Cómo se comunican las células?

Transcripción

1 Clase para el capítulo 37 Control químico del organismo animal: El sistema endócrino Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Cómo se comunican las células? Hay cuatro vías de comunicación entre las células del cuerpo: 1

2 Cómo se comunican las células? Las uniones abiertas unen directamente el interior de las células. Los iones y las moléculas pequeñas fluyen de célula en célula. Ejemplo: las células del músculo cardiaco. Cómo se comunican las células? Más comúnmente, las células liberan moléculas mensajeras que estimulan a las células si las moléculas se unen a los receptores proteicos dentro o en la célula. Diferentes sistemas de comunicación utilizan diferentes moléculas mensajeras. 2

3 Cómo se comunican las células? La comunicación paracrina ocurre entre células circunvecinas usando hormonas locales que se difunden a través del líquido extracelular. Ejemplo: prostaglandinas. Cómo se comunican las células? La comunicación endocrina ocurre entre las células distantes usando hormonas que viajan por el torrente sanguíneo. Ejemplo: insulina. 3

4 Cómo se comunican las células? La comunicación sináptica ocurre entre las neuronas y su blanco usando neurotransmisores. Los neurotransmisores se liberan a través de una abertura muy estrecha (la hendidura sináptica) entre las células. Ejemplo: acetilcolina. Hormonas locales La mayoría de las células las secretan. Ejemplo: prostaglandinas. Son ácidos grasos modificados que se usan en la comunicación local. 4

5 Hormonas locales Las diversas funciones de las prostaglandinas incluyen: Causar constricción de las arterias en el cordón umbilical. Estimular las contracciones uterinas. Contribuir a la inflamación. Estimular a los receptores del dolor. Hormonas endocrinas Las hormonas endocrinas se liberan en respuesta a algunos estímulos provenientes del interior o del exterior del cuerpo. Son liberadas por las glándulas que conforman el sistema endocrino. Viajan por el sistema circulatorio para llegar a las células blanco. 5

6 Hipotálamo: ADH, oxitocina, hormonas reguladoras de la hipófisis anterior Glándula hipófisis anterior: ACTH TSH, GH, PRL, FSH, LH Posterior: Oxitocina, ADH Glándula tiroides: tiroxina, calcitocina Timo: timocina Glándulas adrenales: Médula: epinefrina, norepinefrina, Corteza: glucorticoides (cortisol), mineralocorticoides Células del islote: Insulina, glucagón Glándula pineal: melatonina Paratiroides: (en la superficie posterior de la tiroides) hormona paratiroidea Corazón: péptido natriurético auricular Riñones: eritropoyetina Tracto digestivo: varias hormonas digestivas Adipocitos : leptina Gónadas: Testículos: andrógenos: en especial testosterona Ovarios: estrógenos, progesterona Hormonas endocrinas Hay tres clases de hormonas endocrinas en los vertebrados: Hormonas peptídicas: formadas de cadenas de aminoácidos. Hormonas derivadas de aminoácidos: se sintetizan a partir de uno o dos aminoácidos. Hormonas esteroides: se parecen al colesterol. 6

7 Receptores en las células blanco Una célula sólo será afectada por una hormona si tiene receptores específicos de esa hormona. De lo contrario, no se verá afectada. 1 Glándulas liberan la hormona 2 Esta entra al torrente sanguineo y recorre el cuerpo (extracellular fluid) capillary 3 Deja los capilares y se difunde al tejido por el líquido extracelular uterus 4 La hormona se une a sus receptores específicos biceps 5 No puede afectar otros tipos de células Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 7

8 Receptores en las células blanco Diferentes clases de hormonas se unen a diversos receptores en formas distintas: Esto se debe a las diferencias en la composición química que afecta su capacidad para penetrar la membrana plasmática. Hormonas solubles en agua Muchas hormonas derivadas de péptidos y aminoácidos son solubles en agua. Las hormonas solubles en agua usan receptores de membrana. No pueden penetrar la membrana plasmática. 8

9 Hormonas solubles en agua La hormona (primer mensajero) se une a receptores de membrana. La unión de la hormona con el receptor provoca un cambio en la parte de esa proteína, esta transformación física desencadena la formación de un segundo mensajero ejemplo: AMP cíclico (camp) dentro de la célula. El segundo mensajero activa a enzimas que producen efectos en las células. 1. Las hormonas peptídicas o basadas en aminoácidos se unen a un receptor en la membrana plasmática 2. La unión hormona receptor activa una enzima que cataliza la síntesis de un segundo mensajero, como el AMPc 4. Las enzimas activadas catalizan reacciones específicas. Diferentes hormonas y distintos tipos de receptores causan que diferentes enzimas se activen y produzcan diversos productos o cambios 3. El segundo mensajero activa otras enzimas FIGURA 37-3 Cómo influyen las hormonas derivadas de péptidos o aminoácidos en las células blanco 9

10 Hormonas solubles en lípidos Las hormonas esteroides son solubles en lípidos. Pueden penetrar fácilmente la membrana celular. Hormonas solubles en lípidos Las hormonas solubles en lípidos entran en la célula y se unen a los receptores en el citosol o en el núcleo. Forma el complejo receptor-hormona. El complejo receptor-hormona se une a un gen de DNA. Se inicia la síntesis de una proteína para ese gen específico. 10

11 1. Una hormona esteroide se difunde a través de la membrana plasmática. 2. La hormona se une a un receptor en el núcleo o a un receptor en el citoplasma que la lleva hacia el núcleo. 3. El complejo hormona-receptor se une al ADN y hace que la ARN polimerasa se una a un sitio promotor cercano de un gen específico. 5. El ARNm abandona el núcleo, luego se une a un ribosoma y dirige la síntesis de una proteína específica 4. La ARN polimerasa cataliza la transcripción de ADN en ARN mensajero (ARNm) FIGURA 37-4 Hormonas esteroides que influyen en las células blanco Regulación de liberación de hormonas Las hormonas ejercen efectos potentes sobre el cuerpo, por eso se debe controlar la liberación hormonal. Casi todas la hormonas son controladas mediante retroalimentación negativa, que inhibe la liberación futura. Ejemplo: la hormona antidiurética (ADH) hace que los riñones reabsorban más agua y produzcan orina muy concentrada. 11

12 Regulación de liberación de hormonas En unos cuantos casos, la liberación de una hormona se controla por retroalimentación positiva. Ejemplo: la hormona oxitocina estimula contracciones más fuertes del útero. Hormonas de los vertebrados Los invertebrados tienen tanto hormonas peptídicas como esteroides. Muchos de sus mecanismos de comunicación son similares a los de los vertebrados. Ejemplo: el estrógeno y la testosterona regulan la diferenciación sexual en los caracoles. 12

13 Hormonas de los vertebrados Una hormona esteroide controla el proceso de muda en los insectos. La muda es el proceso en el que el exoesqueleto se desprende para dar espacio al crecimiento. La muda es regulada por la hormona esteroide ecdisona. El sistema endocrino de los mamíferos Existen muchas hormonas animales y cada año se descubren nuevas. Las funciones principales de las hormonas en el sistema endocrino de los vertebrados están bien establecidas. 13

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15 Glándulas exocrinas y endocrinas Los mamíferos tienen glándulas tanto exocrinas como endocrinas. Glándulas exocrinas: producen secreciones que se liberan hacia el exterior del cuerpo a través de tubos o aberturas llamadas conductos. Ejemplos: las glándulas sudoríparas, mamarias, sebáceas, y lacrimales. 15

16 Glándulas exocrinas y endocrinas Glándulas endocrinas: no tienen conductos y liberan sus hormonas dentro del cuerpo. Las células secretan sus hormonas al líquido intersticial que rodea a los capilares y el torrente sanguíneo las transporta por todo el cuerpo. El hipotálamo/glándula hipófisis El hipotálamo controla las secreciones de la glándula hipófisis. Estas estructuras coordinan la acción de muchos sistemas de mensajes hormonales clave. 16

17 El hipotálamo/glándula hipófisis El hipotálamo es una parte del cerebro que contiene cúmulos de células nerviosas especializadas llamadas células neurosecretoras. Liberan hormonas peptídicas cuando reciben un estímulo. El hipotálamo/glándula hipófisis La glándula hipófisis es una glándula del tamaño de un chícharo que cuelga del hipotálamo por un tallo. Libera hormonas bajo el control del hipotálamo. 17

18 El hipotálamo/glándula hipófisis La hipófisis consta de dos partes distintas: Hipófisis anterior (adenohipófisis): verdadera glándula endócrina. Hipófisis posterior (neurohipófisis): brote del hipotálamo. El hipotálamo/glándula hipófisis Las hormonas hipotalámicas controlan a la hipófisis anterior. Hormonas liberadoras Estimulan la liberación de hormonas de la hipófisis. Hormonas inhibidoras Evitan la liberación de hormonas de la hipófisis. 18

19 El hipotálamo/glándula hipófisis Las hormonas hipotalámicas llegan a la hipófisis anterior a través de la sangre. Hipotálamo y la hipófisis (pituitaria) hypothalamus anterior lobe of pituitary posterior lobe of pituitary p

20 Hipófisis Anterior 1 Cuerpos celulares de neuronas en el hipotálamo secretan liberadores o inhibidores en el tallo que se conecta con la hipófisis 2 Las hormonas entran a los capilares en el tallo y son llevados a la hipófisis anterior 4 La hipófisis secreta una hormona que entra al torrente sanguineo y a la circulación general 3 Hormonas se difunden de los vasos en la hip. anterior y se unen a sus células blanco Hipófisis posterior 1 Cuerpos celulares de las neuronas secretoras del hipotálamo sintetizan la hormona (ADH u oxitocina) 2 Hormonas bajan por el axón y se acumulan en las terminales del axón 3 Potenciales de acción liberan la hormona que entra a los vasos sanguineos en el lóbulo posterior 4 Hormona se distribuye por la circulación general 20

21 Hormonas pituitarias anteriores La hipófisis anterior produce varias hormonas peptídicas. La hormona estimuladora del folículo (FSH) y la hormona luteinizante (LH). Estimulan la producción de gametos y hormonas sexuales. Hormonas pituitarias anteriores La hormona estimuladora de la tiroides (TSH) Estimula a la glándula tiroides para que libere sus hormonas. La hormona adrenocorticotrópica (ACTH) Hace que se libere la hormona cortisol de la corteza suprarrenal. 21

22 Hormonas pituitarias anteriores Prolactina Estimula el desarrollo de las glándulas mamarias durante el embarazo. Hormona estimuladora de melanocitos (MSH) Estimula la síntesis del pigmento cutáneo melanina. Hormonas pituitarias anteriores Hormona del crecimiento Regula el crecimiento del cuerpo. Una insuficiencia de hormona del crecimiento causa algunos casos de enanismo. Un exceso puede causar gigantismo. 22

23 Hormonas pituitarias posteriores La hipófisis posterior (neurohipófisis) contiene las terminaciones de dos tipos de células neurosecretoras. Hormonas pituitarias posteriores Los cuerpos celulares de las células neurosecretoras están en el hipotálamo. Las hormonas se producen en los cuerpos celulares y son transportadas a las terminaciones por el torrente sanguíneo. 23

24 Hormonas pituitarias posteriores La hipófisis posterior produce dos hormonas peptídicas. La hormona antidiurética (ADH, por sus siglas en inglés) Ayuda a prevenir la deshidratación al aumentar la permeabilidad al agua de los conductos recolectores de las nefronas renales. Hormonas pituitarias posteriores Oxitocina Activa el reflejo de secreción de leche en las madres que amamantan, así como otras conductas. 24

25 hypothalamus 2 Células neurosecretoras del hipotálamo liberna oxitocina desde las terminales de la pituitaria posterior posterior pituitary Succión estimula 1 receptors sensoriales en el pecho, que envían impulsos nerviosos al hipotálamo 4 3 La oxitocina es acareada en la sangre hasta el pecho Oxitocina se une a receptors en los músculos de la glándula láctea, los cuales se contrae y expulsan la leche de la glándula milk gland nipple clusters of milk glands milk milkproducing cells duct muscle cells Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Las glándula tiroides La glándula tiroides está en la parte delantera del cuello, situada bajo la laringe. 25

26 FIGURA 37-9 Las glándulas tiroides y paratiroides Las glándula tiroides La glándula tiroides produce dos hormonas: Tiroxina Calcitonina 26

27 Tiroxina Aminoácido modificado que contiene yodo. Regula el metabolismo de todas las células corporales. Regula el desarrollo del sistema nervioso. Tiroxina Una secreción insuficiente de hormona tiroidea causa cretinismo. Produce retraso mental y enanismo. Una secreción excesiva de tiroxina en los vertebrados en desarrollo puede causar un desarrollo precoz. 27

28 FIGURA La tiroxina controla la metamorfosis en los anfibios Tiroxina Los niveles de tiroxina en la sangre se regulan mediante retroalimentación negativa. 28

29 4. La tiroxina inhibe la liberación tanto de la hormona liberadora de TSH como de TSH mediante retroalimentación negativa 1. Células neurosecretoras del hipotálamo secretan la hormona liberadora TSH 2. La hormona liberadora hace que la hipófisis secrete hormona estimuladora de la tiroides (TSH) 3. La TSH hace que la tiroides secrete tiroxina, la cual incrementa la tasa metabólica celular en todo el cuerpo FIGURA Retroalimentación negativa en la función de la glándula tiroides La glándula tiroides Las deficiencias de yodo producen un crecimiento excesivo de la tiroides llamado bocio. Los niveles bajos de yodo reducen la producción de tiroxina. La cantidad de células productoras de tiroxina aumenta para compensar las deficiencias y agranda la glándula tiroides. 29

30 FIGURA 37-9 Las glándulas tiroides y paratiroides Calcitonina Inhibe la liberación de calcio de los huesos: Produce una disminución en las concentraciones de calcio en la sangre. 30

31 Las glándulas paratiroides Los cuatro discos pequeños de las glándulas paratiroides están incrustados en la parte trasera de la tiroides. FIGURA 37-9a Las glándulas tiroides y paratiroides 31

32 Las glándulas paratiroides Secretan la paratohormona. Trabaja en oposición de la calcitonina para mantener la homeostasis del calcio. Estimula la liberación del calcio de los huesos y aumenta la concentración del calcio en la sangre. Las glándulas paratiroides Secretan la paratohormona Hace que los riñones reabsorban más calcio conforme se elabora orina. Un mayor nivel de calcio en la sangre inhibe la posterior liberación de paratohormona en un ciclo de retroalimentación negativa. 32

33 bajo nivel de calcio en la sangre nivel normal de calcio en la sangre las paratiroides liberan PTH los huesos liberan calcio FIGURA La retroalimentación negativa regula los niveles de calcio en la sangre El páncreas El páncreas es una glándula que produce secreciones tanto exocrinas como endocrinas. La porción exocrina: sintetiza secreciones digestivas que se liberan en el intestino delgado. La porción endocrina: Consiste en células de islote que producen las hormonas insulina y glucagón. 33

34 Insulina y glucagón Tienen funciones opuestas que regulan el metabolismo de los carbohidratos y las grasas. Insulina y glucagón Insulina: Se libera cuando los niveles de glucosa en la sangre son altos. Hace que las células del cuerpo absorban glucosa y la metabolicen. Las células la convierten en grasa o glucógeno (por el hígado). Resultado final: reduce el nivel de glucosa en la sangre. 34

35 Insulina y glucagón Diabetes mellitus: Ocurre por una deficiencia en la producción de insulina o una falla en las células blanco. Provoca problemas circulatorios que dan por resultado infartos al miocardio, ceguera y deficiencias renales. La insulina humana (sintetizada por bacterias) se administra cuando un paciente no puede producir la propia. Insulina y glucagón Glucagón: Se libera cuando los niveles de glucosa en la sangre son bajos. Descompone las grasas y el glucógeno en glucosa, que se puede usar como fuente de energía. Resultado final: aumenta los niveles de glucosa en la sangre. 35

36 FIGURA El páncreas controla los niveles de glucosa en la sangre Los órganos sexuales secretan hormonas esteroides En la hembra, los ovarios liberan dos tipos de hormonas esteroides: Estrógeno: estimula la producción de óvulos maduros y el desarrollo de caracteres sexuales secundarios. Progesterona: prepara al tracto reproductivo para recibir y nutrir el óvulo fecundado. 36

37 Los órganos sexuales secretan hormonas esteroides En el macho, los testículos producen andrógenos esteroides. El andrógeno más importante es la testosterona. Promueve la producción de espermatozoides. Estimula el desarrollo de caracteres sexuales masculinos secundarios durante la pubertad. Las glándulas suprarrenales Las glándulas suprarrenales se encuentran sobre los riñones. Las glándulas suprarrenales tienen dos partes que secretan hormonas distintas. 37

38 La médula suprarenal secreta adrenalina y noradrenalina La corteza suprarrenal secreta glucocorticoides, testosterona y aldosterona FIGURA Las glándulas suprarrenales Las glándulas suprarrenales La médula suprarrenal: está en el centro y libera dos hormonas derivadas de aminoácidos. Adrenalina y noradrenalina: se liberan en respuesta a situaciones de emergencia y preparan al cuerpo para la acción. 38

39 Las glándulas suprarrenales Corteza suprarrenal: la capa exterior de la glándula; secreta tres tipos de hormonas esteroides: Glucocorticoides Aldosterona Testosterona Las glándulas suprarrenales Glucocorticoides (como el cortisol): Se libera cuando el cuerpo se encuentra en tensión. Eleva los niveles de glucosa en la sangre e inhibe el sistema inmunitario. 39

40 Las glándulas suprarrenales Aldosterona: Se secreta si el sodio de la sangre disminuye. Hace que los riñones y las glándulas sudoríparas retengan el sodio. Permite que la sal y otras fuentes de sodio de la dieta eleven los niveles de sodio. Las glándulas suprarrenales Testosterona: Producida en pequeñas cantidades tanto por hombres como por mujeres. 40

41 Otras fuentes de hormonas La glándula pineal: Se encuentra entre los dos hemisferios del cerebro, justo arriba y atrás del hipotálamo. Produce la hormona melatonina en un ritmo diario. Se cree que regula los ciclos reproductivos estacionales de muchos mamíferos. Puede influir en los ciclos de sueño-vigilia. Otras fuentes de hormonas El timo: Se encuentra en la cavidad torácica detrás del esternón. Produce la hormona timosina, que estimula el desarrollo de células T de inmunidad. 41

42 Otras fuentes de hormonas Los riñones producen: Eritropoyetina: hormona que incrementa la producción de glóbulos rojos. Renina: es una enzima que cataliza la producción de la hormona angiotensina, que eleva la presión arterial constriñendo las arteriolas. Otras fuentes de hormonas El corazón: Secreta el péptido auricular natriurético (ANP, por sus siglas en inglés) cuando el volumen de la sangre es muy alto. Reduce el volumen sanguíneo al inhibir la liberación tanto de hormona antidiurética (ADH) como de aldosterona. 42

43 Otras fuentes de hormonas El estómago y el intestino delgado producen diversas hormonas peptídicas que ayudan a regular la digestión: Gastrina Secretina Colecistocinina Otras fuentes de hormonas Células adiposa: Liberan la hormona peptídica leptina. Se piensa que esta implicada en la regulación del peso corporal y en otras posibles funciones. Los ratones a los que les falta el gen de la leptina se vuelven obesos. En el ser humano tiene también otras funciones: Nuevos capilares Curación de heridas Estimula Sistema immune Caracteres sexuales secundarios 43

44 Hormonas y químicos Químicos sintéticos influyen afectan el sistema endocrino: DDT (pesticidas), PCBs (electrónicos, impermeabilizantes y solventes), Atrazina (herbicida) Disruptores endocrinos Disruptores endocrinos en CR 44