SISTEMAS DE COMUNICACIÓN CELULAR

La comunicación celular es la capacidad que tienen todas las células de intercambiar información fisicoquímica con el medio ambiente y con otras células. La función principal de la comunicación celular es la de adaptarse a los cambios que existen en el medio que les rodea para sobrevivir a esos cambios, gracias al fenómeno de la homeostasis. Así, encontramos diferentes métodos de comunicación según la distancia entre las célula que manda la señal y la que la recibe. 

·         Comunicación endocrina

Las moléculas señalizadoras(hormonas) son secretadas por células endocrinas especializadas y se transportan a través de la circulación, actuando sobre células diana localizadas en lugares alejados del organismo.

[Tomado de: http://www.genomasur.com/lecturas/07-04-G.gif]

·         Comunicación paracrina

Se produce entre células que se encuentran relativamente cercanas, sin que para ello exista una estructura especializada como es la sinapsis, siendo una comunicación local. La realizan

Es además, la que se realiza cuando se produce una hemorragia por rotura de un vaso sanguíneo, que para producir la hemostasia, intervienen diferentes tipos de células como las células endoteliales, las plaquetas, los fibroblastos, los macrófagos, etc. El mismo tipo de comunicación celular es el que ocurre durante la inflamación local.

[Tomado de: http://www.genomasur.com/lecturas/07-02-G.gif]

·         Comunicación autocrina (Autocomunicación)

Es la que se establece una célula consigo misma. Este tipo de comunicación es el que establece la neurona presináptica al captar ella misma en sus receptores celulares los neurotrasmisores que ha vertido en la sinapsis, para así dejar de secretarlos o recaptarlos para reutilizarlos.

TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES

BIBLIOGRAFÍA:

Wikipedia. Comunicación celular. [En línea:] http://www.genomasur.com/lecturas/07-04-G.gif [Citado 31 de Octubre de 2010]

MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA

La célula dispone de dos procesos de transporte que le permiten la entrada y salida de las diferentes sustancias que necesita para su correcto funcionamiento, de modo que se mantenga un equilibrio entre las concentraciones en el interior y el exterior de la célula.

1.       TRANSPORTE PASIVO

Cuando no se requiere energía para que la sustancia cruce la membrana plasmática. Encontramos:

[Tomado de: http://html.rincondelvago.com/000484221.png]

A.      Difusión simple:

Las moléculas en solución están dotadas de energía cinética y, por tanto tienen movimientos que se realizan al azar. La difusión consiste en la mezcla de estas moléculas debido a su energía cinética cuando existe un gradiente de concentración, es decir cuando en una parte de la solución la concentración de las moléculas es más elevada. La difusión tiene lugar hasta que la concentración se iguala en todas las partes y será tanto más rápida cuanto mayor sea energía cinética (que depende de la temperatura) y el gradiente de concentración y cuanto menor sea el tamaño de las moléculas

B.      Osmosis:

Un disolvente - el agua en el caso de los sistemas biológicos - pasa selectivamente a través de una membrana semi-permeable. La membrana de las células es una membrana semipermeable ya que permite el paso del agua por difusión pero no la de iones y otros materiales. Si la concentración de agua es mayor (o lo que es lo mismo la concentración de solutos menor) de un lado de la membrana es mayor que la del otro lado, existe una tendencia a que el agua pase al lado donde su concentración es menor.

C.      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 proteínass 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.

2.       TRANSPORTE ACTIVO

Cuando la célula utiliza ATP como fuente de energía pasa hacer atravesar la membrana a una sustancia en particular.

[Tomado de: http://html.rincondelvago.com/000484220.png]

A.      Primario:

En este caso, la energía derivada del ATP directamente empuja a la sustancia para que cruce la membrana, modificando la forma de las proteínas de transporte (bomba) de la membrana plasmática. El ejemplo más característico es la bomba de Na+/K+, que mantiene una baja concentración de Na+ en el citosol extrayéndolo de la célula en contra de un gradiente de concentración. También mueve los iones K+ desde el exterior hasta el interior de la célula pese a que la concentración intracelular de potasio es superior a la extracelular. Esta bomba debe funcionar constantemente ya que hay pérdidas de K+ y entradas de Na+ por los poros acuosos de la membrana.

B.      Secundario:

La bomba de sodio/potasio mantiene una importante diferencia de concentración de Na+ a través de la membrana. Por consiguiente, estos iones tienen tendencia a entrar de la célula a través de los poros y esta energía potencial es aprovechada para que otras moléculas, como la glucosa y los aminoácidos, puedan cruzar la membrana en contra de un gradiente de concentración. Cuando la glucosa cruza la membrana en el mismo sentido que el Na+, el proceso se llama Symporte o cotransporte ; cuando los hacen en sentido contrario, el proceso se llama Antiporte o contratransporte.

BIBLIOGRAFÍA:

Transporte activo y otros procesos activos. Membrana plasmática. [En línea:] http://www.iqb.es/cbasicas/farma/farma01/sec01/c1_004.htm [Citado Octubre 24/2010]

Transporte de materiales a través de las membranas plasmáticas. Membrana plasmática. [En línea:] http://www.iqb.es/cbasicas/farma/farma01/sec01/c1_003.htm [Citado Octubre 24/2010]

Mecanismos de transporte a través de la membrana plasmática. [En línea:] http://edu.jccm.es/ies/alonsoquijano/PaginaVieja/websdelosdepartamentos/webdebiologiaygeologia/biologia/transporte_membrana.htm [Citado Octubre 24/2010]

MEMBRANA PLASMÁTICA ***

La membrana plasmática es una estructura que rodea toda la célula y mantiene su integridad. Es dinámica y tiene la capacidad de modificarse para formar poros y canales que regulen el control de las sustancias que entran y salen a la célula, por lo que es semipermeable.

Está constituida básicamente por lípidos, carbohidratos y proteínas.

[Tomado de: http://portales.educared.net/wikiEducared/images/thumb/5/5b/Membrana_con_elementos.jpg/800px-Membrana_con_elementos.jpg]

LÍPIDOS:

• ·         Fosfolípidos: Delimitan la capa externa e interna de la doble membrana lipídica. Le dan fluidez a la membrana.
• ·         Glicolípidos: Contienen azúcares
• ·         Colesterol: Contribuyen a la estabilidad de la membrana mediante la interacción con las colas hidrofilicas de los fosfolípidos.

CARBOHIDRATOS

• ·         Incrementan el carácter hidrofílico de lípidos y proteínas
• ·         Incrementan la estabilidad de las proteínas
• ·         Orientan la inserción de proteínas recién sintetizadas
• ·         Actúan como dominio de reconocimiento

PROTEÍNAS

• ·         Integrales: Atraviesan la membrana lipídica
• ·         Periféricas: Interaccionan con las cabezas hidrofílicas
• ·         Permiten el transporte de las diferentes sustancias (grandes y pequeñas) hacia dentro y hacia el interior de la célula. Proteínas transportadoras y proteínas de canal.
• ·         Tienen una función de barrera (da el carácter semipermeable a la membrana)

FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR:

• ·         Aísla y protege a la célula del ambiente externo
• ·         Funciona como barrera semipermeable
• ·         Regula el transporta intra- y extracelular
• ·         Contribuye a las interacciones intercelulares
• ·         Reconocimiento celular
• ·         Sitio estable para la catálisis enzimática
• ·         Resguarda el contenido citoplasmático
• ·         Permite el funcionamiento celular con mínima interferencia externa

Referencias:

Exposición de la clase del profesor Jaime Iván Rodríguez (de la UdeA)

EVALUACIÓN SITIOS WEB

URL	La membrana celular o plasmática. La célula. En línea: http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Celula.htm [Citado: 17 de Octubre de 2010]	La membrana celular. En línea: http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/la_membrana_celular.htm [Citado: 17 de Octubre de 2010]
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TERMODINÁMICA METABÓLICA ***

Cada célula desarrolla miles de reacciones químicas que pueden ser exergónicas (con liberación de energía) o endergónicas (con consumo de energía), que en su conjunto constituyen el METABOLISMO CELULAR. Si las reacciones químicas dentro de una célula están regidas por las mismas leyes  termodinámicas... entonces cómo se desarrollan las vías metabólicas?

1.  Las células asocian las reacciones: las reacciones endergónicas se llevan a cabo con la energía liberada por las reacciones exergónicas.

2.   Las células sintetizan moléculas portadoras de energía que son capaces de capturar la energía de las reacciones exergónicas y las llevan a las reacciones endergónicas.

3.  Las células regulan las reacciones químicas por medio de catalizadores biológicos: ENZIMAS.

Mitocondria

 Las mitocondrias son uno de los orgánulos más conspicuos del citoplasma y se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Observadas al microscopio, presentan una estructura característica: la mitocondria tiene forma alargada u oval de varias micras de longitud y está envuelta por dos membranas distintas, una externa y otra interna, muy replegada.

Las  mitocondrias son los orgánulos productores de energía. La célula necesita energía para crecer y multiplicarse, y las mitocondrias aportan casi toda esta energía realizando las últimas etapas de la descomposición de las moléculas de los alimentos. Estas etapas finales consisten en el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono, proceso llamado respiración, por su similitud con la respiración pulmonar. Sin mitocondrias, los animales y hongos no serían capaces de utilizar oxígeno para extraer toda la energía de los alimentos y mantener con ella el crecimiento y la capacidad de reproducirse. Los organismos llamados anaerobios viven en medios sin oxígeno, y todos ellos carecen de mitocondrias. 

 La principal función de las mitocondrias es generar energía para mantener la actividad celular mediante procesos de respiración aerobia.

[Tomado de: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgOvad6mZLFEk-w7dzS9NUTPDvK5mhq8ouYSQj3OumwWAdnUGC7ZGU6IPk8hjmicywgXAmX_cTOy6Q-fwebeWMMksh9L8314PXYiZHSS0Es1N2Jldu9mkHhLDAeMVZT5l1eNb3xWTCiCxfp/s400/06-RC-02.jpg]

 El ATP se libera en el citoplasma de la célula, que lo utiliza prácticamente en todas las reacciones que necesitan energía. Se convierte en ADP, que la célula devuelve a la mitocondria para volver a fosforilarlo.

Artículos:

Titulo	URL	Referencias bibliográficas
Bases bioquímicas de las alteraciones del metabolismo de las lipoproteínas plasmáticas	http://www.alfabeta.net/notas/tema-26/nota-166-26.xtp	-    Brown, M. S., Goldstein, J. L. (1974) Familial hypercholesterolemia: defective binding of lipoproteins to cultured fibroblasts associated with impaired regulation of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme at reductase activity. Proc. Nat. Acad. Sci. 71: 788-792.  -    Brown, M.S., Goldstein, J.L. (1983) Lipoprotein metabolism in the macrophage: Implications for cholesterol deposition in atherosclerosis. Ann. Rev. Biochem., 52: 223-261.
Metabolismo Lento	http://www.enbuenasmanos.com/articulos/muestra.asp?art=122	No tiene
Fumar afecta (tambien) el metabolismo cerebral	http://www.tendencias21.net/Fumar-afecta-tambien-al-metabolismo-cerebral_a1287.html	No tiene

Bibliografía:

·         Hipertextos del área de la biología. Metabolismo. [En Línea:] http://www.biologia.edu.ar/metabolismo/met1.htm#Metabolismo [Citado Octubre 10/2010]

·         Mitocondrias. [En Línea:] http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/celular/mitocondria.html [Citado Octubre 10/2010]

ENZIMAS ***

Las enzimas son proteínas complejas que producen un cambio químico específico en otras sustancias, sin que exista un cambio en ellas mismas. Por ejemplo, las enzimas pueden convertir los almidones, las proteínas y los azúcares en sustancias que el cuerpo pueda utilizar. La coagulación de la sangre es otro ejemplo del trabajo de las enzimas.

[Tomado de: http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/energy_enzymes_catalysis/graphics/q1ta.gif]

Las enzimas son catalizadores biológicos. Los catalizadores rebajan la energía de activación de las reacciones. La rebaja de la energía de activación de una reacción, hace que la velocidad de la reacción aumente. Asi, las enzimas aceleran las reacciones, rebajando la energía de activación. Muchas enzimas cambian de forma cuando sus sustratos se unen a ellas. Este efecto se llama "acoplamiento inducido", significando que se requiere la orientación y colocación precisa de la enzima para que su actividad catalítica sea inducida por la unión del sustrato. 

La característica más sobresaliente de los enzimas es su elevada especificidad. Esta es doble y explica que no se formen subproductos:

1.                  Especificidad de sustrato. El sustrato (S) es la molécula sobre la que el enzima ejerce su acción catalítica.

2.                  Especificidad de acción. Cada reacción está catalizada por un enzima específico.

La acción enzimática se caracteriza por la formación de un complejo que representa el estado de transición.

E  +  S   -->   ES   -->   E  +  P

El sustrato se une al enzima a través de numerosas interacciones débiles como son: puentes de hidrógeno, electrostáticas, hidrófobas, etc, en un lugar específico , el centro activo. Este centro es una pequeña porción del enzima, constituído por una serie de aminoácidos que interaccionan con el sustrato.

  Algunas enzimas actúan con la ayuda de estructuras no proteícas. En función de su naturaleza se denominan:

1.                  Cofactor. Cuando se trata de iones o moléculas inorgánicas.

2.                  Coenzima. Cuando es una molécula orgánica. Aquí se puede señalar, que muchas vitaminas funcionan como coenzimas; y realmente las deficiencias producidas por la falta de vitaminas responde más bien a que no se puede sintetizar un determinado enzima en el que la vitamina es el coenzima.

[Tomado: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgu47xlYye2KYe0fkTXZbNd55ZND2NC0clK1SsDP9rqYzjbGsCgBvmiz4xPwFj1oww1rvPVj6_VweJ1FVltMc9Kno6kJzlw82g_j-S408BKhGinkEtQ0PlVNDxQ3kpaka9HqN4KbW31gcI/s1600/e6.jpg]

Mecanismos de acción

[Tomado de: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Induced_fit_diagram_es.svg]

CLASIFICACIÓN Y NOMENCLATURA

El nombre de una enzima suele derivarse del sustrato o de la reacción química que cataliza, con la palabra terminada en -asa.

La Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular ha desarrollado una nomenclatura para identificar a las enzimas basada en los denominados Números EC. De este modo, cada enzima queda registrada por una secuencia de cuatro números precedidos por las letras "EC". El primer número clasifica a la enzima en base a su mecanismo de acción. A continuación se indican las seis grandes clases de enzimas existentes en la actualidad:

·         EC1 Oxidorreductasas: Catalizan reacciones de oxidorreducción o redox. Precisan la colaboración de las coenzimas de oxidorreducción (NAD⁺, NADP⁺, FAD) que aceptan o ceden los electrones correspondientes.

·         EC2 Transferasas: Transfieren grupos activos (obtenidos de la ruptura de ciertas moléculas) a otras sustancias receptoras.

·         EC3 Hidrolasas: Catalizan reacciones de hidrólisis con la consiguiente obtención de monómeros a partir de polímeros.

·         EC4 Liasas: Catalizan reacciones en las que se eliminan grupos H₂O, CO₂ y NH₃ para formar un doble enlace o añadirse a un doble enlace.

·         EC5 Isomerasas: Actúan sobre determinadas moléculas obteniendo de ellas sus isómeros funcionales o de posición.

·         EC6 Ligasas: Catalizan la degradación o síntesis de los enlaces denominados "fuertes" mediante al acoplamiento a moléculas de alto valor energético como el ATP.

Referencia bibliográfica de redes académicas:

• ·         University of Maryland.  Medical Center. Enzima – Informacion general. [En línea:]  http://www.umm.edu/esp_ency/article/002353.htm [Citado: 3 de octubre de 2010]
• ·         El proyecto biológico. Bioquímica. Problemas de energía, enzimas y catálisis. [En línea:]  http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/energy_enzymes_catalysis/01t.html [Citado: 3 de octubre de 2010]
• ·         Enzimas. Características de la acción enzimática. [En línea:]  http://www.lourdes-luengo.org/unidadesbio/proteinas/enzimas.htm [Citado: 3 de octubre de 2010]
• ·         Wikipedia. Enzima. Clasificación y nomenclatura. [En línea:]  http://es.wikipedia.org/wiki/Enzima#Clasificaci.C3.B3n_y_nomenclatura_de_enzimas [Citado: 3 de octubre de 2010]