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Señales químicas y receptores celulares
Introducción
Como seres vivos que son, los organismos unicelulares tienen la capacidad
de interactuar con su medio ambiente. Esto implica la captación de señales y
estímulos externos, y la elaboración de respuestas adecuadas.
En los organismos pluricelulares, la coordinación de actividades entre
diferentes órganos, o entre diferentes tejidos, y aún más, entre las diferentes
células de un mismo tejido, es indispensable para el normal funcionamiento y
supervivencia del individuo.
Tal actividad exige un eficiente sistema de comunicación intercelular.
En los organismos animales con un cierto grado de complejidad,
encontramos dos grandes sistemas de comunicación, uno basado en impulsos
nerviosos, similar a la comunicación telefónica, de persona a persona, y otro
basado en señales químicas, similar a la comunicación vía radio, en donde una
estación emisora produce una señal que se propaga por todo el espacio, pero sólo
es captada por quienes tienen un receptor orientado para esa señal. Así las
glándulas endócrinas producen señales químicas llamadas hormonas que vuelcan
a la sangre, circulan por todo el organismo, pero únicamente representan una
señal para aquellas células que poseen el receptor específico para dicha señal
(células blanco). A este último se suma un sistema de señales químicas que no
actúan a distancia sino en la proximidad, entre células vecinas, y reciben el
nombre de señales parácrinas.
Las respuestas celulares a un estímulo pueden ser: comenzar un proceso
de diferenciación, dividirse, incorporar nutrientes, activar una vía metabólica,
secretar sustancias, contraerse, o propagar señales. En cualquier caso, la
respuesta depende tanto del tipo de señal que se recibe, como de la propia célula.
Por ejemplo, ante un impulso nervioso una neurona responderá propagando la
señal a otras células, una célula muscular responderá contrayéndose o
relajándose, una célula glandular podrá responder secretando una hormona a la
sangre.
La respuesta celular depende de una correcta interacción entre la señal y
su receptor específico, es decir, lo que se denomina la formación del complejo
ligando-receptor.
Naturaleza de las señales químicas
Las moléculas que actúan como señales químicas pueden ser:
 Derivados de aminoácidos: como la adrenalina, conocida como la
hormona del síndrome de lucha o huida, y las hormonas tiroideas que
intervienen en la regulación del metabolismo.
 Oligopéptidos: como la oxitocina que estimula la distensión del cuello
uterino y el canal del parto, y estimula la secreción de leche durante la
lactancia, y la vasopresina que estimula la reabsorción de agua en los
túbulos renales, también llamada hormona antidiurética.
 Proteínas y polipéptidos: como la insulina que estimula en las células la
incorporación de glucosa y la hormona de crecimiento o somatotropina que
estimula la división celular y el crecimiento y regeneración de tejidos.
 Ácidos grasos modificados: como las prostaglandinas, un mediador
químico presente en un gran número de procesos fisiológicos, entre ellos el
proceso inflamatorio.
 Esteroides: derivados del colesterol como las hormonas sexuales,
responsables del desarrollo de los caracteres sexuales primarios y
secundarios, y los corticoides.
Los receptores celulares
Son proteínas o glucoproteínas que pueden encontrarse en la membrana
plasmática, como proteínas integrales, o en el citosol. Tienen la capacidad de
unirse a específicamente a ciertas sustancias que denominaremos ligandos, que
en su mayoría actúan como señales químicas.
Presentan las siguientes características:
 Son específicos: característicos de un determinado grupo celular, o grupos
celulares.
 Son selectivos: poseen un sitio de unión complementario para un sólo tipo
de molécula señal.
 Son saturables: el número de receptores por célula es limitado.
 Son reversibles: la unión entre la señal (ligando) y el receptor se establece
por medio de uniones no covalentes, y se disocia luego de su formación.
 Pueden ser bloqueados: por inhibidores (antagonistas) o estimulados por
sustancias que imitan a sus ligandos (agonistas), esto puede ser causado
por drogas, venenos o fármacos diseñados para modificar la actividad
celular a través de la interacción con un tipo particular de receptores.
Receptores de membrana plasmática
El reconocimiento de la señal extracelular o 1er mensajero por parte de un
receptor de la membrana plasmática lleva a la formación del complejo ligandoreceptor, y es el primer paso de una serie de eventos que conducirán a la
respuesta celular. En un segundo paso, la unión del ligando a su receptor provoca
la transferencia o propagación de la señal hacia el interior de la célula, en un
proceso llamado transducción de la señal, es decir la señal extracelular se
transforma en una señal intracelular. Por lo tanto todo receptor de membrana tiene
acoplado un mecanismo de transducción de la señal, en función de lo cual los
receptores de membrana se clasifican en:
 Receptores asociados a canales
iónicos: Son los canales iónicos
regulados por ligando en los cuales, la
parte receptora y el canal hidrofílico se
encuentran en la misma estructura
proteica. Responden a
neurotransmisores cuyo efecto es
provocar la apertura transitoria del canal
a través del cual se produce la
circulación de iones. De este modo se
transduce la señal al interior de la célula
cuya respuesta definitiva depende del tipo de célula.
 Receptores asociados a
proteína G: la activación de estos
receptores por una señal
extracelular provoca la aparición
de una sustancia que funciona
como mensajero intracelular,
denominada 2do mensajero. A su
vez, el 2do mensajero es
responsable de activar una serie de enzimas, que llevan a cabo reacciones
metabólicas que conducen a la respuesta celular.
La proteína G es una proteína de membrana que actúa como transductora
de la señal, es decir, se trata de un mediador entre el complejo ligandoreceptor y la formación del 2do mensajero que propaga la señal dentro de la
célula.
 Receptores asociados a enzimas: Responden a señales proteicas como
la insulina o los factores de crecimiento, y son receptores con actividad
enzimática intrínseca o que están ligados a enzimas de la membrana.
Cuando son activados desencadenan una serie de reacciones bioquímicas
intracelulares que conducen a la respuesta de la célula.
Receptores intracelulares
Las hormonas esteroideas como las hormonas sexuales y los corticoides
son ejemplos de señales químicas que debido a su carácter hidrofóbico pueden
atravesar la bicapa de lípidos de la membrana plasmática, y sus receptores son
proteínas intracelulares. El complejo hormona-receptor que se forma en el
citoplasma se desplaza hasta el núcleo donde interactúa directamente con el ADN,
activando la respuesta celular.