Comunicación celular

¿Cómo la célula puede responder a señales o estímulos externos?

Respuestas específicas

Cada célula está programada para responder a combinaciones específicas de moléculas

señalizadoras.
Moléculas mensajeras extracelulares

• Aminoácidos y derivados de aminoácidos: glutamato, glicina, acetilcolina, adrenalina,

dopamina y hormona tiroidea.
• Gases, como NO y CO.
• Eicosanoides derivados del ácido araquidónico.
• Esteroides, que se derivan del colesterol.
• Gran variedad de polipéptidos y proteínas.

Moléculas extracelulares se unen a receptores específicos

Distintas Formas de Señalización Mediada por Moléculas

Existen 4 tipos básicos de comunicación
dependiendo de la distancia recorrida por la
señal.
➢ Corta o Larga distancia (Neuronal o
sináptica y hormonal)
➢ Intermedia
➢ Dependiente de contacto
Señalización celular
Estados de la señalización celular: Recepción, transducción
y respuesta.
Las señales extracelulares pueden actuar de
manera lenta o rápida para alterar el
comportamiento celular.
Diferentes tipos celulares responde de
manera distinta a la misma señal
extracelular.
La señalización se realiza por medio de
moléculas sintetizadas y liberadas al exterior
celular que llegan por diversas vías a las células
blancos o diana a las que van dirigidas.

Señalización intracelular
1. Señalización Autocrina: mediador químico afecta no sólo a células vecinas sino a la propia
célula productora de la señal.
2. Señalización Paracrina: de corto alcance, la célula reguladora elabora y secreta las señales
moleculares hacia el medio extracelular, donde difunde y llegan a las diversas células
sobre las que ejerce su acción.
3. Señalización Endocrina: las señales moleculares (hormonas) son secretadas y distribuidas
por el torrente circulatorio hacia la totalidad del organismo, para ejercer su acción
reguladora a distancia.
4. Señalización Sináptica: caso especial de comunicación intercelular rápida que depende de
la secreción de señales muy específica (neurotransmisores o mediadores sinápticos)
dirigidos puntualmente a pequeñas áreas de las membranas de una o más células blancos.

Mecanismos de señalización utilizados por nuestro organismo para mantener órganos, tejidos
y células conectados entre sí y así permitir el funcionamiento armonioso y coordinado de un
individuo.
 Una vez que el
Activa reacciones
receptor recibe una
señal, sufre un
bioquímicas dentro de RESPUESTA
la célula. CASCADA DE
CAMBIO
CONFORMACIONAL.
TRANSDUCCIÓN DE CELULAR
SEÑALES.

Receptores para mediar la Transducción de Señales

▪ Receptores unidos con proteína G (GPCR)

▪ Proteintirosincinasas receptoras (RTK)
▪ Canales activados por ligando
▪ Receptores intracelulares para hormonas esteroideas

Receptores de membrana.

Existen 3 grandes tipos de receptores de superficie:

▪ Receptores acoplados a canales iónicos

▪ Receptores acoplados a proteína G (trimérica)

▪ Receptores acoplados a enzimas (Tyr quinasas Ser/Thr quinasas)

Las células pueden regular su sensibilidad a una señal.

Integración de la señal:

Vías de señalización: Por las cuales las moléculas mensajeras

extracelulares pueden inducir reacciones intracelulares.

Ciclo celular
Es un conjunto ordenado de eventos que culmina con el crecimiento de la célula y la división en
dos células hijas.

La frecuencia y duración del ciclo celular depende de cada tipo celular.

Consta de dos etapas:

Interfase y división celular (Fase M).

Interfase:
Etapa larga donde toma lugar el crecimiento y desarrollo de las actividades metabólicas normales.
Esta etapa a su vez se divide en tres fases: G1, S y G2.

1. Fase G1 (Growth o Gap)

❖ Duración variable.
❖ Ocurre actividad bioquímica intensa.
❖ La célula duplica su tamaño: aumenta la cantidad de organelos, la síntesis de
proteínas-enzimas y RNAs.
❖ Las células son diploide (2n) con cromosomas simples (2C)
❖ Los cromosomas están esparcidos en el núcleo como fibras nucleosómicas.
❖ La mayoría de las células detienen su ciclo celular en esta etapa.
❖ Algunas células entran en un período especial a G0.
1.5 Fase G0
❖ Ocurre en algunos tipos de células, las cuales pueden ser:
a. Células constantemente en el ciclo (No entran a la Fase G0). Ej: células
epiteliales.
b. Células que permanecen por semanas o años en Fase G0 y por algún estimulo
vuelven al ciclo celular. Ej. Hepatocitos
c. Células que salen del ciclo celular a la FASE G0 sin retorno a diferenciación
irreversible (Di) y máxima especialización Ej. Neuronas y células de músculo
cardíaco.
2. Fase S (Síntesis de DNA o replicación)
❖ Ocurre duplicación del ADN.
 ❖ Células diploide (2n) que pasa de cromosomas simples (2C) a cromosomas
duplicadas (4C)
❖ Las cromosomas duplicados poseen cromátidas hermanas unidas por
centrómero.
❖ La replicación es un proceso que requiere de enzimas y ATP.
❖ Al final de esta etapa: duplicación de los centriolos.
3. Fase G2 (Growth o Gap)
❖ Célula prepara maquinaria enzimática para la división (Fase M: mitosis o meiosis)
❖ Célula diploide (2n) con cromosomas duplicados (4C)
❖ Al final de esta etapa ocurre empiezan a condensarse la cromatina.

División celular o fase M

Etapa más corta, en la cual ocurre una división nuclear (cariocinesis) y una división del citoplasma
(citocinesis).

La célula puede seguir dos caminos, la Mitosis/Meiosis + Citocinesis

Mitosis: células somáticas.

Meiosis: células germinales.

Etapas de la cariocinesis:

1) Profase
2) Metafase
3) Anafase
4) Telofase

Transformaciones de los cromosomas en el ciclo celular

Factores que afectan el ciclo celular

Factores ambientales: Nutrientes, temperatura y pH Falta de nutrientes y cambios en la

Temperatura y del pH pueden detener el crecimiento y división celular.
Presencia de hormonas / factores de crecimiento: pueden es4mular la división celular de
ciertas células.
 Interacción célula-célula: las células son capaces de dividirse hasta entra en contacto con
otra célula e interacción célula- matriz extracelular.
Número de veces que una célula se ha dividido (senescencia o envejecimiento): se debe a
un acortamiento del los extremos de los cromosomas o telómeros.

Sistema de regulación del ciclo celular CDK/Ciclinas

Los tipos de ciclinas en mamífero son:

a. Ciclinas G1 (ciclina D)
b. Ciclinas G1/S (ciclina E)
c. Ciclinas S (ciclina A)
d. Ciclinas M (ciclina B)

Los tipos de Cdks en eucariontes superiores:

a. Cdk1 que se une a ciclinas M

b. Cdk2 que se une a ciclinas S
c. Cdk4 y 6 que se une a ciclinas G
 Puntos de
control de fases
Decide si se puede iniciar
la división celular.

∞ Verifica: Tamaño, nutrientes, factores de crecimiento, temperatura, etc.

∞ Proteínas Clave: Quinasas dependientes de ciclina o Cdk. Ciclinas.

Cdk + Ciclina Quinasa de Comienza fase DUPLICACIÓN

G1 inicio S DEL ADN

Punto R:
∞ Punto de control (regulador) de fase G1 a fase S. Se evalúa si hay algún daño en el ADN, si
el tamaño celular es el adecuado para dar lugar a dos células hijas y, en conclusión, si 4ene
la capacidad suficiente para completar el ciclo.
∞ Si la evaluación es negativa, la célula determinará entrar en la fase G 0.
∞ Las células especializadas (ej. neuronas) se encuentran, indefinidamente, en este estado,
ya que, han perdido su capacidad mitótica.
∞ Otros tipos de células, pueden retornar a la fase G1 si son estimuladas por algún agente
mitógeno.
∞ Salvo por problemas inesperados como daño al ADN o errores de replicación, una célula
que pasa el punto de control G1, continuará el resto del camino por el ciclo celular y
producirá dos células hijas.

Punto de control G2:

∞ Regula el paso de la fase G2 a la mitosis. Decide si se inicia o no la mitosis tras comprobar
que se ha replicado el ADN y que este no contiene ningún fallo.

Punto de control M:
∞ Este punto supervisa que el huso mitótico se forme adecuadamente y que los cromosomas
estén alineados, correctamente, en el huso durante la metafase.
∞ Se detendría la mitosis en caso de que la alineación de los cromosomas es incorrecta.
 Mitosis
División celular que permite continuidad de la información hereditaria desde la célula madre hacia
las dos células hijas resultantes.

Significado biológico en pluricelulares: desarrollo, crecimiento y regeneración.

Significado biológico en unicelulares: reproducción.

Etapas de la Mitosis:

1. Profase

Condensación de filamentos de cromatina para formar los

cromosomas. Centrómeros claramente visibles con
cinetocoros asociados, uno a cada lado.

1.5. Profase temprana

Nucléolo y membrana nuclear comienzan a
desaparecer. Fragmentación del sistema
endomembranoso, por falta de citoesqueleto.
Centrosomas duplicados se dirigen hacia los polos
opuestos Surge el huso mitótico a partir de los
centrosomas.

1.6. Profase tardía (Prometafase)

Desintegración total de carioteca. Cromosomas en aparente desorden. Centrosomas
polarizados. Fibras del huso invaden zona del núcleo y enganchan a cromosomas a nivel
de cinetocoros.

2. Metafase

Máxima condensación de los cromosomas. Cromosomas ecuatorizados en orden. Etapa muy corta.
 3. Anafase

Separación de las cromátidas hermanas y migración

hacia los polos. Cromosomas visualizados en forma
de V. Célula adquiere forma ovoide. Al final los
cromosomas forman grupos en cada polo.

4. Telofase

Los cromosomas llegan a los polos y desaparecen las

fibras cinetocóricas del huso. Los cromosomas
comienzan a desenrollase. Se desenrolla la
cromatina. Se forman envolturas nucleares.
Reaparecen los nucléolos.

5. Citocinesis

En células animales aparece anillo contráctil de

actina (células animales) En células vegetales se
forma fragmoplasto.

Meiosis
Proceso que permite generar gametos o células sexuales con la mitad de la información genética,
en comparación con una célula somática (son “n”, sólo con 23 cromosomas).

✓ Crear variabilidad genética dentro de una misma especie con reproducción sexual, a
través de:
1. Recombinación genética, entrecruzamiento o crossing-over.
2. Permutación cromosómica.
✓ Mantener el número cromosómico de las especies con reproducción sexual.
✓ Los gametos haploides al unirse en la fecundación restablecen la diploidía (“n” + “n” =
“2n”).

La meiosis consiste en una replicación del ADN y dos divisiones celulares sucesivas, siendo la
primera reduccional (Meiosis I) y otra ecuacional (Meiosis II), donde solo en la segunda ocurre la
única división de centrómeros.

A través de este proceso se obtienen 4 células haploides a partir de una célula germinal diploide.
Meiosis I
1. Profase I (Al finalizar esta etapa:)
Se desorganiza la carioteca.
Los cromosomas se condensan más.
Los centríolos polarizan.
Se organiza el huso acromático.
Los bivalentes (homólogos unidos) comienzan a migrar hacia el ecuador.

2. Metafase I
Los cromosomas maternos y paternos pueden adoptar distintas combinaciones a
ambos lados del ecuador, este proceso llamado PERMUTACIÓN CROMOSÓMICA es
otro aporte a la variabilidad genética de la reproducción sexual.
El número de posibles combinaciones es muy grande potencialmente.
3. Anafase I
Separación de los homólogos que migran a los polos opuesto traccionados por el huso
mitótico.
No hay separación de las cromátidas hermanas.
Los centrómeros en la anafase I permanecen intactos.
A éstos cromosomas se les conoce como univalentes, de doble hebra, ya no apareados
4. Telofase I
Grupos cromosómicos polarizados.
Se reconstruyen las cariotecas.
Se obtiene una célula con dos núcleos haploides (23 cromosomas pero aun
duplicados)
 5. Citodiéresis I
Estrangulamiento del citoplasma en su porción media con intervención de filamentos
de actina.

Meiosis I
La meiosis II es similar a la mitosis, sin embargo, no hay fase "S".
Las cromatidas hermanas ya no son idénticas en razón de la recombinación:
cromátidas recombinadas.
La meiosis II separa a las cromátidas produciendo dos células hijas haploides, con 23
cromosomas simples, con una cromátida solamente.
1. Profase II
Al comienzo de esta II división los cromosomas pueden haberse dispersado un poco,
pero vuelven a condensarse.
Los centríolos migran a los polos opuestos.
Se reorganiza el huso mitótico nuevamente.
Desaparece la membrana nuclear.
2. Metafase II
Los cromosomas en la placa ecuatorial, parecida a la mitosis.
Están enganchados por las fibras del huso meiótico.
3. Anafase II
Los microtúbulos cinetocóricos de las cromátidas hermanas traccionan hacia los polos
opuestos.
Los centrómeros se separan y las cromátidas hijas -ahora cromosomas individuales,
polarizan.
4. Telofase II y Citoquinesis II
Una membrana nuclear se forma alrededor de cada juego de cromosomas y la
citocinésis se lleva a cabo, produciendo cuatro células hijas, cada una con un juego
haploide de cromosomas (n).
Crossing over o entrecruzamiento

Diferencias entre mitosis y meiosis.

 Muerte celular
Cuando una célula está dañada, esta debe repararse, más si el daño es irreversible, la célula tiene
dos opciones:

Apoptosis (suicidio)
• Afecta a células individuales o
pequeños grupos de células.
• Encogimiento celular.
• Membrana celular intacta.
• Condensación de cromatina (picnosis).
• Citoplasma retenido en cuerpos
apoptóticos.

La apostosis puede ocurrir por situaciones

fisiológicas (Embriogénesis, eliminación celular) o por situaciones patológicas (Infección viral,
neoplasias, estímulos lesivos, atrofia patológica).

El mecanismo de la apostosis: Se puede iniciar por dos vías: Vía extrínseca (iniciada por
receptor) o Vía intrínseca (mitocondrial) → caspasas efectoras → ejecución → caspasas
ejecutoras → Degradación del DNA (endonucleasas). Desestabilización del citoesqueleto.
Liberación del contenido lisosómico.
 ✓ Shock termico
✓ Radiación

Vía extrínseca

Vía intrínseca
Necrosis (homicidio)
• Generalmente afecta grandes cantidades de células. (tejidos)
• Hinchamiento celular, citólisis.
• Membrana celular comprometida.
• Fragmentación del núcleo y la cromatina.
• Citoplasma liberado al espacio extracelular.

Apostosoma

Bcl2 inhibe la polimeración de BH123,

manteniendo en su lugar el contenido
mitocondrial.

La proteína BH3-only es activada por un estímulo

apoptótico, inhibiendo a la proteína Bcl2, la que
ahora es incapaz de actuar sobre BH123 →
polimerización, formación de poros en la
membrana mitocondrial y liberación del
contenido al citoplasma.
 Eventualmente se puede producir la
activación espontánea de una procaspasa,
produciendo una “apoptosis no deseada” à
las proteínas inhibidoras de la apoptosis
(IAPs) son capaces de inhibir la actividad
caspasa, bloqueando la apoptosis.

Además de la liberación de citocromo c, clave

para la formación del apoptosoma y la
progresión de la fase de ejecución, se liberan
proteínas inhibidoras de IAPs (anti IAPs), lo
que asegura que las caspasas ejecutoras
cumplan su función →“apoptosis deseada”