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Nuestra Señora del Camino
Biología
Gabriela Osorio R
Comunicación célula – célula
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 una
organela 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.
Las comunicaciones entre células se cumplen por medio de señales químicas, o sea, 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.
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.
Sin embargo, a menudo las células dentro de un tejido o un órgano se comprimen fuertemente,
permiten que se produzcan distintos tipos de contactos íntimos y directos. Entre las células
vegetales, que están separadas unas de otras por paredes celulares, hay canales llamados
plasmodesmos, que atraviesan las paredes y conectan directamente los citoplasmas de células
contiguas. Los plasmodesmos contienen generalmente extensiones tubulares del retículo
endoplásmico conocidas como desmotúbulos.
En los tejidos animales, las estructuras conocidas como uniones nexus (gap junctions) permiten
el pasaje de sustancias entre las células. Estas uniones aparecen como enjambres fijos de canales
muy pequeños rodeados por una formación ordenada de proteínas.
Estos canales, a diferencia de los canales iónicos, son poros poco selectivos, que permiten el
pasaje libre de cualquier molécula pequeña por debajo de un determinado tamaño. Los
experimentos con moléculas marcadas radiactivamente han mostrado que, a través de estos
canales, pasan pequeñas moléculas mensajeras y se transmiten señales eléctricas en forma de
iones. Por ejemplo, las contracciones de las células musculares en el corazón están sincronizadas
por el flujo de iones sodio (Na+) a través de uniones comunicantes.
El transporte de materiales entre células vecinas a través de los canales de plasmodesmos o de
uniones nexus, o hacia dentro y hacia fuera de las células a través de proteínas integrales de
membrana, y por medio de endocitosis y exocitosis, parece corresponder, superficialmente, a tres
procesos bastante diferentes. Sin embargo, estos procesos son fundamentalmente similares por el
hecho de que los tres dependen de la estructura tridimensional precisa de una gran variedad de
moléculas de proteínas específicas. Estas moléculas proteicas, no sólo forman canales a través de
los cuales puede ocurrir el transporte, sino que además dotan a la membrana celular de la
capacidad para "reconocer" moléculas particulares. Esta capacidad es el resultado de miles de
millones de años de un proceso de evolución, que comenzó, hasta donde podemos vislumbrar, con
la formación de una frágil película alrededor de unas pocas moléculas orgánicas. Esta película
separó las moléculas de su ambiente externo y les permitió mantener el tipo particular de
organización que reconocemos como vida.
La mayoría de las células en organismos multicelulares están organizadas en ensamblajes
cooperativos llamados tejidos, los cuales a su vez se asocian, hacen varias combinaciones para
formar unidades funcionales mayores llamadas órganos. Las células en los tejidos están
usualmente en contacto con una compleja red de macromoléculas secretada llamadas matriz
extracelular.
La comunicación celular y sus receptores
Ninguna célula vive en el aislamiento. En un organismo multicelular existen mecanismos muy
elaborados de transmisión e interpretación de señales que permiten una coordinación de la
actividad celular en beneficio del organismo como un todo. Las señales intercelulares son
interpretadas por una maquinaria compleja en la célula que responde a ellas. Esto permite a cada
célula comportarse de una manera particular y altamente regulada, que depende de su posición y
especialización en el organismo. La sobrevivencia del organismo depende crucialmente de una red
de comunicación intercelular que coordina el crecimiento, la diferenciación y el metabolismo de la
multitud de células que componen los diversos tejidos y órganos. Por ejemplo, cada célula se
divide solo en respuesta a señales que recibe de otras células. La importancia de este
comportamiento socialmente controlado se hace claramente aparente cuando al fallar se produce
un crecimiento celular anormal que resulta en cáncer y muerte del organismo. Las células se
comunican mediante moléculas- señales que son sintetizadas y liberadas al medio, pero también
se comunican por señales de contacto directo.
Además, el contacto de la célula con la matriz extracelular también genera respuestas en las
células.
Solo las células que poseen receptores
para estas señales responden. Las
señales pueden estar constituidas por
diversos tipos de moléculas, tales como
proteínas,
pequeños
pépticos,
aminoácidos, nucleótidos, esteroides, o
derivados de ácidos grasos. También
pueden ser gases disueltos, tales como
oxido nítrico y monóxido de carbono.
Muchas de estas moléculas son
secretadas por exocitosis mientras otras
difunden a través de la membrana
plasmática. 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 que se encuentran insertadas
en las membrana plasmática y la
atraviesan
(proteínas
de
transmembrana). Cuando se une a la
molécula señal (ligando) en el
extracelular se activa 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 rectores se
encuentran en el interior de la célula y por lo tanto las moléculas señales deben entrar primero la
célula para activarlos. En estos casos, las moléculas señales deben ser suficientemente pequeñas
e hidrofóbicas como para difundir a través de la membrana plasmática.
Tipos de comunicación
Endocrina u hormonal: esta constituida por una sustancia (hormona) que se libera al torrente
sanguíneo y actúa a distancia, interactuando con células receptoras llamadas células blanco.
Nerviosa o neurotransmisión: la célula nerviosa (neuronas) tiene una prolongación por la que se
transmite un impulso nervioso de naturaleza eléctrica. En esta forma de comunicación, la célula
presináptica vierte su mensaje (neurotransmisor) al espacio sináptico y este viaja e interacciona
con la célula postsináptica la cual lo recibe y responde.
Existe una variedad de comunicación que es una mezcla de las dos anteriores: la llamada
secreción neuroendocrina o neurosecreción. En este caso, una célula formada a partir de tejido
nervioso secreta su mensaje a la circulación. La neurohormona viaja en el torrente sanguíneo para
relacionarse con células receptoras o blanco.
Paracrina: es la comunicación mediada por una sustancia que se libera localmente y actúa a corta
distancia sobre células vecinas.
Yuxtacrina: es la forma de comunicación que existe entre células adyacente, donde hay moléculas
ancladas a la cara externa de la superficie de una célula que hacen contacto con receptores
localizados en la membrana de una célula contigua.
Autocrina: La célula se comunica consigo misma.
Los receptores
Un receptor es una proteína capaz de recibir al mensajero y de transmitir el mensaje para
que se produzca la respuesta de la célula. Es decir, el receptor como tal tiene dos características
fundamentales:
1. reconocer al mensajero para interactuar con el
2. activar la secuencia de eventos que conducen a la respuesta celular
Los receptores son proteínas de elevado peso molecular y como tales tienen una estructura
tridimensional, por lo que podemos encontrar receptores de diversas formas. La superficie de un
receptor esta llena de irregularidades entra la que se encuentra el sitio de reconocimiento al que se
une el mensajero. Esta unión perfecta entre el mensajero y su receptor implica cambios en la forma
del receptor.
Esto nos lleva a dos conceptos importantes en la comunicación celular
1. afinidad: es una medida de la facilidad de acoplamiento entre el mensajero y el receptor.
2. actividad: es la capacidad del mensajero par producir el efecto. A un compuesto capaz de
producir un efecto al unirse con un receptor lo llamamos agonista, a la sustancia que por si
misma no produce un efecto en la célula, pero que es capaz de interactuar con el receptor
porque si tiene buena afinidad con el se llama antagonista. Este antagonista, al asociarse
con el receptor ocupa el lugar del mensajero natural, bloqueando la correcta unión, y asi
evitando el efecto del mensajero de la célula.
Tipos de receptores
1. Receptores externos: tienen una cara hacia el exterior de la célula, una parte de su
estructura incrustada en la membrana plasmática y otra porción o cara mirando hacia el
interior de la célula. La cara exterior contiene el sitio del reconocimiento para el mensajero;
el resto del mensajero sirve para procesar y transmitir a la célula. La presencia del receptor
en la cara externa de la membrana plasmática hace innecesario que la hormona o
neurotransmisor tenga que penetrar al interior de la célula para producir el efecto, ya que
puede hacerlo desde afuera.
Los receptores son proteínas que atraviesan la membrana plasmática, de tal forma que la
interacción hormona- receptor en el exterior ocasiona un cambio conformacional del receptor,
que puede afectar la parte extracelular, la zona o zonas transmembranales y las zonas
intracelulares. Estas zonas de los receptores se llaman también dominios. Al interactuar la
hormona y el receptor, la forma en el espacio de este cambia, y cambia no solo en las zonas
inmediatamente cercanas a la hormona, sino en zonas más alejadas. Estos cambios
conformacionales son los que determinan que un receptor este activo o en reposo.
Los receptores que se encuentran en la membrana plasmática tienen diferentes características
tanto estructurales como funcionales, lo que ha permitido dividirlos en varios grupos:
a. Los receptores acoplados a proteínas G: a estos receptores acoplados a proteínas g se
los llama asi por la forma en que funcionan, interactúan con componente por medios en el
proceso, las proteínas G. por su estructura, también se los llama receptores de los siete
dominios transmembranales.
Estos receptores, podemos imaginarlos como un hilo en el que hemos enhebrado muchas perlas.
Cada perla representa un aminoácido. Esta larga hebra atraviesa la membrana plasmática en siete
ocasiones. Hay receptores de este tipo para la adrenalina, la histamina, la serotonina, la
adenosina, la angiotensina y muchas otras.
b. Receptores canal: estos receptores son proteínas integrales de membrana y están
formados por varias sub - unidades. Son proteínas que funcionan como canal permitiendo
el paso de iones a través de la membrana plasmática. La especificidad para el paso de un
ión y no de otros, depende de los aminoácidos que constituyen este canal, pues
cambiándolos por mutagénesis dirigida se ha logrado perturbar la selectividad iónica, en
otras palabras, estas modificaciones pueden hacer que el receptor al activarse deje pasar
un ión con carga negativa en lugar de uno con carga positiva.
c. Receptores con actividad enzimática: Son proteínas que presentan un sitio a un ligando
especifico en su dominio extracelular y hacia su citoplasma su estructura presenta actividad
enzimático, generalmente comportándose como una proteína capaz de inducir a la
fosforilación de otras proteínas intracelulares y cambiando su funcionamiento. A este grupo
pertenecen los receptores de factores de crecimiento.
2. Receptores internos: se localizan en el interior de la célula, libres en la parte soluble del
citoplasma, el citosol. Los receptores citoplasmáticos no permanecen estáticos al igual que
los de la membrana, cambian su localización en la célula. Actualmente se sabe que viaja al
núcleo, su movilización es parte fundamental del mecanismo de transmisión del mensajero.
Es importante hacer notar que su función básica es la misma, reconocer al mensajero y
continuar el proceso de activación celular.