencia de múltiples formas del mismo receptor (subtipos o isoformas) El receptor de la epinefrina tiene 9 isoformas Codificadas por diferentes genes Las secuencias son similares pero difieren en sus dominios citoplasmáticos Las diferentes isoformas activan diferentes proteínas G que conducen a diferentes vías de transducción de señales © 2020 McGraw-Hill Education. 9-43 Los GPCR y los RTK pueden activar las mismas vías Los RTKs y los GPCRs pueden activar la cascada de la MAP quinasa Los RTK y los GPCR pueden activar la fosfolipasa C La reactividad cruzada proporciona flexibilidad a las células © 2020 McGraw-Hill Education. 9-44