1 Profesora: Lorena Parra Arriagada GUIA DE ACTIVIDADES 4° MEDIO DIFERENCIADO Comunicación Intercelular Las células de un organismo multicelular necesitan comunicarse con el fin de regular el desarrollo, controlar el crecimiento y regular las diferentes funciones de modo que las partes del organismo se desempeñen como una unidad. Las células individuales no se encuentran aisladas o sólo rodeadas por un medio acuoso. En muchos casos, como en los organismos multicelulares, las células están organizadas en tejidos, grupos de células especializadas con funciones comunes. Los tejidos, a su vez, están organizados en órganos, como el corazón, el cerebro o el riñón, cada uno de los cuales, semejante a uno organelo subcelular, tiene un diseño que se ajusta a su función específica. En los organismos multicelulares es esencial que las células individuales se comuniquen entre sí, de modo que puedan "colaborar" para crear un órgano o un tejido que funcione armoniosamente. Los organismos unicelulares pueden realizar todas las funciones necesarias para mantener la vida. Por ejemplo, una ameba, organismo unicelular, asimila los nutrientes del medio, se mueve, lleva a cabo las reacciones metabólicas de síntesis, degradación y se reproduce. En los organismos pluricelulares, la situación es mucho más compleja, ya que las diversas funciones celulares se distribuyen entre distintas poblaciones de células, tejidos y órganos. De este modo, en un organismo pluricelular, cada célula depende de otras y las influye. Por lo tanto la mayoría de las actividades celulares, solo se desarrollan, si las células involucradas son alcanzadas por estímulos provenientes de otras. Para coordinar todas estas diversas funciones deben existir mecanismos de comunicación intercelular. La sobrevivencia del organismo depende de una red de comunicación intercelular que coordina el crecimiento, la diferenciación y el metabolismo de la multitud de células que componen a los tejidos y órganos. Por ejemplo cada célula se divide solo en respuesta a señales que recibe de otras células. Las células se comunican mediante moléculas-señales que son sintetizadas y liberadas al medio, pero también lo hacen por señales de contacto directo. Además el contacto de la célula con la matriz extracelular también genera respuestas en le células. Solo las células que poseen receptores para estas señales responden. Las señales pueden estar constituidas por diversos tipos de moléculas tales como proteína, pequeños péptidos, aminoácidos, nucleótidos, esteroides o derivados de ácidos grasos. También pueden ser gases disueltos como óxido nítrico y monóxido de carbono. La célula que responde a una señal particular de otra célula lo hace a través de una proteína llamada receptor que interacciona específicamente con la molécula señal e inicia una respuesta. en muchos casos los receptores de señales son proteínas transmembranales. Cuando se unen a la molécula señal (ligando) en el medio extracelula, se activan y generan una cascada de señales intracelulares que modifican la estructura de numerosos elementos celulares y finalmente el comportamiento de la célula. En algunos casos los receptores se encuentran en el interior de la célula y por lo tanto las moléculas señales deben entrar primero a la célula para activarlos. En estos casos la moléculas señales deben ser suficientemente pequeñas e hidrofóbicas para difundir a través de la membrana plasmática. Las moléculas señales secretadas participan en diversas formas de señalización :sináptica, endocrina, paracrina y autocrina. También existe comunicación directa por adhesión célula-célula. Cuando una célula recibe un estímulo puede responder con alguno de los siguientes cambios, dependiendo de las características del estímulo y el tipo de célula receptora del mismo: por ejemplo, se puede diferenciar, reproducir, incorporar o degradar nutrientes, sintetizar, secretar o almacenar distintas sustancias, contraerse, propagar señales o morir. Las comunicaciones entre células se cumplen por medio de señales químicas, o se, por medio de sustancias transportadas hacia afuera de una célula y que se trasladan a otra célula. Así, los impulsos nerviosos se transmiten de neurona a neurona, o de neurona a músculo o glándula, a través de moléculas llamadas neurotransmisores. Las células en el cuerpo de una planta o de un animal liberan hormonas que se trasladan a cierta distancia y afectan a otras células del mismo organismo. En el curso del desarrollo, las células embrionarias ejercen influencia sobre la diferenciación de las células vecinas en órganos y tejidos. 2 Profesora: Lorena Parra Arriagada Cuando estas sustancias alcanzan la membrana de la célula que es su objetivo (célula blanco), pueden ser transportadas hacia su interior por uno de los procesos que hemos considerado, o bien pueden acoplarse a receptores específicos que se encuentran en la superficie de la membrana. Al unirse el mensajero químico al receptor, se ponen en marcha reacciones químicas dentro de la célula, transmitiéndose así el mensaje a una serie de emisarios intracelulares. Existen 3 modalidades de comunicación intercelular (Fig. 2): Comunicación a distancia, mediante sustancias químicas Comunicación por contacto, mediante estructuras de la membrana plasmática. Por contacto, mediante uniones comunicantes De estas tres, las que más frecuentemente aludiremos son las mediadas por sustancias químicas. La comunicación celular puede establecerse de distintas formas que incluyen (Fig 3): Fig. 2 1. Comunicación Endocrina: consiste en que las células vierten sustancias químicas a la sangre para que sirvan como mensajeros llegando hasta una estructura distante. Estos mensajeros químicos secretados se llaman hormonas. Ejemplo: Los ovarios son los órganos donde se producen las células sexuales femeninas u ovocitos. Desde el punto de vista endocrino, sintetizan las hormonas sexuales femeninas o estrógenos, de las cuales el estrógeno y la progesterona son las más importantes. El estrógeno es una hormona esteroidal que tiene como funciones estimular el desarrollo de las glándulas mamarias y de los órganos genitales femeninos. La progesterona estimula el desarrollo de las paredes del útero, facilitando la implantación del embrión. 2. Comunicación Paracrina: Involucra mensajeros químicos, pero que son vertidos hacia el líquido que rodea a la célula para que lleguen hasta las células vecinas. La señal no difunde lejos de la célula que la produce, sino qoe es rápidamente unida a la célula blenco o es destruida por enzimas extracelulares o queda inmovilizada en la matriz extracelular. Un ejemplo conocido de este tipo de mensajeros lo constituyen las Prostaglandinas. Estas son sustancias derivadas de los ácidos grasos, secretadas por la mayoría de las células animales. Entre sus acciones se encuentran la contracción del músculo liso (músculo de los órganos huecos), la agregación de plaquetas (para formar coágulos y evitar la pérdida masiva de sangre) y su participación en la respuesta inflamatoria (respuesta inmunitaria frente a una lesión o microorganismo). 3. Comunicación autocrina (autocomunicación): Es la que establece una célula consigo misma. La célula que secreta la señal puede autoestimularse porque también posee el receptor para esa señal. Este tipo de comunicación es el que establece la neurona presináptica al captar ella misma en sus receptores celulares, los neurotrasmisores que ha vertido hacia el espacio sináptico, para así dejar de secretarlos o recaptarlos para reutilizarlos. Este tipo de comunicación es importante durante el desarrollo y durante el controlo de la proliferación celular en la renovación y reparación de tejidos ,pero no es suficiente para lograr coordinar el comportamiento de un organismo multicelular complejo. 4. Comunicación yuxtacrina: Es la comunicación por contacto con otras células o con la matríz extracelular, mediante moléculas de adhesión celular. La adhesión entre células homólogas es fundamental para el control del crecimiento celular y la formación de los tejidos, y entre células heterólogas es muy importante para el reconocimiento que realiza el sistema inmune. La comunicación yuxtacrina se realiza entre otros mecanismos por medio de las uniones celulares 3 Profesora: Lorena Parra Arriagada como las uniones gap. 5. Comunicación Sináptica o Sinapsis: Es propia del sistema nervioso. Se establece entre dos neuronas para permitir que un impulso nervioso se transmita de una célula nerviosa a otra, a través del pequeño espacio que queda entre ellas (Espacio sináptico). También involucra la participación de mensajeros químicos, pero éstos, llamados Neurotransmisores, sólo afectan a las neuronas que están conectadas sinápticamente con la neurona emisora y a ninguna otra. Fig. 3 Todos los mensajeros ejercen su acción uniéndose a proteínas receptoras que existen en las células de destino. Estos receptores pueden estar en la membrana celular o bien en el interior de la célula, por ejemplo en el núcleo. Para un mismo mensajero pueden existir, en distintos tejidos, diferentes receptores. Esto hace que un mismo mensajero pueda ejercer diferentes efectos en distintos tejidos. Por ejemplo, un mismo neurotransmisor puede provocar la contracción de un músculo, la relajación de otro y la secreción de una glándula. La respuesta celular a las señales puede involucrar cambios en la expresión génica, en la forma celular y en la movilidad celular. Es decir, cambia el comportamiento celular. La transducción de señales es el proceso por el cuál una señal se convierte en una respuesta celular. La célula convierte un tipo de señal que le llega del exterior en otro que se transmite al medio intracelular, amplificándose el número de moléculas involucradas. Los receptores que se encuentran en el núcleo, los de las hormonas esteroidales, por ejemplo, regulan la expresión de algunos genes uniéndose a ciertos segmentos de la información genética. Este proceso se desencadena al unirse el mensajero con su receptor. Los receptores que se encuentran en la membrana celular pueden ser de tres tipos: Relacionados con Canales: La unión del mensajero provoca la apertura o el cierre de ciertos canales iónicos, es decir, altera transitoriamente la permeabilidad celular. Catalíticos: La unión de mensajeros causa la activación de su actividad enzimática propia. Relacionados con la Proteína G: Son aquellos que, al unirse con su mensajero, provocan el aumento intracelular de una sustancia que es la responsable del efecto, llamada segundo mensajero. Estos lo hacen con la participación de una proteína de membrana llamada proteína G. Dos segundos mensajeros bien conocidos son el AMPc y el calcio, el primero se forma a partir de ATP gracias a la acción de una enzima asociada a la proteína G llamada adenilato-ciclasa. El AMPc, a su vez, causa la activación de unas proteínas que unen grupos fosfato a otras enzimas, con lo cual pueden activarlas o desactivarlas. El calcio se libera hacia el citosol desde reservorios citoplasmáticos tales como el retículo endoplasmático. El catión puede unirse a una proteína calmodulina para activarla, la cual, a su vez, activa a otras enzimas. 4 Profesora: Lorena Parra Arriagada ACTIVIDADES . I.-RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS 1.- Explique la importancia de la comunicación intercelular entre las células de un organismo multicelular. 2.- Señale a través de que medio se comunican las células. 3.- Indique de que tipo pueden ser las señales a través de las cuales se comunican las células. 4.-Explique cual es la función de un receptor en la comunicación intercelular 5.-De los tipos de comunicación a través de sustancias químicas, según usted cuales son los más especializados y que ejercen una comunicación muy específica. Explique. 6.-¿Porqué razón un mismo mensajero puede tener distintos efectos en diferentes tejidos? Averigua algunos ejemplos. 7.- ¿Cómo actúan los receptores que se encuentran en el núcleo? 8.- Explique que significa la transducción de señales 9.- Averigua ¿Por qué se requieren sistemas de amplificación de las señales para generar una respuesta celular? ¿Quienes participan en esta amplificación? 10.- Explica en que consiste la acción de los segundos mensajeros o mensajeros intracelulares. II.- COMPLETA EL SIGUIENTE CUADRO COMPARATIVO Tipo de Comunicación Mensajero químico Transmisión del mensaje Efecto local o general La especificidad depende de Ejemplo Endocrina Mediante la circulación de los fluidos corporales Paracrina y Autocrina Por difusión en fluidos intersticiales Sináptica Yuxtacrina A través de hendidura sináptica Directamente célula a célula Localización anatómica y receptores Localización anatómica de Difusión local Sinápsis (Corazón) Eléctrica
