BIOLOGIA
CELULAR
GRADO EN MEDICINA
ZHAO HUI CHEN MARTA MEDIERO LAURA VERDE GRUPO 1A
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DEFINICIÓN
Las membranas celulares son cruciales para la vida. Una membrana biológica es un complejo molecular organizado que
delimita una unidad estructural y funcional. Por ello, la primera
función de las membranas biológicas es delimitar células y compartimentos intracelulares. La más importante es la
membrana plasmática.
MEMBRANA PLASMÁTICA
La membrana plasmática es una bicapa lipídica que envuelve la célula, definiendo sus límites y manteniendo las diferencias
esenciales entre su contenido y el entorno. Dentro de la célula eucariota,
las membranas del retículo endoplasmático, del aparato de Golgi, de las mitocondrias, y de otros orgánulos delimitados por membrana,
mantienen las diferencias
características entre el contenido de cada orgánulo y el citosol.
Sin embargo, gracias a los gradientes iónicos que se establecen a través de las membranas, generadas por la actividad de proteínas de membrana especializadas, pueden ser utilizadas para diversas funciones.
1. COMPOSICIÓN QUÍMICA
2. FUNCIONES
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1.1. FOSFOLÍPIDOS
Constituyen el 50% de la masa de la mayoría de las membranas. 1.1.1. ESTRUCTURA MOLECULAR
Todas las moléculas lipídicas de las membranas son anfipáticas
(anfifílicas), es decir, un extremo hidrofílico (atraído por el agua) o
polar y un extremo hidrofóbico (huye del agua) o apolar.
Tienen una cabeza polar y dos colas hidrocarbonadas hidrofóbicas. Las colas suelen ser ácidos grasos. Suelen presentar uno o más dobles enlaces cis (insaturados) y otra suele ser saturada. Los dobles enlaces cis provocan curvatura en la cadena. Las diferencias de longitud y el grado de saturación afectan al empaquetamiento de los fosfolípidos y, por tanto, a la fluidez de la membrana.
1.1.2. TIPOS
Los principales son los fosfoglicéridos. Tienen como esqueleto el glicerol (tiene tres átomos de carbono). Dos ácidos grasos están unidos por enlaces éster a dos átomos adyacentes del glicerol; el tercer átomo está unido a un grupo fosfato. El glicerol con dos ácidos grasos y el grupo fosfato se llama ácido fosfatídico. El fosfato está unido a uno de los tres tipos de cabeza de aminoalcohol: serina, colina o etanolamina; o polialcohol: glicerol o inositol.
3 De los esfingolípidos que forman parte de la membrana los más importantes son las esfingomielinas. Están formados a partir de
esfingosina en lugar de glicerol. La esfingosina es una larga cadena
acilo con un grupo amino ( y dos grupos hidroxilo (OH) en un extremo de la molécula. El ácido graso se une al grupo amino y se forma la ceramida. En la esfingomielina, un grupo fosfocolina se une a un grupo OH, quedando libre el grupo OH unido al átomo de carbono con la larga cadena.
1.1.3. FORMACIÓN MICELAS, AUTOSELLADO Y AUTOENSAMBLAJE
La forma y la naturaleza anfipática de las moléculas de fosfolípido hace que formen espontáneamente bicapas
lipídicas en un entorno acuoso. Además, esta bicapa lipídica se dispone como una micela si se produce de
manera natural, en caso de ser artificial se llama
liposoma.
Las regiones hidrofóbicas e hidrofílicas de las moléculas lipídicas tienen un comportamiento especial. Los lípidos se agregan de manera que sus colas hidrofóbicas se escandan en el interior y sus cabezas hidrófilas quedan expuestas al agua. La estructura cerrada es estable porque evita que la exposición al agua de las colas hidrofóbicas, que podría ser
energéticamente desfavorable.
Las moléculas lipídicas tienen la propiedad de autosellado. Cuando se crea una pequeña
rotura de la bicapa queda un extremo libre en contacto con el agua; los lípidos tienden a reorganizarse de forma espontánea y eliminan este extremo libre energéticamente
desfavorable. De manera que reocupan ese agujero.
El autoensamblaje deriva de ello, de manera que la micela de bicapa lipídica se forma espontáneamente por las propiedades de los lípidos.
1.1.4. MOVILIDAD
Flip-flop: cuando un fosfolípido pasa o migra de un lado a otro de la bicapa ( 1 vez/ mes). Es un movimiento energéticamente desfavorable y necesita de la
proteína flipasa.
Difusión lateral: cuando un fosfolípido intercambia su lugar con el de una molécula vecina dentro de la misma capa o lado.
Rotación: las moléculas lipídicas pueden girar alrededor de sus ejes longitudinales.
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1.1.5. ASIMETRÍA DE LA MEMBRANA
Los principales fosfoglicéridos de membrana son:
El principal esfingolípido es la esfingomielina que es neutro.
Una de las principales características de los fosfolípidos es su localización que da lugar a una asimetría de la membrana porque debido al carácter ácido o neutro se colocan mayoritariamente en la cara interna o externa:
Excepto la fosfatidilserina que sólo es interna, ya que si presenta también en la cara externa, sería señal de muerte celular (por ejemplo).
1.2. COLESTEROL
El colesterol es un esterol. Es un lípido esteroide. Su estructura básica es el esterano o ciclopentanoperhidrofenantreno (anillo esteroideo). En la molécula de colesterol se puede distinguir una cabeza polar constituida por el grupo hidroxilo y una cola apolar formada por el carbociclo y los sustituyentes alifáticos.
5 Se encuentra en pequeña cantidad en las membranas, regulando su fluidez. Es un componente celular que proporciona estabilidad a la membrana, pero un exceso puede provocar una menor fluidez.
1.3. GLICOLÍPIDOS
Sólo se presentan en la cara externa de la membrana celular. Es un componente fundamental del glicocálix.
El glicolípido más importante de la membrana es el
glicosilfosfatidinositol (GPI).
Existen dos tipos de glicolípidos:
-Cerebrósidos: el glúcido unido al lípido es un monosacárido. -Gangliósidos: el glúcido unido es un oligosacárido.
Los glicolípidos/glucolípidos son moléculas que interaccionan con el
entorno. Como normalmente, el entorno externo es acuoso son
capaces de establecer puentes o interacciones de hidrógeno, no son
puentes de hidrógeno en sí, pero semejantes. En realidad, son asociaciones –H-H-. 1.4. FLUIDEZ DE MEMBRANA
La temperatura de transición es la temperatura a la cual se produce la transición entre un estado de gel y un estado fluido.
La fluidez de la membrana depende:
Saturación y longitud de ácidos grasos. Una menor longitud de las cadenas reduce la tendencia de las colas a interaccionar entre sí y los dobles enlaces cis (insaturación) producen pliegues que dificultan
su empaquetamiento. Cuanto más largos y
saturados, menos fluidez.
Cantidad de colesterol. El colesterol estabiliza
la estructura. Por lo que, generalmente, a
mayor cantidad de colesterol, mayor cantidad de estabilidad y menor será la fluidez.
Ambiente iónico. Niveles iónicos altos ( ) disminuyen la fluidez.
Temperatura. A mayor temperatura, mayor fluidez.
1.4.1. MODELOS DE MEMBRANA
1902 OVERTON. Planteó que la membrana estaba formada por una delgada capa lipídica, basándose en las observaciones indirectas que determinaban que los compuestos liposolubles pasaban fácilmente a través de ella.
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1925 GORTER Y GRENDEL. Propusieron que las membranas de las células están formadas por una capa doble de fosfolípidos. Experimento: aislaron los fosfolípidos de una cantidad conocida de glóbulos rojos y los colocaron sobre la superficie del agua, de manera que formaron una capa y midieron el área. Encontraron que el área era el doble del de las células. Por ello, llegaran a la conclusión de bicapa.
1935 DAWSON Y DANIELLI. Propusieron que la bicapa lipídica estaba rodeada de una capa de proteínas. Para que se produjeran los intercambios, explicaron la existencia de poros.
1959 ROBERTSON. Formuló el concepto de unidad de membrana, que sugiere que todas las membranas son iguales, tanto las plasmáticas como las citoplasmáticas. Sin embargo, hay componentes singulares n las diferentes membranas.
1962 STOCKENIUS. Comprobó que todas las membranas celulares tienen una estructura trilaminar.
1965 BANGHAN. Estudió la membrana por ultramicroscopía y por criofractura. 1972 SINGER Y NICOLSON. Propusieron el modelo del mosaico fluido, el
aceptado actualmente. La estructura estudiada se basa en este modelo.
1.5. PROTEÍNAS
La proporción de las proteínas con los lípidos es de de 100. 1.5.1. CLASIFICACIÓN
A) Proteínas periféricas: están unidas por enlaces no covalentes con otras proteínas de membrana. Se liberan fácilmente de su unión.
B) Proteínas transmembrana: son aquellas que atraviesan la bicapa. Son anfipáticas, ya que tienen regiones hidrofóbicas que se sitúan en el interior y se relacionan con las colas hidrofóbicas y regiones hidrofílicas que se hallan expuestas al medio acuoso de ambos lados de la membrana.
C) Proteínas que interaccionan con la bicapa mediante uniones covalentes con los lípidos:
Unión mediante glicosilfosfatidinositol (GPI). Sólo presente en la cara externa.
Unión mediante ácido graso. Sólo presente en la cara interna. Unión mediante grupos prenilo. Sólo presente en la cara interna.
D) Proteínas que penetran parcialmente en la bicapa lipídica. Porque presentan regiones hidrofílicas que se asocian a una d las caras, externa o interna.
7 B) Las proteínas transmembranales pueden atravesar la membrana en forma de una sola
hélice α (paso único), como varias hélices (de paso múltiple) o como una lámina β enrollada (paso único).
1.5.2. UNIONES PROTEICAS (PROTEÍNAS-PRODUCTO DE PASO)
Poros de membrana: pueden disponerse como una hélice α. Enlace covalente: paso lento.
Enlace iónico: paso rápido.
1.5.3. MOVIMIENTOS
No experimentan flip-flop.
Difusión rotacional: hay proteínas que pueden rotar alrededor de un eje perpendicular a la membrana.
Difusión lateral: cuando las proteínas se trasladan lateralmente.
Ligandos multivalentes: son las sustancias que van a ser transportadas y que tienen más de una zona de unión.
Formación de caperuzas: una vez formados los agregados en la superficie de una célula capaz de moverse, son trasladados activamente a uno de los polos celulares, formando una caperuza.
Formación de patch/patching/agrupamientos: cuando los ligandos multivalentes se unen a proteínas específicas de la superficie celular, las proteínas tienden a agregarse, mediante enlaces cruzados, formando grandes grupos o patches, lo cual indica que las proteínas son capaces de desplazarse lateralmente por la bicapa.
La velocidad de difusión varía según la proteína pero generalmente es de una décima o céntima parte de la velocidad que alcanzan los fosfolípidos.
1.5.4. FUNCIONES
Transportadores: participan en el transporte de sustancias entre la cara externa e interna de la membrana.
Receptores de señales.
Endocitosis: proceso celular por el que la célula introduce moléculas grandes o partículas y lo hace invaginando la membrana plasmática. En las vesículas de endocitosis pueden verse en ocasiones una serie de proteínas (clatrinas).
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1.5.5. DISTRIBUCIÓN DIFERENTE
La membrana plasmática presenta una asimetría y es muy importante para su
funcionalidad. Esta asimetría se debe a:
Composición lipídica específica de cada hemimembrana. Glicosilación de los lípidos y proteínas de la cara externa.
Orientación específica de dominios de las proteínas transmembrana.
Proteínas localizadas específicamente en una de las dos caras de la membrana.
1.5.6. DOMINIOS
Los dominios celulares son zonas de la célula como,
por ejemplo, el dominio apical se refiere al extremo superior de la célula.
Los dominios presentes en la membrana son:
Dominios de alto rango: un dominio de gran tamaño especializado en una función.
Microdominios: son pequeños dominios:
♥ Dominios especializados en una función. ♥ Bolsas lipídicas: regiones con alta
proporción de lípidos que restringen el movimiento de lípidos y proteínas.
♥ Multímeros de moléculas receptoras: muchas moléculas receptoras en una zona para recibir multitud de señales. Aumenta la respuesta.
1.6. SÍNTESIS DE LÍPIDOS Y PROTEÍNAS
9 ♂ RER (Retículo endoplasmático rugoso): síntesis de lípidos y proteínas. En el RER, hay translocasas que
son proteínas integrales que forman un canal para que las proteínas en formación entren en la cisterna del RER.
♂ Aparato de Golgi: maduración de lípidos y proteínas.
♂ Todo este proceso tiene lugar por la vía de la
secreción constitutiva: las moléculas se secretan en forma
automática, la producción de proteínas es continuada y el producto se descarga apenas es elaborado.
1.7. GLICOCÁLIX
El glicocálix es un conjunto de cadenas de carbohidratos (glúcidos) unidos a las proteínas y lípidos de la cara externa membranal, por uniones covalentes. Estas cadenas pueden ser:
♀ Glucoproteínas y proteoglicanos secretados al exterior y colocados periféricamente;
♀ Proteoglicanos integrales de membrana anclados por fosfatidinositol. ♀ Lectinas proteínas que se unen a carbohidratos exteriores.
El glicocálix es la matriz extracelular formado por glucoproteínas y glucolípidos. FUNCIONES:
Protectora: protege a la célula.
Reconocimiento: participa en el reconocimiento entre células.
Adhesión célula-célula (selectinas). Actúan como pegamento de unión entre las células.
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BARRERA
Eléctrica Polarización
La membrana permite que se acumulen sustancias con
diferentes cargas a un lado u otro de ella. Por lo que, al
final, las cargas positivas se acumulan en la cara externa y las negativas en la cara interna. Por eso, se dice, que las células presentan polarización.
Mecánica Resistencia, elasticidad
La membrana es una barrera que proporciona propiedades mecánicas tales como la resistencia y la elasticidad.
Resistencia: capacidad para soportar tensiones sin alterar su estructura interna o
romperse.
Elasticidad: capacidad de recuperar la forma original tras desaparecer las
fuerzas que lo deformaban.
Química Aislamiento de medios
La membrana es una barrera física que aísla algunas sustancias, de forma que se encuentre la totalidad o casi la totalidad de dicha sustancia en un lado u otro de la membrana.
PERMEABILIDAD SELECTIVA (RELACIÓN)
La membrana plasmática es una membrana semipermeable que permite el paso
preferencial de ciertas sustancias presentes en una disolución frente a otras. GRADIENTE ELECTROQUÍMICO
El concepto de gradiente electroquímico es una suma de los conceptos de potencial
eléctrico y potencial químico o de concentración. Básicamente indica cuál es la
dirección en la que cambia más rápidamente la concentración y potencial eléctrico de una solución no homogénea; esto es que una sustancia se desplazará en la dirección de
la más concentrada a la menos concentrada y desde donde hay mayor potencial
eléctrico a menor potencial eléctrico.
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MECANISMO D TRANSPORTE
DIFUSIÓN SIMPLE O PASIVA Es el paso de moléculas pequeñas
hidrofóbicas apolares a través de la
membrana a favor del gradiente de
concentración, por
lo que no
comporta un gasto de energía. En este caso, las moléculas son capaces de atravesar
la membrana sin necesidad de intermediarios. DIFUSIÓN FACILITADA O ACTIVA
Es el paso de pequeñas moléculas polares a través de la membrana a favor del
gradiente electroquímico sin gasto de energía. En este caso, el tránsito es mediado por proteínas transportadoras: canales iónicos o permeasas.
Canales iónicos. Permiten un transporte rápido y selectivo ( ), a favor del gradiente de concentración. La
apertura y cierre de estos canales está regulada
por:
-Voltaje (tensión eléctrica o diferencia de potencial).
-Ligandos intracelulares o extracelulares. -Estimulación mecánica.
En las neuronas, la polarización y despolarización ocurre:
Existen otros tipos de canales como las porinas o las acuaporinas.
Permeasas. Son proteínas que
transportan de forma altamente selectiva. Experimentan cambios conformacionales. Cuando transportan una sola sustancia a favor de gradiente electroquímico, se llama uniporte. Cuando se transportan dos sustancias se llama
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co-transporte, que puede ser simporte (cuando s transportan en el mismo
sentido) o antiporte (cuando se transportan en sentidos apuestos).
TRANSPORTE ACTIVO
Consiste en el transporte de moléculas o sustancias a través de la membrana plasmática en contra de gradiente de concentración o electroquímico, por lo que supone un gasto de energía en forma de ATP.
Tipos de transporte activo:
-Directo: la proteína transportadora tiene acoplada una ATPasa, por lo que el
aporte de energía se hace directamente.
-Indirecto: en la entrada de una sustancia a favor de gradiente se acopla la entrada o salida de otra en contra de gradiente.
Normalmente, estos dos transportes se
complementan. Por transporte activo directo,
se expulsa una molécula en contra de gradiente gastando ATP. Al ir en contra de gradiente, esta molécula tiende a volver al interior celular por otra proteína transportadora. En su entrada se acopla la
entrada o salida de otra molécula en contra
de gradiente y así continuamente.
Además, existen bombas de proteínas que realicen el transporte activo.
Bombas tipo P (E1E2):
transportan . Aparecen en la membrana plasmática y retículo endoplasmático (RE).
13 Bombas tipo V (ATPasas V0V1):
transportan . Aparecen en el interior de orgánulos citoplasmáticos y en la membrana de osteclastos.
Bombas tipo F (ATPasas F0F1):
Transportan . Aparecen a nivel de la membrana mitocondrial interna.
Transportadores ABC: transportan diferentes moléculas. Aparecen a nivel de membrana plasmática y retículo endoplasmático (RE).
El transporte de sustancias en la membrana tiene unas funciones a nivel celular y otras a nivel fisiológico general:
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1. COMUNICACIÓN CELULAR
La comunicación celular consiste en que la célula sea capaz de reconocer el entorno, recibiendo señales del entorno o de otras células, y de ser capaz de producir respuestas a dichas señales. La comunicación celular asegura la adaptación de la célula que es importante para su supervivencia.
1.1. UNICELULAR
Las células unicelulares necesitan de esta comunicación celular para: localizar
nutrientes, diferenciar luz-oscuridad, detectar y eliminar tóxicos o depredadores y comunicarse con otras células.
1.2. PLURICELULAR
La comunicación en las células pluricelulares es mucho más compleja y, por ello, necesita ser coordinadas. Porque son muchos los diferentes tipos de moléculas que transmiten información entre las células de los organismos pluricelulares. La comunicación participa en el desarrollo embriológico, permitiendo la posición correcta de las células, determinar la vida o muerte, influir en la determinación-diferenciación en las distintas células específicas y en la división. También influye en el crecimiento del
organismo por regulación fisiológica y regulación dl comportamiento celular.
2. GENERALIDADES DE LAS SEÑALES CELULARES
En la comunicación celular, normalmente una molécula de señalización, la señal, es secretada por una célula. Esta molécula se une a la célula diana por una proteína presente en su membrana, llamado receptor. Esto genera una cascada de señales hasta que la célula produce una respuesta.
En el proceso de comunicación celular, podemos diferenciar:
o Puntos críticos: puntos o zonas en los que se produce el cambio en la forma de transmisión.
15 o Transducción de señal: se refiere al proceso de transformación.
En la señalización celular se producen los siguientes procesos: Emisión de una señal por secreción.
Recepción de señal. Transducción d señal.
3. MECANISMO BÁSICO DE SEÑALIZACIÓN (TRANSDUCCIÓN DE
LA SEÑAL)
Cuando las moléculas de señalización (ligandos) se unen a los receptores
transmembranales (son proteínas transmembrana) de la célula diana, se produce la transducción de la señal. Esto activa una proteína, una serie de cambios y activación de
genes. La activación de las proteínas puede dar lugar a dos consecuencias: 1. Se producen cambios en la fisiología celular y en la expresión genética.
2. Activa una cascada de señalización que amplifica la señal. Este proceso se puede ver favorecido por 2º mensajeros que se generan al producirse la unión
ligando-receptor. Esta cascada genera también cambios en la fisiología celular y
en la expresión génica.
Entre los cambios en la fisiología celular, podemos mencionar: metabolismo,
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4. TIPOS DE SEÑALIZACIÓN CÉLULA-CÉLULA
4.1. SEÑALIZACIÓN ENDOCRINA
Este tipo de señalización la realizan las células
endocrinas que son un tipo de células especializadas en la señalización que controlan el
comportamiento del organismo. Estas células
secretan sus moléculas de señalización, las
hormonas, al torrente sanguíneo, que transporta la
señal hasta la célula diana. Por lo que, su acción es
a distancia y puede actuar sobre una o varias poblaciones celulares.
4.2. SEÑALIZACIÓN PARACRINA
Este tipo de señalización actúa localmente. Las células paracrinas secretan sus moléculas de señalización, mediadoreslocales variados, que actúan sobre células del ambiente inmediato a la célula señal.
Estos mediadores locales actúan por
difusión extracelular local. Su acción es
variada (inflamación o cicatrización). Para que las señales paracrinas afecten solos a sus células dianas, es necesario que
las moléculas señal secretadas no puedan difundir muy lejos; por esta razón
generalmente son captadas rápidamente por las células diana vecinas, son destruidas
por enzimas extracelulares o son inmovilizadas por la matriz extracelular.
4.3. SEÑALIZACIÓN NEURONAL
Las neuronas tienen largas prolongaciones (axones) que entran en contacto con células
diana alejadas. Cuando se activa por señales del ambiente o de otras células nerviosas,
la neurona envía impulsos eléctricos rápidamente a lo largo de su axón; cuando uno de estos impulsos llega al extremo del axón, hace que las terminales nerviosas localizadas allí secreten
una señal química denominado neurotransmisor.
Estas señales se secretan en uniones celulares especializadas denominadas sinapsis químicas, las cuales están diseñadas de forma que aseguran que el neurotransmisor es liberado específicamente sobre la membrana postsináptica de la célula diana. Esta es la señalización sináptica.
17 Lo que hay que destacar es que hay una comunicación rápida a grandes distancias, con línea privada. Las moléculas de señalización son neurotransmisores. Su acción es
sobre células individuales.
4.4. SEÑALIZACIÓN DE CONTACTO
Esta señalización se produce por contacto directo
entre moléculas de dos células contiguas. Esto es
porque las moléculas señal permanecen unidas a la superficie de la célula señalizadora, influyendo sólo en
las células con las que entran en contacto. Las
moléculas de señal son proteínas transmembrana. Esta señalización dependiente de contacto es
importante especialmente durante el desarrollo y respuestas inmunes. Su acción es sobre células adyacentes.
4.5. SEÑALIZACIÓN AUTOCRINA
Las células también pueden enviar señales a otras células del mismo tipo, así como a ellas mismas. Esta es la señalización autocrina,
una célula secreta moléculas señal que pueden unirse a receptores de la propia célula. Esto permite una autorregulación. La señalización autocrina es más efectiva cuando se lleva a cabo
simultáneamente por varias células vecinas, por
lo que se puede utilizar para estimular a grupos
de células idénticas que tomen las mismas decisiones de desarrollo.
5. NATURALEZA DE LAS MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN
5.1. HIDROFÓBICAS
Las moléculas hidrofóbicas son capaces de difundirse a través de la membrana plasmática. Interaccionan con sus receptores en el citosol o núcleo celular.
El citosol, llamado hialoplasma, es el medio acuoso del citoplasma en el que se encuentran inmersos los orgánulos celulares.
Afectan principalmente a la transcripción de genes específicos. Dentro de estas
moléculas se incluyen:
- Hormonas esteroideas (cortisol, progesterona, estradiol y testosterona). Se sintetizan a partir de colesterol.
- Ácido retinoico. - Tiroxina.
18 Las moléculas hidrofóbicas, por lo general, tienden a mediar respuestas más duraderas ya que suelen persistir durante horas e incluso días en la sangre. Mientras que las
hidrosolubles (hidrofílicas) intervienen en respuestas cortas porque se eliminan y/o
degradan rápidamente en la sangre.
Las moléculas hidrofóbicas se unen a proteínas intracelulares. Estos receptores tienen estructuras relacionadas entre sí y constituyen la superfamilia de receptores nucleares.
5.2. HIDROFÍLICAS
Las moléculas hidrofílicas no pueden atravesar la membrana plasmática, por lo que se unen a receptores de superficie. Dentro de estas incluimos:
- Hormonas peptídicas (insulina, factores de crecimiento y glucagón).
- Pequeñas moléculas cargadas (epinefrina e histamina hormonas o neurotransmisores).
5.3. LIPOFÍLICAS
Muchos tipos de lípidos sirven como moléculas señalizadoras y se unen a receptores
de superficie celular. En este grupo incluimos a las prostaglandinas que son lípidos eicosanoides. Los eicosanoides se hidrolizan rápidamente, por lo que actúan localmente en vías de señalización autocrinas o paracrinas.
6. TIPOS DE MOLÉCULAS SEÑAL
6.1. PARA RECEPTORES DE MEMBRANA
Las moléculas de señalización para receptores de membrana
son las más numerosas.
Estas moléculas son
moléculas grandes hidrofílicas que no atraviesan las membranas. Al unirse a los receptores de
membrana, es el receptor el que se encarga de transmitir el mensaje al interior a través de la membrana. Su mecanismo de acción puede ser
lento o rápido.
6.2. PARA RECEPTORES EN EL CITOPLASMA
Las moléculas de señalización para receptores citoplasmáticos
son menos numerosas. Estas moléculas son moléculas pequeñas hidrofóbicas que son capaces de atravesar la membrana. Su mecanismo de acción puede ser rápido o lento.
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6.3. MECANISMO DE ACCIÓN
6.3.1. MECANISMO DE ACCIÓN LENTO
El mecanismo de acción lento puede llegar a
durar minutos u horas. Moléculas que actúan por
mecanismo lento son: hormonas esteroideas (cortisol, testosterona y estradiol) y hormonas
tiroideas (tiroxina). Este mecanismo de acción
suele ser utilizado para regular la expresión
génica.
Lo que ocurre es que la molécula señal atraviesa la
membrana y se une al receptor proteico que cambia su forma secundaria. El receptor en el
citoplasma sin estar unido a la señal no expone algunas secuencias de aminoácidos, pero al
activarse muestra esas secuencias y entonces es
capaz de migrar al núcleo por los poros nucleares.
6.3.2. MECANISMO DE ACCIÓN RÁPIDO
El mecanismo de acción rápido puede llegar a actuar en apenas
unos segundos. Las moléculas que actúan por este mecanismo
son: pequeñas moléculas no polares, hormonas peptídicas (insulina, factores de crecimiento y glucagón) y pequeñas
moléculas cargadas (epinefrina e histamina). Este mecanismo
de actuación suele provocar cambios en la forma y/o cambios
en el trabajo celular.
Por ejemplo, las células endotelias reciben señales de las terminaciones nerviosas, la proteína receptora hace que la célula produzca un producto que se difunde rápidamente y actúa provocando un cambio en el músculo.
El mecanismo de acción rápido es aquel que provoca la respuesta sin necesidad de
pasar al núcleo y de activas o desactivar la expresión de algunos genes. Mientras que
el mecanismo de acción lento es aquel que provoca la respuesta pasando por el
20
7. TIPOS DE RECEPTORES TRANSMEMBRANA
7.1. RECEPTORES ASOCIADOS A CANALES IÓNICOS
Los receptores asociados a canales iónicos participan principalmente en la rápida
señalización sináptica entre células excitables eléctricamente. Este tipo de señalización
está mediada por un pequeño número de neurotransmisores que abren o cierran transitoriamente un canal iónico formado por una
proteína a la cual están unidos, alterando así
brevemente la permeabilidad iónica de la membrana plasmática y modificando la
excitabilidad de la célula postsináptica. Son homólogos entre sí.
7.2. RECEPTORES ASOCIADOS A PROTEÍNAS G
Los receptores asociados a proteínas G actúan indirectamente regulando la actividad
de una proteína diana ligada a la membrana plasmática, que puede ser una enzima o un canal iónico, y que está separada del receptor. La interacción entre el receptor y la
proteína diana está mediada por una tercera proteína, llamada proteína trimérica de
unión a GTP (proteína G). La activación de la proteína diana altera la concentración de uno o más mediadores intracelulare s o la permeabilida d iónica de la membrana.
7.3. RECEPTORES ASOCIADOS A ENZIMAS
Cuando son activados por su ligando, los receptores asociados a enzimas actúan
directamente como enzimas o están asociadas a enzimas. La mayoría de ellos son
proteínas cuya estructura presenta un solo dominio transmembrana, con el lugar de unión al ligando en el exterior de la célula y el lugar catalítico en el interior.
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8. ¿CÓMO SE PUEDE REGULAR LA ACTIVACIÓN DE UNA
PROTEÍNA?
22
9. CARACTERÍSTICAS DE LA RELACIÓN SEÑAL-RECEPTOR
1.- La célula limita el número de señales que es capaz de recibir, fabricando un número limitado de receptores. Esto es necesario para evitar que la célula se sature.
2.- Distintos tipos celulares pueden presentar distintos receptores.
3.- Un mismo receptor puede aparecer en distintos tipos celulares. Diferentes células pueden responder de forma distinta a la misma molécula señal extracelular.
4.- Distintos complejos receptor-ligando pueden disparar la misma cascada de señalización.
5.- Una sola señal-receptor es capaz de desencadenar una cascada de transmisión
intracelular una o múltiples respuestas. En consecuencia, se puede
producir un cambio de forma, movimiento, metabolismo o expresión génica.
6.- Una misma señal puede interactuar con receptores diferentes originando
respuestas diferentes. Por ejemplo, la acetilcolina puede actuar sobre una célula
muscular cardíaca, célula salivar o célula muscular esquelética.
7.- La respuesta a una señal puede ser una nueva señal extracelular que actúe sobre otra población celular.
23 8.- Varias señales externas pueden actuar juntas sobre una sola célula. La
respuesta celular es diferente a la esperada como suma de respuestas a cada señal. Se produce una interacción de señales de transmisión intracelular y la célula se encarga de modular las respuestas.
Por ejemplo, en una célula embrionaria puede:
9.- Un número pequeño de señales puede ser utilizado en combinaciones diferentes para controlar de manera compleja el comportamiento celular.
10.
ELABORACIÓN DE LA RESPUESTA
1. Primero se tiene que reconocer la señal por el receptor. Se producirá la primera
transducción que generará una señal intracelular.
2. Se producirá una o varias transducciones múltiples en las que se generan moléculas señalizadoras intracelulares.
24
11.
FUNCIONS DE LAS MOLÉCULAS DE TRANSDUCCIÓN
INTRACELULAR
1. Transferencia física de la señal.
2. Transformación molecular de la señal. La proteína transductora convierte la señal en una forma diferente.
3. Amplificación de la señal recibida. 4. Distribución de la señal recibida.
Paralelo: una señal genera diferentes señales que llevan a provocar la misma respuesta. Divergente: una señal genera
diferentes señales que provoca distintas respuestas.
5. Modulación: la propia modulación forma parte del título.
12.
SEÑALIZACIÓN INTRACELULAR
Las señales son recibidas por los receptores, tanto los asociados a las proteínas G como
los asociados a enzimas. Estos receptores pueden activar dos tipos de moléculas:
Moléculas de pequeño tamaño (GMPc, AMPc y ).
Moléculas de gran tamaño (proteínas). Estas pueden actuar como interruptores químicos o bien como mensajeros.
Los interruptores químicos pueden:
Depender de fosforilación:
En este caso, la proteína se activa fosforilándola con un fósforo del ATP (este pasa a ser ADP), pero no se une al ATP. Así una vez activado, se produce la salida de la señal, desfosforilándose la proteína (es decir, perdiendo el fósforo del ATP que lo cedió) y así vuelve a su forma inactiva.
Depender d proteínas de unión a GTP:
Ente caso, la proteína inactiva está unido a un GDP. Para activarla, el GDP se separa y se une un GTP a la proteína. De esta forma se activa la proteína. Una vez se produce la salida de señal, se desfosforila el GTP convirtiéndose en GDP e
inactivándose la proteína.
Generalmente, estas proteínas causan la fosforilación de otras proteínas, generando una cascada de fosforilaciones.
25
13.
RECEPTORES INTRACELULARES
Los receptores intracelulares son capaces de detectar las siguientes señales hidrofóbicas:
glucocorticoides, mineralocorticoides, esteroides sexuales, hormonas tiroideas, derivados del retinol y la vitamina D.
14.
FENÓMENO DE ADAPTACIÓN
Normalmente, cuando las células y los organismos responden a algún estímulo, pueden
detectar el mismo porcentaje de variación de la señal en una gama muy amplia de intensidades de estímulo. A nivel celular, esto requiere que las células diana sufran un proceso de adaptación o de sensibilización, mediante el cual su respuesta va
disminuyendo cuando se halla expuesta a un estímulo durante un período prolongado de tiempo.
A) A menudo, después de que una hormona o factor de crecimiento se haya unido a
su receptor, son ingeridos por la célula por endocitosis mediada por receptor y
liberados a los endosomas. La mayoría de los receptores descargan su ligando
en el ambiente ácido de los endosomas y se reciclan de nuevo hacia la
membrana, mientras que el ligando es transferido a los lisosomas y es
degradado.
B) En ocasiones, las proteínas receptoras no se liberan de su ligando y acaban en
los lisosomas, donde son degradados con el ligando.
Estos mecanismos se conocen como regulación por disminución del número de
26 C) Frecuentemente en la adaptación de la célula diana participa, además de la lenta
regulación por disminución del número de receptores, una rápida fosforilación
del receptor inducida por el ligando.
D) Se conocen casos en los que la adaptación de la célula diana se produce por
modificación de una proteína G trimérica. Esto hace que se inhiban otras
acciones subsecuentes disminuyendo la actividad.
E) En ocasiones la desensibilización se puede provocar por la producción de un inhibidor que bloquea el proceso de transmisión.
27 La endocitosis es un proceso de captación e incorporación intracelular de sustancias o
partículas extracelulares. En este proceso, la membrana plasmática se invagina, luego
se estrangula formándose así la vesícula endocítica que contiene el material o partículas ingeridas. Existen dos tipos de endocitosis: pinocitosis, implica la ingestión de fluidos y de solutos vía pequeñas vesículas (es decir, “la acción celular de beber”); fagocitosis (“la acción celular de comer”) es la ingestión de grandes partículas mediante grandes vesículas llamadas fagosomas.
1. VÍAS ENDOCÍTICAS O RUTAS ENDOSOMALES
Las vesículas endocíticas pueden tener destinos diferentes:
1) Reciclaje.
2) Degradación para la digestión o utilización de sus materiales.
3) Transcitosis, que es el proceso de transporte de sustancias de un dominio a otro de la célula.
Para explicar las vías endocíticas, vamos a describir el proceso general:
Primero se tiene que producir el reconocimiento de los ligandos que se incorporan al citoplasma por vesículas endocíticas. Estas vesículas se dirigen hacia los endosomas
tempranos. Los endosomas tempranos forman un compartimento que actúa como la
estación principal de clasificación en la ruta endocítica. En el ambiente ácido del endosoma primario, muchos receptores internalizados cambian su conformación y
liberan su ligando. Después, los receptores serán reciclados, es decir, volverán a la
membrana plasmática por vesículas de reciclado.
Algunos científicos consideran que existe un endosoma de reciclado aparte del endosoma temprano.
28 El endosoma temprano
clasifica los productos
según su función y los
envía a sus
correspondientes destinos. Además, en los endosomas tempranos se producen
vesículas de transporte que contienen sustancias que se transportarán a un dominio celular (es decir,
el proceso de transcitosis). Aparte, del endosoma temprano también se
producen cuerpos
multivesiculares que contienen las sustancias que serán degradadas.
Los cuerpos
multivesiculares se desplazan por el citoplasma por las proteínas de microtúbulos para llegar finalmente al
endosoma tardío. El endosoma tardío es un conjunto de cisternas a las que llegan
productos para el estudio o la degradación.
De la red transgolgi (aparato d Golgi) se envían vesículas al endosoma tardío con las
enzimas inactivas. Así una vez, los materiales endocitados que llegan a los endosomas
tardíos se mezclan con hidrolasas lisosómicas. Así los endosomas tardíos se convierten en lisosomas secundarios o fagolisosomas. Estos lisosomas se encargan de llevar a cabo la digestión celular.
Del endosoma tardío salen otras vesículas hacia el aparato de Golgi, de forma que se renuevan proteínas.
Una vez producida la digestión celular, el lisosoma secundario forma un lisosoma
terciario conocido como cuerpo residual, en el que quedan los restos metabólicos que
la célula no puede utilizar. Estos cuerpos residuales se pueden exocitar y en otros no. Un ejemplo, es que al no exocitarse pueden aparecer los llamados gránulos de
lipofucsina que aparecen en las neuronas.
Los exoxomas son vesículas que se expulsan al exterior.
Los cuerpos residuales pueden indicar el nivel de salud y edad del individuo. Los cuerpos residuales ocupan sitio y ello puede provocar menor movilidad muscular. A
29 mayor cantidad de gránulos de lipofucsina (cuerpos residuales), más viejas son las neuronas.
2. SEÑALIZACIÓN ENTRE MEMBRANAS ENDOSOMALES
Para asegurar la llegada de las vesículas de endocitosis a sus correspondientes zonas, en este caso, primero a los endosomas tempranos también debe producirse una
comunicación intracelular y de reconocimiento.
Para ello, la vesícula de endocitosis presenta en su membrana dos tipos de proteínas:
proteínas Rab (se encuentra unida a la membrana por el exterior) y las proteínas v-SNARE (están en contacto con el interior de la membrana del vesículo de endocitosis,
atraviesa la membrana y en contacto con el citosol). Por otro lado, los endosomas tempranos presentan unas proteínas capaces de reconocer estas proteínas. Primero se reconocen las proteínas Rab y luego la proteína v-SNARE es reconocida por una
proteína t-SNARE. Las proteínas v-SNARE y t-SNARE tiran de la v-SNARE hasta que
30 Una vez producida la fusión, como el endosoma temprano presenta un medio más ácido
se libera el ligando y la proteína receptora se localiza en una zona donde se acumula.
Una vez acumulados, los receptores vuelven a la membrana plasmática.
En el endosoma tardío no se produce el reconocimiento de las proteínas Rab y las proteínas v-SNARE y esto es porque no posee estas proteínas de reconocimiento. Así se evita que las vesículas de endocitosis se fusionen con el endosoma tardío antes de pasar por el endosoma temprano.
3. TIPOS DE ENDOCITOSIS
Existen dos tipos de endocitosis:
3.1. PINOCITOSIS
Es la ingestión de fluidos y moléculas de diferentes tamaños por pequeñas vesículas pinocíticas que son vesículas pinocíticas. A su vez, hay varios tipos de pinocitosis:
Pinocitosis dependiente de clatrina (100-150nm)
Pinocitosis mediada por caveolinas Potocitosis (50-90nm) Pinocitosis independiente de clatrina y caveolas ( Macropinocitosis (0,5-5nm)
3.2. FAGOCITOSIS
Es la ingestión de partículas de gran tamaño formándose vesículas de gran tamaño, las vesículas de fagocitosis se llaman fagosomas.
31 - Además, participa en los fenómenos de adaptación celular ya que participa en
procesos de secuestro de receptores para desensibilizar a la célula.
5. TIPOS DE PINOCITOSIS
5.1. ENDOCITOSIS DE VESÍCULAS REVESTIDAS DE CLATRINA
Una vez que se reconoce el ligando, esto actúa como una señal que moviliza a la
clatrina hacia la zona del receptor. A su vez, cuando se acerca la clatrina se produce
también una localización de los receptores en esa zona mayor. Esto permite aumentar
la eficacia.
Así se va formando una vesícula endosómica. La vesícula se separa de la membrana porque la proteína dinamina estrangula la zona de unión. Esta vesícula interioriza en el citosol y pierde el revestimiento de clatrina. Las vesículas de endocitosis que se forman así se llaman vesículas revestidas de clatrina.
Cerca de la membrana hay una mayor concentración de calcio y eso genera una
afinidad por el ligando. Sin embargo, cerca o mejor dicho más interior del citosol, la
concentración de calcio es menor eso hace que las clatrinas pierdan su afinidad y se separen de la vesícula.
5.2. ENDOCITOSIS DE VESÍCULAS REVESTIDAS DE CAVEOLINA
Además de las vesículas de clatrina, existe un mecanismo mediante los cuales las células pueden formar vesículas de pinocitosis. Una de estas vías se inicia en lacaveolas, reconocidas originalmente por su capacidad para transportar moléculas a
través de las células endoteliales, que forman la superficie interna de los vasos sanguíneos. La proteína estructural mayoritaria es la caveolina, una proteína integral de membrana de paso múltiple de una familia heterogénea de proteínas. Las caveolas son capaces de invaginarse y concentrar proteínas de transporte gracias a la composición lipídica de la membrana caveolar.
32 Este tipo de endocitosis se llama potocitosis. La potocitosis suele generarse en las balsas
lipídicas por acción de las caveolinas. Las
balsas se invaginan como si fuera por
gemación de la membrana. Además, las
caveolinas evitan la fusión prematura, es decir, mantienen a la vesícula unida a la membrana para evitar su fusión prematura con los endosomas tempranos. El desplazamiento de las vesículas se produce por interacción
con los microtúbulos.
Sigue siendo un misterio cómo el material endocitado mediante vesículas derivadas de caveolas puede alcanzar tantos destinos diferentes en el interior de la célula. Por potocitosis se incorporan componentes de
membrana, colesterol, ácido fílico, albúmina, toxinas y virus.
Además, se puede producir la Transcitosis.
5.3. PINOCITOSIS INDEPENDIENTE DE CLATRINA Y CAVEOLINA
Es una endocitosis persistente con bloqueo de clatrina y caveolina. Es un tipo deendocitosis indiscriminada de distintos componentes de membrana plasmática. Este
tipo de endocitosis es para la compensación de tasa, es decir, equilibra las cantidades
de moléculas de la membrana para la realización de cada función. Además, es una
forma de controlar la relación entre el volumen y la superficie celular.
Se desconoce cuál es el mecanismo de selección de moléculas. Tampoco se conoce si se trata de un proceso regulado o no.
Estas vesículas que se forman se dirigen a los endosomas tempranos.
5.4. MACROPINOCITOSIS
Consiste en la incorporación de grandes cantidades de fluido extracelular. Se produce una evaginación de la superficie celular a modo de ola, formándose así
macropinosomas. Para la evaginación de la superficie participan filamentos de actina y miosina. La macropinocitosis permite una renovación de la membrana plasmática y,
33
6. RECICLAJE VS DEGRADACIÓN EN LA ENDOCITOSIS MEDIADA
POR RECEPTOR
6.1. RECEPTOR RECICLADO Y LIGANDO DEGRADADO
La mayor parte del colesterol se transporta en la sangre unido a proteínas, formando unas partículas conocidas como lipoproteínas de baja densidad (LDL). Cuando la célula necesita colesterol para la síntesis de membranas, produce proteínas receptoras
de LDL y las inserta en su membrana plasmática. Una vez en la membrana, los
receptores de LDL se difunden hasta asociarse con depresiones revestidas de clatrina que se hallan en proceso de formación. Dado que las depresiones revestidas se separan constantemente de la membrana formando vesículas revestidas, cualquier partícula de
LDL que se halle unida a los receptores en las depresiones revestidas es rápidamente internalizada. Después de desprenderse de su cubierta de clatrina, las vesículas de
endocitosis liberan su contenido en los endosomas tempranos. Una vez dentro, los receptores se separan del LDL. Los receptores se reciclan retornando a la membrana, mientras que los LDL son hidrolizados dando lugar a colesterol libre.
6.2. RECEPTOR Y LIGANDOS RECICLADOS
El receptor de transferrina sigue una ruta de reciclaje y también su ligando. La
transferrina es una proteína soluble que transporta el hierro en la sangre. El receptor
de la transferrina de la superficie descarga la transferrina, con el hierro unido, en los
endosomas tempranos en procesos de endocitosis mediada por receptor. La
transferrina libera el hierro en los endosomas tempranos. Las transferrinas libres de hierro (apotransferrinas) permanecen unidas a su receptor. El complejo
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6.3. RECEPTOR Y LIGANDO DEGRADADOS
El EGF (factor de crecimiento epidérmico) es una proteína de señalización extracelular pequeña que estimula la división de las células de la epidermis y de otros tipos celulares. A diferencia de los receptores LDL, estos receptores únicamente se acumulan
en depresiones revestidas después de haber unido EGF y la mayoría no se reciclan sino
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6.4. TRANSCITOSIS
7. FAGOCITOSIS
La fagocitosis es una forma especial de endocitosis en la que se ingieren grandes partículas, tales como microrganismos y células muertas, a través de grandes vesículas d endocitosis llamados fagosomas.
7.1. QUIMIOTAXIS
La quimiotaxis es la propiedad de desplazamiento celular en una dirección determinada, siguiendo un gradiente de concentración química.
Los factores quimiotácticos (que producen la quimiotaxis) son:
péptidos (en humanos, el complemento C5, en bacterias péptidos formilados), citotoxinas bacterianas, mediadores de la
inflamación (leucocitos, células
tumorales y células infectadas por virus) y proteínas desnaturalizadas (albúmina, inmunoglobulina G, surfactante pulmonar).
Los inhibidores de la quimiotaxis son: - Bacterianos proteasas (ASLO)
- Humanos MIF (factor inhibidor de la migración) - Químicos Hidrocortisona y ácido acetilsalicílico
36
7.2. OPSONIZACIÓN
La opsonización es la unión de la membrana a la partícula para englobarla con
pseudópodos. Para ello, se utilizan receptores móviles en fase fluida.
Existen dos tipos de receptores:
Inmunológicos (Receptores Fe-Ig, receptores linfocinas y receptores -IFN). No inmunológicos (Receptores hormonas y receptores proteínas (transferrina,
CGF y lipoproteínas)).
La opsonización se puede inhibir debido a la falta de ligando a por poca movilidad de
receptores.
7.3. INTERIORIZACIÓN
Consiste en el cierre de pseudópodos sobre la
partícula por mecanismo de cremallera, para ello
recibe una señal para la puesta en marcha de:
Contracción de filamentos de actina y
miosina (inhibición con citocalasina B).
Síntesis rápida de proteínas de membrana en
el sistema vacuolar.
Reciclaje rápido de receptores (inhibición con cloroquina). Estallido respiratorio de la fagocitosis:
o Consumo de una cantidad importante de ATP por transporte. o Mecanismo oxidativos.
7.4. DIGESTIÓN
Es la degradación del material endocitado en la zona de endosomas tardíos. Para ello se produce el transporte de
vesículas por microtúbulos hasta la zona perinuclear en los
endosomas tardíos. Se fusionan los lisosomas primarios y los
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hidrolíticas que supone un gran consumo de energía por mitocondrias y peroxisomas.
La velocidad e intensidad de la digestión depende de la naturaleza del material
ingerido y de la actividad y especificidad de hidrolasas.
La digestión puede ser de dos tipos:
♥ Completa Se generan sustancias de bajo peso molecular que la célula puede incorporar al citosol.
♥ Incompleta Se forman
cuerpos residuales. Estos cuerpos pueden
tener dos destinos:
Permanecer en el
citoplasma a lo largo del envejecimiento
celular.
Formar exoxomas que serán expulsados al exterior celular.
8. EXOCITOSIS
Es un proceso inverso a la endocitosis en el que se transportan sustancias del interior
celular al exterior de la célula. Las diferentes sustancias transportadas por exocitosis
son: materiales reducidos a cuerpos densos, inertes, de variada composición y
rodeados de membrana. Existe un caso especial en el que las células presentadoras de
Ag.
9. PARASITACIÓN
Existen microrganismos patógenos que son capaces de aprovechar la endocitosis para invadir células de un organismo. En este caso, el microrganismo ataca a la célula
provocando que la reconozca. Invade a la célula y penetra (invadiendo) en forma de
vesículas de endocitosis hasta que llega a los endosomas tempranos. Ahí, el microrganismo se replica hasta que se liberan.
En este caso, el microrganismo patógeno invade la célula formando vesículas de endocitosis. Esas vesículas pueden tener tres destinos:
1) El microrganismo rompe la membrana de la vesícula y escapa o se libera. 2) Previene la fusión del endosoma con los lisosomas y se reproduce.
3) Se unen los lisosomas a los endosomas tardíos, formándose un fagolisosoma y los microrganismo patógenos son capaces de sobrevivir en ellos.
39 LECCIÓN 5: FUNCIONES DE LA MEMBRANA II: UNIONES DE
MEMBRANA
Como ya hemos visto, la membrana lleva a cabo las siguientes funciones: Actúa como barrera: eléctrica, mecánica o química
Lleva a cabo funciones de relación: • Permeabilidad selectiva: ∙ Gradiente electroquímico ∙ Mecanismos de transporte ∙ Endo-exocitosis • Anclaje externo ∙ Célula-matriz extracelular • Anclaje interno ∙ Movimiento ∙ Posiciones • Receptor transmisor
En esta lección nos vamos a centrar en los 2 tipos de anclaje arriba indicados.
Introducción Las células necesitan a sus congéneres a lo largo de toda su existencia para realizar sus funciones y, así, sobrevivir en organismos pluricelulares. Para ello tiene que reconocer el ambiente que la rodea y establecer una relación con las células adyacentes por medio de puentes de unión, lo cual depende de una serie de proteínas transmembrana + proteínas intermediarias de unión al citoesqueleto, que van a ser las encargadas de llevar a cabo la adhesión, dándose luego una transmisión de información entre células. Es decir, el reconocimiento entre células da lugar a la adhesión (proceso selectivo) y con ello a la comunicación celular. La capacidad de asociación entre células se puede dar por medio de uniones transitorias o permanentes. Es esta capacidad de asociación celular lo que confiere integridad al organismo.
1) Moléculas de adhesión célula‐célula y/o célula‐matriz extracelular
Clasificación - Cadherinas - Selectinas
- Superfamilia de las Inmunoglobulinas - Integrinas
Interacción
- Unión con uno o varios ligandos
- Homotípica (homofílica) → cadherinas, superfamilia Igs (se unen solo a moléculas de su mismo grupo)
- Heterotípica → selectinas, integrinas, superfamilia Igs (se unen a grupos que son diferentes)
- Dependientes de Ca2+ → cadherinas, selectinas, integrinas
- Interacción con componentes del citoesqueleto → cadherinas e integrinas - Capacidad para activar rutas de señalización intracelular
40 Expresión - Diferencial en células - Constitutiva o inducida - Actividad regulada 2) Uniones celulares
- Uniones estrechas (uniones íntimas o de oclusión) - Uniones adherentes o de anclaje célula‐célula - Uniones de comunicación
- Uniones adherentes o de anclaje célula‐matriz extracelular
1)
MOLÉCULAS DE ADHESIÓN1.1. CADHERINAS: Son proteínas transmembrana que relacionan el citoesqueleto de dos células contiguas.
1.1.1. Características:
• La mayor parte de las cadherinas son glucoproteínas con un solo dominio transmembrana. Se asocian en la membrana constituyendo dímeros o
grandes oligómeros. Es decir, son glicoproteínas con subunidades similares repetidas en serie en el dominio extracelular. Entre cada par de repeticiones se localizan sitios de unión para el Ca2+. Presenta una porción interna con el C-terminal intracitoplasmático y un extremo N-terminal para unirse a otras moléculas. Para funcionar tienen que ir unidos dos dímeros.
• Presentan uniones homofílicas muy estables, dependientes de Ca2+. • Las cadherinas constituyen las principales moléculas de adhesión que mantienen las células embrionarias (células L) unidas entre sí durante los primeros estadios embrionarios.
1.1.2. Clasificación
Las cadherinas se clasifican en clásicas y no clásicas. El conjunto de estos dos tipos de cadherinas constituye la superfamilia de las cadherinas. Las cadherinas clásicas fueron denominadas en función de los principales tejidos en que se localizaron: así, la
E-cadherina se hallaba en muchos tipos de células epiteliales; la N-E-cadherina en neuronas, en fibras musculares y en el cristalino (principalmente en neuronas); la P-cadherina en células placentarias; y la VE-cadherina en el endotelio; aunque cualquiera de ellas puede encontrarse en otro tejido. Presentan cierta homología en sus dominios extra e
intracelulares. Las cadherinas no clásicas agrupan proteínas con capacidad adhesiva reconocida, como las cadherinas desmosómicas (encargadas de las uniones llamadas desmosomas) con localización principal en la piel, que se subdividen, a su vez, en desmogleínas y desmocolinas; o las protocadherinas, localizadas en las neuronas,
llevando a cabo sinapsis químicas. Las protocadherinas se están estudiando en la actualidad ya que nos podrían dar información acerca del grado de madurez de una neurona, puesto que las cadherinas se presentan en una de sus fases, hasta que la neurona pasa a una fase más evolucionada.
1.1.3. Tipos de unión
• Uniones adherentes (Zonula adherens): formadas por cadherinas clásicas (aunque éstas, también trabajan en las no adherentes). Las uniones adherentes comunican los haces de actina de una célula con haces similares de células vecinas.
• Desmosomas (Macula adherens): formadas por cadherinas no clásicas. Los
