MECANISMOS DE UNIÓN DE LA HORMONA A LA CÉLULA
Una célula en su membrana posee un receptor proteico al que se une la hormona, si dicha unión se realiza se potencia la síntesis de un componente químico, en concreto el segundo mensajero.
RECEPTOR PROTEICO + HORMONA = SEGUNDO MENSAJERO
Este segundo mensajero puede actuar a tres niveles:
Regula directamente los procesos de traducción y trascripción del DNA.
Es capaz de modificar las proteínas sintetizadas.
Catabolismo o destrucción.
El segundo mensajero es capaz de degradar directamente los productos de las diversas reacciones químicas de las células. También puede ocurrir que la hormona atraviese la membrana por sistemas de transporte activo y unirse a un receptor del interior de la célula, por tanto:
Regularía los procesos de traducción y trascripción del DNA.
SISTEMA DE LA ADENILATOCICLASA Y PROTEÍNQUINASA
En la membrana celular están presentes:
Receptores de hormonas.
Familia de proteínas G, el cual es un grupo proteico formado por tres unidades: Gβ, Gγ, Gα GAMMA.
Adenilato ciclasa.
La hormona, el glucagón, llega a la membrana donde se encuentra su receptor al que se une, mientras que no se produzca dicha unión la proteína G tiene GDP unido (este GDP se halla en el interior de la célula como resultado de distintas reacciones químicas).
Cuando la hormona se encaja al receptor, la proteína Gγ y Gβ se separan de la Gα, la cual intercambia el GDP por GTP lo que hace o provoca la activación de la Adenilato-ciclasa. Al activarse activa una reacción catalizadora que hidroliza el ATP para convertirlo en cAMP cíclico o 3-5cAMP que no es otro que el segundo mensajero.
Cuando ya se ha formado el cAMP cíclico, posteriormente se activa la proteínquinasa A la cual tiene dos subunidades reguladoras y otras dos subunidades catalíticasa.
A MP cíclico + 2 subunidades reguladoras
Activación del proteínquinasa A
Cataliza reacciones.
Fosforila otras enzimas.
I nactiva las enzimas ya que les añade un grupo fosfato.
Reactivación de las enzimas gracias la proteína fosfatasa que les quita el fosfato.
En presencia de:
Cafeína y tecfilina son enzimas que potencian la existencia del cAMP cíclico lo que provoca la aceleración del metabolismo de la célula. Produce un estado de ansiedad.
SISTEMA DE LA FOSFOLIPASA, FOSFATOS DE INOSITOL Y Ca
Fosfolipasa inositol Ca. Está presente:
Un receptor, al cual se une la hormona del torrente sanguíneo
Proteína G, es un heterotrímero compuesto por tres subunidades. Esa proteína cuando la hormona no está unida al receptor, tendrá unida el GDP, cuando llegue al receptor, está se activará y el GDP se intercambiará por GTP
Una enzima (fosfolipasa), ésta degrada los fosfolípidos (rompe su cadena). actúa sobre un tipo concreto de fosfolípidos que suponen entre el 2-8% de los fosfolípidos de membrana (fosfoinositos 4,5-difosfato), el cual actúa directamente sobre este fosfato y lo hidroliza, dando lugar a dos compuestos:
Queda siempre en la membrana plasmática
Es necesario para la síntesis de:
Leucotrieno
Tromboxanos
Prostaglandinas
IP3 inistol 1,4,5-trifosfata. Características:
Actúa directamente sobre el transporte del calcio que hay en el retículo endoplasmático.
Cuando hay grandes cantidades de IP3 1,4,5-trifosfato, se activan los transportadores de calcio, liberándolo al citoplasma, aumentado la concentración de este.
El calcio actúa como segundo mensajero, el calcio activaría otra serie de enzimas gracias a una proteiquinasa denominada proteína Ca M (dependiente del Ca)
Mientras que el IP3 esté en el citoplasma, actuará mediante su degradación por las fosfatasas, perdiendo un grupo fosfato, quedando:
IP2 + IP fosfatasa (inactivación)
Elimina de forma secuencial unidades de fosfato, quedando disponibles para la síntesis del fosfato original (fosfoinositos 4,5-difosfato)
RECEPTOPATIAS
Para que una hormona actúe tiene que haber un receptor para que la reconozca, si ésta se altera el reconocimiento del receptor también se verá alterado.
DISPLASIAS Y TUMORES MALIGNOS
Son unas mutaciones activadoras de receptores para factores de crecimiento
Displasia: desarrollo anómalo de un órgano concreto
Tumores malignos: conjunto de células que se están reproduciendo anormalmente
Se desarrolla una mutación que activa los receptores del crecimiento, si éstos se desarrollan desmesuradamente traerán consigo graves problemas. Los receptores para los factores de crecimiento se activan en gran cantidad.
Consiste en una serie de mutaciones con inhibición de las funciones de receptores para factores de supervivencia.
Factores de supervivencia:
Síntesis de células sanguíneas: pueden producir anemia, y en casos muy graves sordera
Síntesis de célula germinales: células de la reproducción (óvulo y espermatozoide), pueden producir esterilidad y en casos muy graves sordera
Fabricación de melanocitos: su fabricación es inhibidora (albinos)
APARICIÓN DE PIGMENTO TÍPICO DE PELIRROJOS
Características generales:
No es una patología
E
s un cambio fenotípico que se debe a la síntesis de los receptores con alguna leve modificación
Variantes alélicas de los receptores de hormonas estimulantes de los melanocitos (HSH)
Pelirrojos: alteración receptor, son activos pero no actúan a la velocidad que deberían actuar, apareciendo pigmentos de color rojo
INTRODUCCIÓN
La bicapa lipídica de la membrana actúa como una barrera que separa dos medios acuosos, el medio donde vive la célula y el medio interno celular.
Las células requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de desecho procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable. La membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeñas moléculas, siempre que sean lipófilas, pero regula el paso de moléculas no lipófilas.
Uno de los tres principales procesos celulares que consumen energía, es el transporte activo, que se define como el movimiento de moléculas polares o iones a través de una membrana, en contra de un gradiente de concentración y en donde el sistema aumenta su energía.
Las membranas biológicas tienen la particularidad química de tener un núcleo no polar hidrocarbonato, que no permite el paso de moléculas polares. La célula por una parte protege así los metabolitos y moléculas polares que contiene en su interior, pero a la vez requiere de un proceso que le permita conseguir del exterior metabolitos y nutrientes polares, en ocasiones en concentraciones muy bajas y que también le permita excretar al exterior moléculas e iones polares.
Para este fin, ha perfeccionado un sistema de transporte específico que puede efectuar el movimiento incluso en contra de gradientes de concentración muy elevados.
Además ayudan a mantener el estado estacionario metabólico, mantener constantes las concentraciones de electrolitos inorgánicos (K+ y Ca2+), a mantener las relaciones osmóticas de la célula y su medio, transmisión de información por el sistema nervioso, la conversión de energía del transporte electrónico en energía química del ATP durante la fosforilación oxidativa y fotosintética, etc.
 
Hasta hace pocos años se disponía de muy poca información fisicoquímica y de las bases moleculares del transporte activo. En la actualidad, nuestro conocimiento del transporte a través de membranas constituye un gran campo de investigación bioquímica que esta en rápido crecimiento.
Los mecanismos de transporte pueden verse en el siguiente esquema:
TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE BAJA MASA MOLECULAR:
EL TRANSPORTE PASIVO. Es un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana. Se produce siempre a favor del gradiente, es decir, de donde hay másconcentración hacia el medio donde hay menos.
Este transporte puede darse por:
DIFUSIÓN SIMPLE. Es el paso de pequeñas moléculas a favor del gradiente; puede realizarse a través de la bicapa lipídica o a través de canales proteicos.
Difusión simple a través de la bicapa: mecanismo de transporte pasivo, sin consumo de energía celular. A favor del gradiente de concentración. Involucra a moléculas e iones.
Las sustancias liposolubles pueden atravesar fácilmente las membranas hasta que el soluto se equilibre a ambos lados de la bicapa. Las moléculas hidrofóbicas, moléculas polares de pequeño tamaño pero no cargadas se difunden más rápidamente
Así, entran moléculas lipídicas como las hormonas esteroideas, anestésicos como el éter y fármacos liposolubles.
Las moléculas no polares, oxigeno, dióxido de carbono, atraviesan directamente la bicapa por su liposolubilidad. Las moléculas polares atraviesan canales formados por las proteínas.
Algunas proteínas transmembrana presentan una estructura tridimensional en la cual los radicales polares de ciertos aminoácidos se disponen formando un canal hidrofílico que puede ser atravesado por agua (osmosis) y por iones hidratados como el sodio, potasio.
Algunos canales se mantienen permanentemente abiertos, otros solo lo hacen cuando llega una molécula mensajera que se une a una zona receptora especifica e induce a una variación de la configuración que abre el canal, o bien cuando ocurren cambios en la polaridad de la membrana. El transporte de agua se denomina osmosis y el soluto diálisis.
Ósmosis: se define como el flujo de agua a través de membranas semipermeables desde un compartimiento de baja concentración de solutos hacia uno de concentración mayor. La osmosis se produce porque la presencia de solutos reduce el potencial químico del agua que tiende a fluir desde las zonas donde su potencial químico es mayor hacia uno menor.
Difusión facilitada: Permite el transporte de pequeñas moléculas polares, como los aminoácidos, monosacáridos, etc., que al no poder, que al no poder atravesar la bicapa lipídica, requieren que proteínas trasmembranosas faciliten su paso.
Estas proteínas reciben el nombre de proteínas transportadoras o permeasas que, al unirse a la molécula a transportar sufren un cambio en su estructura que arrastra a dicha molécula hacia el interior de la célula.
Facilitada: mecanismo pasivo a favor del gradiente de concentración que facilita el transporte de determinadas sustancias que en general son insolubles en lípidos, monosacáridos, ácidos grasos, aminoácidos. Requiere transportadores especiales
Esta difusión es mediada por un transportador. Depende de proteínas integrales de la membrana, cada proteína transportadora es específica de una sola molécula o de un grupo de moléculas de estructura relacionada.
La proteína transportadora expone los sitios de reconocimiento a una de las caras de la membrana, cuando la molécula por transportar se une a ella cambia la conformación y expone los sitios hacia el lado opuesto donde se libera la molécula.
Difusión simple a través de canales. Se realiza mediante las denominadas proteínas de canal. Así entran iones como el Na+, K+, Ca2+, Cl-.
Las proteínas de canal son proteínas con un orificio o canal interno, cuya apertura está regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que se unen a una determinada región, el receptor de la proteína de canal, que sufre una transformación estructural que induce la apertura del canal.
 
EL TRANSPORTE ACTIVO. En este proceso también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana.
Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroquímico. Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca.
Es un mecanismo para expulsar iones de sodio de la membrana celular y al mismo tiempo introducir iones potasio a la célula. Esta bomba se encuentra en todas la células del cuerpo y se encarga de mantener las diferencias de concentración sodio – potasio a través de la membrana y establecer un potencial eléctrico negativo en el interior de las células.
La proteína transportadora es un complejo de dos proteínas globulares separadas una con mayor peso molecular y otra más pequeña.
La de mayor tamaño presenta tres características específicas para la función de bomba:
Cuenta con tres sitios receptores para unir iones sodio en su porción situada en el interior de la célula.
Tiene dos sitios receptores para iones potasio en su lado exterior
LA BOMBA DE NA+/K+ Requiere una proteína transmembranosa que bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior.
Esta proteína actúa contra el gradiente gracias a su actividad como ATP-asa, ya que rompe el ATP para obtener la energía necesaria para el transporte.
La porción interna de esta proteína adyacente o cercana a los sitios de unión para sodio, muestra actividad de ATPasa. La bomba ATPasaNa-K, la proteína transportadora es una ATPasa que intercambia tres iones de sodio intercelulares por 2 iones de potasio extracelulares mientras hidroliza ATP para obtener energía.
Por este mecanismo, se bombea 3 Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior, con la hidrólisis acoplada de ATP. El transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran importancia fisiológica.
BOMBA DE CALCIO En condiciones normales la concentración de calcio en el citosol es baja esto se logra mediante dos bombas de calcio, una en la membrana celular, que expulsa calcio hacia el exterior de la célula, la otra introduce iones calcio a uno o mas orgánulos vesiculares internos de la célula.
La proteína acarreadora atraviesa la membrana de lado a lado y actúa como ATPasa con capacidad para desdoblar ATP igual que ATPasa de sodio. Esta proteína tiene un sitio de unión para calcio en lugar de potasio
De hecho todas las células animales gastan más del 30% del ATP que producen (y las células nerviosas más del 70%) para bombear estos iones.
Los gradientes iónicos y los potenciales a través de membrana suministran la energía para que se realice el transporte, cuando se debe eliminar o incorporar una molécula muy grande o incluso un microorganismo entero, la membrana misma se compromete en el pasaje de la partícula organizando una vacuola donde esta queda contenida y es transportada.
TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE ELEVADA MASA MOLECULAR:
Para el transporte de este tipo de moléculas existen tres mecanismos principales: endocitosis, exocitosis y transcitosis. En cualquiera de ellos es fundamental el papel que desempeñan las llamadas vesículas revestidas. Estas vesículas se encuentran rodeadas de filamentos proteicos de clatrina.
|
