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by Kevin Buitron 4 years ago

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Señalización y transporte celular

Los conceptos clave de la bioquímica incluyen la señalización y el transporte celular, así como el papel crucial de las enzimas y la catálisis en los procesos biológicos. Las enzimas son proteínas que aceleran las reacciones químicas y su actividad puede ser regulada de diversas maneras.

Señalización y transporte celular

Linkografía

Biología. Comunicación celular: recepción y transducción de señales. [Fichero de video]. 9 de octubre de 2013. [Consultado el 21 de julio de 2020]. Disponible en: https:/Avww.youtube.comAvatch?v=5UfyCFCWW9o&feature=voutu.be

david vargas. ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR FISIOLOGÍA CELULAR Pl. [Fichero de video]. 16 de febrero de 2014. [Consultado el 21 de julio de 2020]. Disponible en: https://www.voutube.com/watch?v=fIjqvdvnzSI&feature=youtu.be&t=5

CARLOS F. ENZIMAS (INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA). [Fichero de video]. 4 de marzo de 2018. [Consultado el 21 de julio de 2020]. Disponible en: https://www.youtube.comAvatch?v=Dse8E7GwOEk&feature=youtu.be&t=4

david vargas. TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR ¡FISIOLOGÍA CELULAR P2. [Fichero de video]. 7 de junio de 2015. [Consultado el 21 de julio de 2020]. Disponible en: https:/Avww.youtube.com''watch?v=soS4SvOdQCA&feature=youtu.be

Bibliografía

1. Feduchi Canosa E, Blasco Castiñeyra I, Romero Magdalena CS, Yánez Conde. Bioquímica conceptos esenciales. Primera ed. Madrid: Panamericana; 2011

Propiedades

Diferentes posibilidades de distribución de las proteínas sobre la capa lipídica

Proteína periférica
Proteínas integrales

Las proteínas

Función de anclaje de macromoléculas, ambos lados de la membrana
Función Catalítica
Receptores de señales
Transporte de solutos

La bicapa lipídica es asimétrica

Son fluidas (Modelo del mosaico fluido)

Desplazamiento laterales, de rotación, flexión (frecuentes) y flip flop
Aumento en la fluidez: Aumento de la T, la presencia de insaturaciones, la longitud corta de las cadenas hidrocarbonadas, bajas concentraciones de colesterol.

Tiende a recuperar su estructura

Señalización y transporte celular

Señalización celular

Integración de señales
Entrecruzamiento de señales

La posibilidad de trabajar con células aisladas permite reducir el número de variables y así, poco a poco se van desentrañando las rutas intracelulares que se activan por distintos ligandos

Tipo celular

Cada tipo celular presenta un conjunto específico de proteínas efectoras y proteínas diana

Concentración de la molécula señal

La respuesta depende en gran medida del número de receptores activados

Presencia del receptor en la membrana

Muchas señales no van a tener efecto alguno sobre ciertas células por el simple hecho de que estas no tienen el receptor específico

Respuesta celular es consecuencia de la integración de señales

Las células están recibiendo continuamente cientos de señales a la vez. Cada molécula señal activará un receptor y este a su vez varias vias de señalización intracelular

Sistemas de transducción de señales
Segundos mensajeros

La calmodulina es una proteína que actúa como un receptor intracelular de Ca + - Ca/calmodulina - activa quinasas

Pequeñas moléculas que se generan por las enzimas efectoras y/o se acumulan en el interior de la célula como respuesta a una determinada señal extracelular y que pueden difundirse por todo el citoplasma y activar diversas proteínasseñalizadoras

Receptores asociados con canales iónicos

Las consecuencias dependerá de la especificidad del canal ( qué iones deja pasar y el tipo celular)

Neuronas y fibras musculares ( Na estimula, Cl inhibe

Receptores con actividad enzimática

El propio dominio intracelular tiene actividad enzimática

Receptores de factores de crecimiento - entrada en mitosis

Tirosina quinasa

Receptores acoplados a proteínas G heterotriméricas

Liberación de ácidos gástricos, desarrollo de caracteres sexuales secundarios

Percepción sensitiva: vista, gusto, olfato

Molécula señal (ligando agonistas o antagonistas) receptor celular - conjunto de enzimas efectoras intracelulares- respuesta celular
Conceptos básicos
Tipos de señales entre células

Dependiente de contacto

Importante durante el desarrollo y el mantenimiento de los tejidos es la señalización dependiente de contacto.

Respuesta inmune

Neuronal

El tiempo que tardan las señales en llegar a la célula diana puede ser demasiado largo

Adrenalina

Paracrina

La célula emisora y receptora se encuentran próximas.

Óxido Nítrico (NO)

Endócrinas

La célula emisora es una célula secretora capaz de sintetizar hormonas y liberarlas al torrente sanguíneo desde donde se distribuirán por todo el organismo

Insulina - Músculo - hígado (síntesis glucógeno) - adipocitos (bloqueo de lipólisis)

La naturaleza de las señales

Hormonas

Péptidos

Físicas (Luz)

Nucleótidos

Azúcares

Aminoácidos

Iones

Los receptores son proteínas integradas de membrana generalmente que se unen a moléculas señales

Linfocitos B responden a los antígenos sintetizando anticuerpos (Síntesis de proteínas)

Tipos de respuestas generales

La célula puede iniciar una serie de mecanismos que van a llevar a su muerte, como ruptura de DNA y la degradación de todos los componentes celulares

La ausencia de factores de crecimiento provoca que la célula entre en apoptosis (muerte celular programada)

Implica la síntesis de proteínas que van a constituir las diferentes estructuras celulares

Los factores de crecimiento son señales extracelulares que disparan la progresión del ciclo celular.

La respuesta celular dependerá del conjunto de proteínas que exprese dicha célula
Cada tipo celular responde de una forma concreta a una determinada señal.
Los receptores de señales son proteínas, generalmente integrales de membrana que se unen específicamente a moléculas señales y desencadenan la respuesta celular

Membranas biológicas y transporte

Otras características de la membrana celular
El potencial se genera por la salida de los K por los canales de fuga
Los receptores de membrana son diferentes en distintos tipos celulares.

El mismo ligando tiene diferentes efecto en tejidos distintos

Los receptores de membrana son proteínas que se unen a un ligando específico y se inicia una respuesta celular
La membrana plasmática presentan un potencial de membrana que surge como consecuencia de la distribución de los iones en el medio extracelular e intracelular
Transporte de solutos a traves de la membrana
La célula es un sistema abierto, intercambia materia y energía con el medio externo

Según aporte extra de energía

Pasivo

A favor de gradiente (gradiente químico)

Ej: Glucosa en los hepatocitos

Activo

En contra de gradiente (gradiente bioquímico)

Ej: Bomba de sodio-potasio

El transporte activo es necesario para mantener la composición iónica intracelular

Transporta Na al exterior de la célula y K al interior gracias a la e- de la hidrólisis

El gradiente de Na es utilizado por otras bombas de transporte activo secundario

Proteínas Transportadoras

Carrier

Se unen de forma específica a la sustancia que transportan y sufren ca,bios comformacionales que facilitan el paso de un lado a otro de la membrana

Canales Iónicos

Permiten el paso selectivo de iones según su tamaño y u carga.

Transportadores pasivos

Difusión Simple

O2, CO2, moléculas apolares, moléculas polares pequeñas sin carga (agua y glicerol)

No requiere energía

Membrana Celular
Fosfolípidos, esfingolípidos, colesterol y proteínas (50%)
La permeabilidad selectiva se debe a la naturaleza anfipática de los líquidos para controlar el paso de los diferentes solutos
La membrana plasmática aísla a las células del medio y en ella también se sitúan receptores que reciben estímulos del exterior y transmiten la información al interior
Crea compartimientos independientes y facilita el intercambio de sustancias
Son estructuras de gran importancia para las células, además se componen de lípidos y proteínas y comparten una estructura común.

Enzimas y catálisis

Regulación enzimática
Numerosas enzimas

Ruptura de un precursor enzimático puede dar lugar a una forma activa

Con este tipo de inhibición es irreversible, se necesitan otros mecanismos para la inactivación de estas enzimas.

La forma activa de una enzima surge tras la escisión de un fragmento de la cadena polipeptídica de un precursor inactivo

La fosforilación es la modificación reversible mas frecuente

La modificación es reversible por que los grupos de fosfato pueden eliminarse por la acción de otras enzimas.

Estas reacciones están catalizadas por sus correspondientes enzimas específicas

Muchas enzimas cambian su actividad como consecuencia de una modificación covalente en su estructura.

Dependiendo de la enzima, la fosforilación puede dar lugar a una forma más activa o una forma menos activa.

La modificación covalente de una enzima es un mecanismo habitual para regular la actividad de numerosas enzimas.

Enzimas alostéricas están formadas por varias subunidades

El modelo concertado en ausencia de ligando, existe un equilibrio entre dos conformaciones de la enzima

El modelo secuencial, el ligando se une a la primera subunidad se produce un cambio de conformación

La mayoría de las enzimas alostéricas son oligoméricas y están formadas por subunidades.

Los ligandos inducen un cambio de conformación que puede aumentar o disminuir la afinidad de la enzima por el sustrato.

La actividad de algunas enzimas se modula mediante la unión de uno o mas ligandos.

Mecanismos de acción de enzimas
Mecanismos químicos para la estabilización del estado de transición

Presencia de grupos catalíticos específicos permite crear rutas alternativas de menor energía de activación

Energía de fijación proporciona especificidad y catálisis

La velocidad está relacionada con la energía de activación

Una energía de activación menor significa una velocidad de reacción mayor

La vía que pasa de un estado inicial a uno final no altera la espontaneidad de la reacción

Las enzimas aceleran las reacciones químicas creando vías alternativas de menor energía de activación

Función de las enzimas. Principios energéticos

Las enzimas catalizan reacciones mediante la formación de un complejo enzima-sustrato que estabiliza el estado de transición

Dentro del centro activo hay ciertos aminoácidos que intervienen en la unión del sustrato a la enzima.

En las reacciones catalizadas por enzimas, el estado de transición es inestable

El sustrato interacciona con el centro activo de la enzima y se forma un complejo enzima-sustrato.

Las enzimas (E) aceleran las reacciones biológicas actuando sobre sustratos (S) específicos que se van a transformar en el producto (P) de la reacción (E+S-E+P)

Enzimas como catalizadores biológicos
Cofactores, coenzima y el papel de las vitaminas

Muchas son productos derivados de vitaminas

Las coenzimas son necesarias para transportar de forma transitoria grupos funcionales durante la reacción catalizada por la enzima

Numerosas enzimas utilizan cationes como cofactores

Numerosas enzimas tienen un componente no proteico.

Clasificación de las enzimas

6. Ligasas

Catalizan la formación de enlaces carbono-carbono, requieren energía de la hidrólisis ATP.

5. Isomerasas

Catalizan reacciones que suponen un movimiento de un grupo o un doble enlace dentro de la molécula

4. Liasas

Catalizan la escisión reversible de enlaces como carbono-carbono como en el caso de las aldosas.

3. Hidrolasas

Tipo especial de transferasas que transfieren un grupo -OH desde el agua a otro sustrato

2. Transferasas

Transfieren un grupo químico de una molécula a otra.

1. Oxidorreductasas

Catalizan reacciones de óxido reducción

Introducción
Principales dianas de un gran número de fármacos.
Moléculas sintetizadas en las células que aceleran de forma muy selectiva y eficiente las reacciones del entorno celular
Las enzimas actúan en condiciones suaves de pH y temperatura