Tema 16. Señalización celular I.

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1 Tema 16. Señalización celular I. 1.Organismos pluricelulares y homeostasis. 2.Sistema endocrino. Hormonas 3. El sistema nervioso Estructura de una neurona Transmisión sináptica: tipos de sinapsis. Funcionamiento de la sinapsis Neurotransmisores. Los seres vivos necesitamos unas condiciones estables para poder funcionar correctamente Equilibrio del medio interno = Homeostasis Diferenciación celular: Organismos pluricelulares. Las células de un organismo pluricelular como nosotros, se han especializado en la realización de diferentes funciones, con lo cual estas funciones son más perfectas El funcionamiento de todo el organismo tiene que estar coordinado para que se pueda mantener la homeostasis. Señalizadores químicos Los organismos PLURICELULARES poseen tres sistemas para mantener la HOMEOSTASIS : Sistema Endocrino Hormonas Nervioso Endocrino Inmune Sistema Nervioso Neurotransmisores Neuromoduladores Interaccionan con receptores específicos

2 Sistemas sensoriales S.N.C. Células encargadas de la comunicación en los organismos pluricelulares. HORMONAS Sistemas efectores CONDUCTA Pequeñas cantidades de hormonas pueden modificar: El humor La agresividad La sumisión Nuestra conducta reproductora El desarrollo de nuestro sistema nervioso El aprendizaje ETC En el sistema endocrino 1. Neuronas 2. Células glandulares En el sistema nervioso 1.Neuronas 2. Células de la glía 2. Sistema endocrino. Hormonas Células preparadas para recibir, procesar y enviar información Según su naturaleza química se distinguen tres tipos de hormonas Peptídicas Esteroideas Derivadas de aminoácidos La mayoría Médula adrenal (catecolaminas) Tiroides Melatonina Las hormonas se sintetizan en las células endocrinas. Peptídicas y catecolaminas Derivadas del colesterol y tiroideas Se almacenan dentro de vesículas y se liberan cuando la glándula es estimulada. Se sintetizan cuando la glándula es estimulada y se liberan inmediatamente Sexuales Corteza adrenal Ejemplo: Receptores hormonales Receptores de membrana Receptores intracelulares Si la hormona es esteroidea o del tiroides, tiene los receptores en el interior de la célula. Si la hormona es peptídica o catecolaminérgica, tiene los receptores en la cara externa de la membrana celular.

3 Glándulas endocrinas Hipófisis Glándula Pineal 3. EL SISTEMA NERVIOSO. El sistema nervioso es la estructura responsable de nuestra conciencia, nuestros pensamientos, memoria Corteza adrenal Médula adrenal Para poder realizar estas funciones tan complejas, el sistema nervioso está dotado de unas células especializadas, estructural y funcionalmente: neuronas y células de la glía Estructura de una neurona Soma a cuerpo neuronal Dendritas Axón Axón Vainas de mielina Soma o cuerpo de la neurona En él se encuentra el núcleo, el citoesqueleto y el resto de los orgánulos. Una neurona madura pierde su capacidad para dividirse. Botón terminal Dendritas. Ramificaciones cortas que se dividen en las cercanías del soma. Al conjunto de dendritas de una neurona se le conoce como arborización dendrítica. Su función, generalmente, es recibir información (sobre todo excitatoria). Pueden poseer unos abultamientos llamados espinas dendríticas. Están repletas de proteínas receptoras. Espinas dendríticas Lugar dónde los axones de otras neuronas hacen contacto. Se pueden distinguir dos zonas Cuello: aparato de la espina Cabeza El citoplasma de las dendritas posee una composición similar a la del soma.

4 Axón Extensión larga y delgada Suele ramificarse lejos del soma. Especializado en transmitir información Termina en unos abultamientos llamados botones o pies terminales. El lugar del axón más próximo al soma se llama cono axónico. Puede estar rodeado o no de vainas de mielina El axón está recorrido por microfilamentos que le confieren resistencia y por microtúbulos cuya función es el transporte de sustancias desde el soma al terminal (transporte anterógrado) y viceversa (transporte retrógrado). Transporte anterógrado lento Botón terminal. Trasportes anterógrado y retrógrado rápidos No posee microtúbulos Posee las vesículas sinápticas que suelen ser de dos tamaños : pequeñas y grandes. Posee gran cantidad de mitocondrias La superficie que contacta con otra célula es más densa que el resto de la membrana debido al acumulo de proteínas y recibe el nombre de Zona densa o zona activa. Hay muchos tipos de neuronas, con diferentes formas. Estas diferentes formas se deben a la interacción del citoesqueleto de la neurona con su membrana plasmática. Clasificación de las neuronas Número de neuritas Arborización dendrítica Conexiones Longitud del axón Tipo de neurotransmisor Unipolar Bipolar Apolar Forma Espinas Sensoriales Interneuronas Motoras Colinérgicas Dopaminérgicas Peptidérgicas Piramidales Estrelladas Espinosas Aespinosas De proyección De circuito local

5 El almacenamiento y la liberación de los neurotransmisores se hace desde el botón terminal. Pero hay neuronas que además presentan varicosidades (abultamientos a lo largo del axón que contienen vesículas llenas de neurotransmisores) Desde el soma y las dendritas se pueden liberar pequeñas cantidades de neurotransmisor 3.2. Transmisión sináptica: tipos de sinapsis. Funcionamiento de la sinapsis. Sinapsis: Lugar de comunicación entre una neurona y otra célula (otra neurona, glándula, músculo ) Tipos de sinapsis según la proximidad entre el elemento pre- y postsináptico. Sinapsis eléctricas 1. Sinapsis eléctricas. Pegados 2. Sinapsis químicas. Separados por un pequeño espacio llamado HENDIDURA SINÁPTICA. Sinapsis química Componentes: - Presináptico: Botón o pie terminal, mitocondrias, citoesqueleto, vesículas sinápticas, zona densa o zona activa, autorreceptores Tipos de sinapsis según la forma de los elementos pre y postsinápticos - Postsjnáptico. Zona densa, receptores postdinápticos. - Hendidura sináptica. Matriz extracelular Sinapsis simétricas: Inhibidoras Sinapsis asimétricas: Excitadoras

6 Tipos de sinapsis según cómo se comuniquen entre sí las neuronas 3.3. Neurotransmisores Un neurotransmisor es una molécula, liberada por las neuronas y la glía, que fisiológicamente influye sobre el estado electroquímico de células adyacentes. Acetilcolina (Ach). Serotonina (5-HT), CLASIFICACIÓN DE LOS NEUROTRANSMISORES Catecolaminas: Dopamina (DA), Noradrenalina (NA) y Adrenalina (A). Aminoácidos: Ácido gamma-aminobutírico (GABA)., Glicina (Gly). Ácido glutámico(glu) y Ácido aspártico D-serina Purinas: Adenosina, ATP,GTP Péptidos: Opiáceos (Endorfinas,encefalinas, dinorfinas). No opiáceos (Sustancia P, Factores de crecimiento,etc) Difusibles: Prostaglandinas. Óxido nítrico (NO), Monóxido de carbono CO). Ácido araquidónico. Endocannabinoides Vida de un neurotransmisor. 1. Síntesis. 2. Almacenamiento 3.Liberación 4. Acción sobre los receptores. 5. Inactivación. 6. Farmacología. Síntesis y almacenamiento de neurotransmisores peptídicos Prepropéptido Síntesis y almacenamiento de neurotransmisores de pequeño tamaño Sustancias precursoras Ex X Ey Peptidasa X Propéptido Y Ez Peptidasa Y Neurotransmisor Neuropéptido

7 Almacenamiento en vesículas de neurotransmisores de pequeño tamaño Regulación de la síntesis de neurotransmisor Regulando la actividad enzimática - Enzimas Saturadas - Enzimas no saturadas. - Fosforilación enzimática. - Autorreceptores. En una misma neurona pueden coexistir dos tipos de vesículas: - Vesículas grandes: contienen péptidos neuromoduladores. - Vesículas pequeñas: contienen a un neurotransmisor de pequeño tamaño Los neurotransmisores difusibles (gases y derivados de lípidos), se sintetizan cuando la neurona es estimulada y se liberan inmediatamente. 3.Liberación Exocitosis calcio dependiente: 1. Llega un potencial de acción al botón terminal 2. En lugar de abrirse canales de sodio voltaje dependientes, se abren canales de calcio voltaje dependientes. 3.Entra Ca El calcio se une a la calmodulina. 5. El complejo calcio calmodulina activa a proteínkinasas que fosforilan proteínas del botón terminal (citoesqueleto, superficie de la vesícula, membrana presináptica) y provocan 6. La exocitosis del neurotransmisor. 4. Acción sobre los receptores Receptores localizados en la membrana Los receptores son proteínas que se están renovando continuamente y pueden encontrarse en el interior de la células (incluso asociados a DNA) o formando parte de la membrana plasmática Receptores ionotrópicos: Asociados a canal. Receptores metabotrópicos: Asociados a proteína G. Receptores asociados a enzimas.

8 Receptores asociados a canal : Canales dependientes de ligando Canales dependientes de Voltaje. Los neurotransmisores que que se unen a receptores metabotropos extracelulares desencadenan cascadas de señalización intracelular. Los receptores asociados a proteína G realizan su función activando la síntesis de mensajeros internos llamados segundos mensajeros Receptores asociados a enzimas Es un tipo de receptor utilizado por los factores de crecimiento (conjunto de proteínas de señalización extracelular que regulan el crecimiento, la diferenciación, la proliferación y la supervivencia celular. Receptor tirosina quinasa 22 La unión de una molécula señal al dominio extracelular de un receptor tirosina kinasa provoca la asociación de dos moléculas receptoras en un dímero.

9 23 La formación del dímero pone en contacto los dominios con actividad kinasa de las colas intracelulares de las dos moléculas de receptor; esto activa las kinasas y les permite fosforilarse la una a la otra en varias cadenas laterales de residuo tirosina. Cada tirosina fosforilada actúa como lugar de unión específico para una proteína de señalización intracelular diferente, que transmite la señal hacia el interior de la célula. 24 Proteína Ras Activación de Ras mediante un receptor tirosinakinasa activado 26 La proteína Ras es un miembro de una gran familia de pequeñas proteínas de unión al GTP pero formada por una sola subunidad (la proteína G es trimérica) Una proteína adaptadora se ancla sobre una fosfotirosina particular del receptor activado El adaptador se une y activa a una proteína, la cual actúa como activadora de Ras Esta proteína facilita el intercambio de GDP por GTP en Ras. La proteína Ras, activada de esta manera estimula Inactivación del neurotransmisor Tres tipos de inactivación : 1. Extracelular, mediate enzimas asociadas al lado externo de la membrana postsináptica. desencadena una cascada de fosforilación de tres proteínkinasas que amplifican y distribuyen la señal. 2. Recaptación por la neurona. - Reciclaje. - Degradación. 3. Captación por astrocitos, degradación en su interior

10 6. Farmacología - Agonistas. Mismo efecto que el neurotransmisor incluso mayor. - Antagonistas. Efecto contrario al del neurotransmisor. - Neuromoduladores positivos y negativos.