COMUNICACIÓN CELULAR: PRINCIPIOS GENERALES

BIOLOGÍA

COMUNICACIÓN CELULAR

INTRODUCCIÓN

La células individuales, al igual que los organismos pluricelulares,necesitan percibir su medio y responder a él. Una célula, debe ser capaz de localizar nutrientes, diferenciar entre la luz de la oscuridad, y evitar tóxicos y depredadores. Si una célula de este tipo tiene alguna forma de “vida social”  debe ser capaz de comunicarse con otras células.  En un organismo pluricelular, la forma de comunicación es muy compleja. Las células deben interpretar las numerosas señales que reciben de otras células para poder coordinar sus comportamientos.

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COMUNICACIÓN CELULAR: PRINCIPIOS GENERALES

La información puede ingresar de diferentes formas y con frecuencia, la comunicación implica la conversión de las señales que transportan esa información de una forma a otra, a este proceso de conversión de información se le denomina transducción de señales.

En una comunicación típica entre células, la célula señalizadora produce un tipo de molécula señalizadora que es detectada por la célula diana,  la mayoría de las células animales, envían y reciben señales, y por tanto,pueden actuar como células señalizadoras y como células diana. La células diana tienen  proteínas receptoras que reconocen y responden en forma específica a la molécula señalizadora. La transducción de la señal comienza cuando la proteína receptora de una célula diana recibe una señal extracelular y la convierte en señales intracelulares que modifican el comportamiento de la célula.

SEÑALES LARGAS Y CORTAS

Las células de los organismos pluricelulares cuentan con centenares de moléculas extracelulares en el envío de señales: proteínas, péptidos, aminoácidos, nucleótidos, esteroides, derivados de ácidos grasos, o incluso gases disueltos, pero solo tienen unos pocos estilos básicos de comunicación que transmiten el mensaje. En los organismos pluricelulares, el estilo más “conocido” de comunicación consiste en transmitir la señal a todo el cuerpo secretando moléculas señalizadoras en el torrente sanguíneo. A las moléculas señalizadoras utilizadas de esta manera se le llaman hormonas,  y las células que producen hormonas se denominan células endocrinas.

El proceso conocido como señalización paracrina  las moléculas señalizadoras, en lugar de entrar al torrente sanguíneo difunden en forma local a través del fluido extracelular y permanecen cerca de las células que las secreta. Así actúan como mediadores locales sobre las células cercanas. En algunos casos las células pueden responder a mediadores locales que producen ellas mismas , una forma de comunicación paracrina denominada señalización autocrina

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Otro tipo de comunicación es la señalización neuronal. Al igual que las células endocrinas, las células nerviosas pueden enviar mensajes a largas distancias. Sin embargo, en el caso de la señalización neuronal, el mensaje no se transmite de manera amplia, sino que se envía de manera rápida  específica a las células diana individuales a través de líneas privadas.

Una cuarta forma de comunicación intercelular denominada señalización dependiente del contacto es mediada por señales, no requiere de la liberación de una molécula secretada. En cambio, las células entran en contacto físico directo a través de las células señalizadoras alojadas en la membrana plasmática de la célula señalizadora y las moléculas receptoras incluidas en la membrana plasmática de la célula diana.

RESPUESTA A LAS SEÑALES, MEMORIA CELULAR Y ACTUAL

Una célula típica de un organismo pluricelular está expuesta a centenares de moléculas señalizadoras diferentes de su medio. Estas moléculas pueden estar libres en el fluido extracelular, incluidas en la matriz extracelular en la que se encuentran la mayoría de las células o unidas a la superficie de la células vecinas. Cada una debe responder en forma selectiva a esta mezcla de señales, ignorando a algunas de ellas y reaccionando a otras, de acuerdo con su función especializada.

La respuesta de una célula a una molécula señalizadora depende, en primer lugar de que tenga una proteína receptora o receptor, para esa señal. Por lo general cada receptor es activado por solo un tipo de señal. Sin el receptor adecuado la célula no captará la señal y no responderá a ella. Al producir solo un grupo limitado de miles de receptores posibles, la célula restringe los tipos de señales que pueden afectarla.

Por supuesto, una pequeña cantidad de moléculas de señalización extracelular pueden modificar el comportamiento de la célula de muchos modos. Pueden alterar la forma de la célula, sus movimientos, su metabolismo, expresión génica o una combinación de estas características.

La señal de un receptor de la superficie celular se suele transmitir al interior de la célula diana mediante una series de moléculas de señalización intracelular.  que actúan consecutivamente y, por último, modifican la actividad de las proteínas efectoras, que afectan despues el comportamiento de la célula. Este mecanismo de transmisión intracelular y las proteínas efectoras intracelulares sobre la que actúan varían entre los distintos tipos de células especializadas, de manera que cada tipo celular responde a la misma señal de distintas maneras.

Una célula típica tiene muchas clases de receptores.Esta variedad hace que la célula sea sensible a muchas señales extracelulares diferentes y permite que una cantidad relativamente pequeña de moléculas señalizadoras, utilizadas en distintas combinaciones, ejerce control sutil y complejo sobre el comportamiento celular.

Estas combinaciones de señales pueden provocar respuestas que son diferentes a la suma de los efectos que cada señal desencadenaría por sí misma de manera que la presencia de una señal puede modificar las respuestas a otra.Una  combinación de señales posibilitará la supervivencia de la célula en cambio en ausencia de estas la mayoría de las células animales están programadas para autodestruirse.

Señales rápidas o lentas 

El tiempo que se tomó una célula para responder  a una señal extracelular puede variar mucho según lo que deba suceder una vez recibido el mensaje. Algunas señales extracelulares actúan con rapidez un ejemplo es la acetilcolina esta respuesta rápida se debe a que la señal afecta la actividad de las proteínas y otras moléculas que ya están presentes dentro de la célula diana y que aguardan órdenes de movilizarse. también están las células de señal lenta un ejemplo claro es el crecimiento y división  de la célula esto se debe a que la respuesta esta señal extracelular requiere cambios de la expresión genética y producción de nuevas proteínas

Hormonas que atraviesan la membrana plasmática y se unen a receptores intracelulares

 las moléculas de señalización extracelular pertenecen a dos clases; la primera y la más amplia corresponde a moléculas que son demasiado grandes o demasiado hidrófilas para atravesar la membrana plasmática de la célula diana dependen de receptores de la superficie de la célula diana para transmitir sus mensajes a través de la membrana. La segunda clase y la más pequeña consiste en moléculas lo suficientemente pequeñas o hidrófobas como para deslizarse con facilidad a través de la membrana plasmática una vez en el interior estas moléculas señalizadoras suelen activar enzimas o unirse a proteínas receptoras intracelulares que regulan la expresión génica.

 una clase importante de moléculas señalizadora que dependen de proteína receptores intracelulares son las hormonas esteroides y las hormonas tiroideas las cuales se unen a moléculas hidrófobas que atraviesan la membrana plasmática de la célula Diana y se unen a proteínas receptoras localizadas en el citosol o en el núcleo.

Los receptores nucleares se llaman así porque al ser activados por la unión de la hormona actúan como reguladores de la transcripción en el núcleo algunos ejemplos son los receptores citosolicos como nucleares.

Los receptores nucleares suelen estar presentes en una forma inactiva en las células no estimulados. cuando se une una hormona el receptor presenta un gran cambio conformacional que activa la proteína lo que le permiten promover o inhibir la transcripción de genes bien específicos. Todo hormona se une una proteína receptora distinta y cada receptor actúa sobre un conjunto diferente de sitios reguladores del DNA;una hormona dada regula en general diferentes grupos de genes en distintos tipos celulares lo que provoca diferentes respuestas fisiológicas en distintos tipos de células Diana.

La pérdida de los receptores nucleares y las hormonas pueden tener consecuencias  sustanciales.

gases disueltos atraviesan la membrana plasmática y activan directamente enzimas intracelulares

algunos gases disueltos pueden deslizarse a través de la membrana hacia el interior de la célula y regular  la actividad determinadas proteínas intracelulares. este enfoque directo permite que las señales modifiquen las células en unos pocos segundos o minutos.

las celulas endoteleales -células aplanadas que revisten todos los vasos sanguíneos- liberan NO en respuesta a la estimulación de las terminaciones nerviosas.El efecto NO  sobre los vasos sanguíneos explica la acción de la nitroglicerina, relaja rápidamente los vasos sanguíneos con la consiguiente reducción de la carga de trabajo al corazón.

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