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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA
FACULTAD DE MEDICINA
ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA
“MECANISMOS DE COMUNICACIÓN CELULAR EN EL FUNCIONAMIENTO DE
CÉLULAS HEPÁTICAS”
Curso: Biología Celular y Genética Asesora: Mg. Katherine Fernández Pinto INTEGRANTES: ● Pacheco Marquez Cristhian Kevin ● Panta Catasi, Milber Adolfo ● Paz Llave, Junior Bryan ● Pinto Suarez, Marco Antonio ● Portillo Giron, Mirella Carolina ● Quispe Pachari, Arnold Gabriel ● Ramos Flores, Carla Mercedes ● Sahuanay Quispe, Andreé Freddy ● Silva Mamani, Magli Nichol ● Ura Mamani, Orlando ● Valdivia Mendoza, Nicolas Paolo ● Vallejos Rivas, Moises Fernando ● Velarde Galindo, Ayrton Joel ● Vergel Chile, Nicolas Alonso ● Yana Álvarez Aldahir Rafael ● Yucra Mamani, Alejandra Aracely AREQUIPA - PERÚ
ÍNDICE
- I. INTRODUCCIÓN - II. OBJETIVOS
- III. MARCO TEÓRICO
- Membrana plasmática
- 1.1. Generalidades
- 1.2. Composición molecular de la membrana
- 1.2.1. Lípidos de Membrana
- 1.2.2. Proteínas de Membrana
- 1.2.3. Glúcidos de membrana
- 1.3. Arquitectura Molecular de la membrana
- 1.4. Propiedades de la membrana plasmática
- 1.5. Funciones de la membrana plasmática
- 1.6. Transporte a través de la membrana plasmática
- 1.6.1. Transporte pasivo
- 1.6.2. Transporte activo
- Comunicación celular
- 2.1. Tipos de Comunicación celular
- 2.1.1. Intracrina
- 2.1.2. Autocrina
- 2.1.3. Yuxtacrina
- 2.1.4. Paracrina
- 2.1.5. Endocrina
- 2.1.6. Neuroendocrina
- 2.2. Medios de comunicación celular
- 2.2.1. Señales o ligandos
- 2.2.2. Receptores de la membrana plasmática
- 2.3. Fases de la comunicación celular
- 2.3.1. Primera fase o fase Intercelular
- 2.3.2. Segunda fase o fase Intracelular
- 2.4. Propiedades de la comunicación celular
- Comunicación intercelular en células hepáticas
- 3.1. La célula hepática
- 3.1.1. Captación de solutos
- 3.1.2. Procesos secretores.
- IV. CONCLUSIONES
- V. BIBLIOGRAFÍA
II. Objetivos: Objetivo General: ● Analizar los mecanismos de comunicación celular en el funcionamiento de las células hepáticas. Objetivos Específicos: ● Describir la ultraestructura, función y componentes de la membrana plasmática que permitirán los diferentes mecanismos de comunicación celular. ● Diferenciar los tipos de comunicación intercelular. ● Identificar los mecanismos de comunicación celular relacionados a las células hepáticas.
III. Marco Teórico.
1. Membrana plasmática. 1.1. Generalidades. Es una cubierta que envuelve y delimita a la célula separando el medio extracelular del medio intracelular, lo cual permite que se establezcan condiciones fisicoquímicas que propician el desarrollo de mecanismos de síntesis y replicación de moléculas clave en los procesos que hoy sustentan la existencia de todas las células; por lo tanto, de todos los seres vivos (4). Cabe destacar que sin membrana no existirían células, debido a que actúa como una barrera que protege y separa al contenido celular del medio externo, además permite el ingreso de moléculas necesarias para la célula y la excreción de productos de desecho que son dañinos para ellas (5). Gracias a la membrana las células tienen la capacidad de interactuar con otras células y/o con el ambiente que las rodea, se reconocen entre sí y mantienen vínculos de unión con otras células y con el medio extracelular cuando es necesario (5). La membrana plasmática es muy delgada, mide de 7 a 10 nanómetros (nm) de grosor, por lo que no puede ser visualizada con el microscopio óptico, pero sí con el microscopio electrónico. La membrana plasmática consta de una bicapa lipídica en la cual están inmersas diversas proteínas (ver figura 1). Esta bicapa lipídica constituye la ultraestructura básica de la membrana y actúa como barrera relativamente impermeable al paso de la mayoría de las moléculas hidrosolubles; las moléculas proteicas, que normalmente se hallan dispuestas en la bicapa lipídica, actúan como mediadores o facilitadores de casi todas las funciones de la membrana, ya sea transportando moléculas
enlace se dice que la cadena es insaturada, esto es muy importante porque le confiere mayor fluidez a la bicapa. Ambas cadenas son hidrofóbicas, lo que en su conjunto lo hace una molécula anfipática (7,8). En un medio acuoso los fosfolípidos tienden a formar de una bicapa adoptando la forma de una vesícula, estructura esférica con las colas de los fosfolípidos (no polares) hacia adentro y, las cabezas (polares) hacia fuera de la estructura (7,8). Figura 2: Estructura de los fosfolípidos. Fuente: González C. Estructura y función de la membrana plasmática (7). 1.2.1.2. Los Glucoesfingolípidos. Su estructura básica difiere a la de los fosfolípidos ya que presentan un extremo externo (polar) formado por un oligosacárido compuesto por glucosa, galactosa, N-acetil glucosamina, N-acetil galactosamina y ácido siálico, además de esfingosina (amino-alcohol) en lugar del glicerol, y presenta dos colas hidrofóbicas, una conformada por un ácido graso unido covalentemente a la esfingosina y la otra formada en su primera mitad por la esfingosina seguida por un tramo final de ácido graso (7). (ver figura 3) Algunas funciones de los glucoesfingolípidos son (7, 8):
- Forman los antígenos de los diferentes grupos sanguíneos.
- Regulan la interacción de las células con su medio ambiente.
- Intervienen en el reconocimiento entre células de un mismo tejido.
- Promueven o inhiben la división celular, teniendo un rol en el desarrollo y crecimiento del organismo.
- Sirven de receptores para algunas toxinas bacterianas (cólera, tétanos). Figura 3: Estructura de los glucoesfingolípidos. Fuente: González C. Estructura y función de la membrana plasmática (7) 1.2.1.3. El Colesterol. El colesterol se intercala entre los fosfolípidos de la membrana con su grupo hidroxilo en la interfase acuosa y el resto de la molécula dentro de la capa (ver figura 4). Cumple la función de controlar la fluidez de la membrana y contribuye a la cohesión de la misma (8). Figura 4: Ubicación del colesterol en la membrana celular. Fuente: González C. Estructura y función de la membrana plasmática (7).
(GAG) que se vinculan covalentemente con las proteínas para formar proteoglucanos (a esta capa de glúcidos se le llama cubierta celular). La proporción de carbohidratos en las membranas plasmáticas oscila entre un 2 y un 10% del peso de la membrana (7, 9). Figura 6: Ubicación y estructura de los glúcidos de membrana. Fuente: Herrera S., Mata A., Moya K., Liceras A., Madriz J. Los glúcidos (11). 1.3. Arquitectura molecular de la membrana. Hoy en día la explicamos mediante el modelo de mosaico fluido (ver figura 7); mosaico ya que la superficie de la membrana presenta una diversidad de formas y tamaños de moléculas simulando en algo el aspecto de las antiguas baldosas llamadas mosaicos, y fluido ya que las moléculas se desplazan activamente (12, 13), la membrana actúa como una película líquida, es decir, un sistema dinámico de moléculas que tiene como base estructural la bicapa lipídica (13). Figura 7 : Representación actual del modelo de la estructura y composición química de la membrana plasmática que propusieron Singer y Nicolson. Fuente: Karp Gerald. Biología celular y molecular (14).
1.4. Propiedades de la membrana plasmática: (13). Permeabilidad selectiva, ya que deja pasar en forma discriminatoria algunas sustancias e impide el pasaje de otras. Asimetría, puesto que existe una distribución desigual entre ambas capas. Capacidad de autosellado, ya que se tienen la capacidad de reconstituirse. Fluidez, debida al dinamismo de sus moléculas. Flexibilidad, ya que la membrana tiende a deformarse pasivamente ante el influjo de fuerzas externas o internas. 1.5. Funciones de la membrana plasmática: Defensa celular, ya que es la primera barrera defensiva contra injurias químicas, mecánicas y frente a agentes infecciosos (13). Transporte de solutos: La membrana plasmática contiene la maquinaria para el transporte físico de moléculas del medio intracelular al extracelular (13,14). División en compartimentos: Lo que permite que haya actividades especializadas sin la interferencia externa y posibilita la regulación de las actividades celulares, unas independiente de las otras (14). Respuesta a señales externas : La membrana plasmática posee un papel crítico en la respuesta de una célula a los estímulos externos, un proceso que se conoce como transducción de señales. Las membranas tienen receptores que se combinan con moléculas específicas, o ligandos, que incluyen una estructura complementaria (14). Interacción celular: Mediante las interacciones entre una célula y sus vecinas. La membrana plasmática permite que las células se reconozcan y envíen señales entre sí, que se adhieran cuando sea apropiado y que intercambien materiales e información (14).
Existen 2 tipos (13): ❖ Mediante canales: ➢ Canales iónicos libres: Pasaje específico para determinado ion(13,14). ➢ Canales iónicos regulados: Por voltaje, por ligandos, por estímulos mecánicos, regulados por proteína G activada. ➢ Acuaporinas(13,14,15). ❖ Mediante permeasas o Carriers: Este transporte de membrana, dispone de un lugar de unión para el soluto a transportar que queda accesible por un lado u otro de la membrana, pero nunca por ambos lados al mismo tiempo (13,16). 1.6.2. Transporte activo Gráfico 2 : Transporte activo Fuente: Elaboración propia El transporte activo se realiza en contra de las gradientes de concentración, utiliza ATP como fuente de energía además de proteínas translocadoras (13,14,17). Este tipo de transporte puede ser: ● Uniporte: Moviliza un solo tipo de molécula y en una sola dirección. (17). ● Cotransporte: Permite la traslación simultánea de dos moléculas (simporte y antiporte)
1.6.2.1. Transporte activo primario: Requiere de ATP y es específico para cada ion. se dividen en: (14,17,18): ● Bombas de clase P : Reciben esta denominación por la fosforilación de una de las subunidades en la proteína transportadora, dentro de esta clase se encuentran (18): ○ Bomba de Sodio y potasio : Por cada ATP que hidroliza esta ATPasa, se bombean tres iones de Na hacia el exterior de la célula y dos iones de K hacia su interior, es responsable de la creación de los gradientes iónicos de las membranas y permite la excitabilidad de las neuronas, de las células musculares, la absorción de los alimentos por las células del aparato digestivo(14,17,18). (ver figura 8) Figura 8: Bomba de sodio y potasio Bomba o ATPasa de sodio-potasio. Fuente: Chandar N, Viselli S. Lippincott’s Illustrated Reviews. Biología molecular y celular (18). ● Bombas de clase F y clase V : Ambas transportan protones (H+). Las bombas de clase V mantienen el pH bajo de los lisosomas al bombear protones hacia el interior de estos organelos, contra su gradiente electroquímico, en un proceso dependiente de ATP. La importancia de la bomba radica en la secreción gástrica de ácido o clorhídrico (ver figura 9) (19).
En el cotransporte (ver figuras 11 y 12), las dos moléculas transportadas pueden moverse en la misma dirección, proceso que se llama simporte; o en direcciones opuestas este proceso se llama antiporte (14,18,22,23). Figuras 11 y 12: El Simporte implica el cotransporte de sustratos en la misma dirección a través de las membranas y el antiporte en direcciones opuestas. Fuente: Chandar N, Viselli S.Lippincott’s Illustrated Reviews. Biología molecular y celular.(18).
2. Comunicación celular. Proceso que le permite a las células transmitir información a distancias largas y/o cortas para mover o modificar respuestas en otras células (24). 2.1 Tipos de Comunicación celular. Según la relación existente entre la célula emisora de la señal y la receptora, se habla de los siguientes tipos (24):
2.1.1 Intracrina: La señal parte de una célula y es recibida por la misma célula sin salir al exterior (24). 2.1.2 Autocrina: La señal parte de una célula y es segregada al espacio intercelular para interaccionar con la propia célula (24). 2.1.3 Yuxtacrina: La célula emisora y receptora son distintas, sin embargo se encuentran en contacto y la señal pasa directamente de una a otra sin salir al espacio extracelular (24). 2.1.4 Paracrina: La molécula señal emitida por una célula se segrega al medio extracelular y accede a las células diana, situadas en proximidad, mediante difusión a través del espacio extracelular (24). 2.1.5 Endocrina: Las células emisoras y las receptoras se encuentran a distancia, entonces el mensajero (hormona) se transporte por la circulación sanguínea (24). 2.1.6 Neuroendocrina: La célula emisora es una neurona y la liberación de la molécula de señalización se efectúa en respuesta a la transmisión de un impulso nervioso (24). 2.2 Medios de comunicación celular. 2.2.1 Señales o ligandos. Son moléculas que según sus propiedades de solubilidad pueden ser (25): ● Moléculas Hidrofílicas: Estas no pueden difundir a través de la membrana e interaccionan con receptores localizados en la superficie celular; como la insulina, la hormona de crecimiento y la acetilcolina (25).
hidroliza la proteína G se inactiva. Las proteínas G heterodiméricas son las intermediarias entre GPCR y sus efectores intracelulares. Están compuestos por una subunidad α, β y γ. Cuando el ligando se une al receptor se da un cambio conformacional que facilita el intercambio de GDP por GTP, disociándose la subunidad α de las βγ. Tanto la subunidad α activada como las subunidades βγ libres pueden interactuar con uno o más efectores y generar segundos mensajeros que participan en la cascada de señalización intracelular. Cuando la subunidad α hidroliza el GTP vuelve a asociarse a subunidades βγ (ver figura 13) (27). Figura 13: Representación del receptor ligado a proteínas G. Fuente: Rodríguez Y. Comunicación entre la Célula y su Ambiente (28). 2.2.2.2 Receptores intracelulares: Son receptores proteicos ubicados en el citosol o núcleo que relacionan señales extracelulares con la transcripción génica. Las hormonas tiroideas, esteroideas y sexuales y la vitamina D atraviesan la membrana e interactúan con sus receptores intracelulares que funcionan como factores de transcripción activados por ligando, estimulan o reprimen la transcripción de determinados genes (27).
2.3. Fases de la comunicación celular: La comunicación celular puede dividirse en dos fases (Ver figura 14): 2.3.1 Primera fase o fase Intercelular: Abarca desde la liberación de una sustancia portadora de un mensaje por parte de una célula efectora hasta que la información llegue al interior de la célula que va a responder al mensaje (célula receptora de la información o de respuesta del mensaje). Los elementos claves son (29): ● Los “primeros mensajeros” o mensajero extracelular: Son sustancias móviles portadoras de un mensaje. En algunos casos, difunden a través de la membrana, o son transportados por algún componente celular, hasta llegar donde se encuentra el receptor (núcleo u otro organoide de la célula receptora) (29). Son de muy diferente tipo químico (aminoácidos, proteínas, esteroides, etc) lo cual puede servir para clasificarlos, aunque puede ser más práctico agruparlos por su función genérica (hormonas sistémicas, neurotransmisores, etc) o su función concreta (29). ● Los receptores: Son macromoléculas específicas para cada mensajero intercelular. En la mayoría de los casos cada mensajero posee una familia de receptores específicos de tal manera que una sustancia dada puede dar lugar a diferentes respuestas (29), estos receptores tienen tres funciones específicas: reconocimiento específico del mensajero intercelular; transducción a la célula efectora de la información que porta el mensajero intercelular y poner en marcha la respuesta celular (29,30).
