Fisiología molecular: T2.1-T2.3

Estructura de la membrana:

Fosfolípidos: cabeza hidrofílica (exterior) cola hidrofóbica (interior) → anfipáticos

La membrana es una bicapa lipídica semipermeable

¿Cada orgánulo tiene una membrana?

Sí, porque el interior de las membranas es muy diferente al del citosol, entonces es importante mantenerlos separados.

Verdadero o falso: Aunque los orgánulos tengan funciones diferentes, sus membranas tienen una estructura general similar

Verdadero: película delgada de moléculas lipídicas y proteicas, unidas principalmente por interacciones no covalentes

¿Qué permite que la membrana sea una doble bicapa lipídica?

La anfipaticidad hace que la mayoría de compuestos no puedan atravesar la membrana, solo podrán pasar moléculas pequeñas y apolares.

• Gases y agua podrán atravesarla pero no eficientemente

• También algunas hormonas pequeñas

¿Los fosfolípidos son rígidos?

No, pueden rotar y cambiar de posición. Las membranas tienen fluidez, dependiendo del tipo algunas son más flexibles mientras que otras son más rígidas (depende de la cantidad de colesterol):

• fibra muscular: más colesterol

• eritrocitos: menos colesterol

¿Qué son y donde están los glicolípidos?

Son lípidos que contienen azúcares, se encuentran enganchados en la superficie de la membrana. Tienen un rol importante en la interacción con el entorno de la célula

¿Qué función hacen las proteínas de la membrana?

Permiten dejar pasar ciertas sustancias y comunicación con el exterior.

Son las que hacen la mayoría de funciones en la membrana, por lo que son las que marcan sus propiedades funcionales características.

Verdadero o falso: la cantidad y el tipo de proteínas de la membrana es variable

Verdadero

• ¿Qué % de membrana es proteína en células de los axones?

• ¿Qué % de membrana es proteína en células productoras de ATP?

• ¿Qué % de membrana es proteína en células del plasma?

Aprox:

• menos del 25%

• 75%

• 50%

¿Cómo se llaman las zonas donde hay una alta concentración de proteínas de la membrana? + características

Lipid rafts

• Ricos en esfingolípidos

• Estabilizados con mucho colesterol

• Las cadenas hidrocarburos de los lípidos son más largas y rectas en esta zona → permite la acomodación de más proteínas (por eso se acumulan aquí)

• Se harán intercambios con el exterior o con el interior

¿Qué es el glicocálix?

Son todos lo glúcidos en el exterior de la membrana

Verdadero o falso: el glicocálix es el responsable de que un cuerpo acepte un trasplante de órganos

Verdadero: la compatibilidad de los trasplantes viene dada por los glúcidos

Verdadero o falso: hay un glicocálix en la zona del óvulo para solo permitir que pase un espermatozoide y no más

Verdadero

*Funciones del glicocálix:

• Protección

• Inmunidad a infección

• Defensa contra el cáncer

• Compatibilidad con trasplantes

• Adhesión de células

• Fertilización

¿Qué formas de señalización intracelular hay?

Corta distancia:

• Dependientes de contacto: las células se han de tocar

• Paracrina (“para” = cerca): la célula envía una molécula señalizadora a las células de su alrededor

Larga distancia:

• Sináptica (neuronas): comunicación mediante axones

• Endocrina (hormonas): envía señal por la sangre específica a la célula dina

¿Qué es un gap junction?

Es otra manera de señalización: células continuas comparten citosol que permite la comunicación y traspaso de sustancias que normalmente no podrían pasar por la membrana.

Ej: los astrocitos se comunican mediante gap junctions.

¿Cómo está formada una neurona? (señalización sináptica)

Está formada por un soma de donde aparecen las dendritas, que es donde recibirá señales. También tiene un axón, donde se genera una corriente eléctrica para poder transmitir señales.

¿En qué se diferencia la señalización endocrina y la sináptica?

• Señalización endocrina: la hormona se envía por la sangre, solo las células diana que tengan el receptor específico responderán

• Señalización sináptica: a través de axones, el axón va dirigido a la célula concreta

Verdadero o falso: las células solo responden a una señal, no a una combinación de señales

Falso: las células reciben constantemente señales y en base a estas realizarán una acción u otra

¿Diferentes tipos de células pueden tener distintas respuestas a la misma señal extracelular?

Sí → ejemplo: acetilcolina

• Célula del músculo del corazón: reducción del ritmo cardiaco y de fuerza de contracción

• Célula de glándula salival: secreción de saliva

• Célula de músculo esquelética: contracción

¿Qué tipos de receptores pueden haber dependiendo de su localización?

• Receptores de la superficie: la mayoría pq la mayoría de señales son polares y no pueden atravesar la membrana

• Receptores intracelulares: el ligando ha de ser pequeño e hidrofóbico

Ejemplo de receptor intracelular:

Oxido nítrico actúa como molécula señal en animales y plantas → f(x) en mamíferos: regular la contracción muscular

¿Qué son receptores nucleares?

Proteínas regulatorias de genes que se activan mediante ligandos.

Son receptores intracelulares que tienen la función en el núcleo.

¿Cómo funcionan los receptores nucleares?

• Una hormona (molécula pequeña y apolar) pasa por la membrana y se une al receptor, que se encuentra en el citosol.

• El receptor está unido a un complejo inhibidor y por eso no puede entrar en el núcleo. La hormona causará que se liberé del inhibidor y que el receptor pueda entrar en el núcleo y hacer la función.

¿Cómo funciona un receptor de superficie de membrana?

Un ligando se une al receptor de la superficie, esta unión desencadena una respuesta dentro de la célula y produce un cambio (cascada de señales).

¿Qué tipos de receptores hay en la superficie de la célula?

• Receptores ligados a un canal

• Receptores ligados a la proteína G

• Receptores ligados a un enzima

En receptores ligados a la proteína G o a un enzima pueden tener mensajeros — que desencadenan una reacción que genera un mensajero —.

1. Primario

2. Secundario

¿Qué es la integración de señales?

La célula recibe muchas señales diferentes, y en función de todas estas señales decidirá que hacer.

Ejemplo: hay algunos casos donde la célula necesitará dos señales para que ocurra algo → fosforilación de 2 subunidades para que puedan funcionar

Verdadero o falso: la fosforilación es clave en cascadas de activación

Verdadero

¿Qué es la desensibilización?

Las células pueden ajustar su sensibilidad a una señal, se utiliza para que la célula no responda tanto al ligando.

¿Qué tipos de desensibilización hay?

1. Secuestro de receptor: vesícula secuestra el receptor, la vesícula se volverá a fusionar más tarde liberando el receptor

2. Regulación a la baja del receptor (“receptor down-regulation”): vesícula secuestra el receptor, se fusiona con lisozima que degrada el receptor. Luego se sintetizarán más receptores

3. Inactivación del receptor: se inactiva el receptor una vez unido el ligando

4. Inactivación de la proteína de señalización: se inactiva una de las proteínas de la cascada de señalización

5. Producción de una proteína inhibitoria: se produce una proteína inhibitoria del proceso que crea un feedback loop negativo

¿Qué son los receptores ionotrópicos?

Son canales de iones dependientes de ligandos. Una vez se une el ligando , se abre el canal e iones cargados pueden pasar.

¿Todos los canales iónicos son receptores?

No, hay algunos que siempre están abiertos.

¿Cuál es el principal neurotransmisor de nuestro sistema nervioso?

El glutamato

Verdadero o falso: los receptores ionotrópicos son inespecíficos

Falso: son muy específicos, solo dejan pasar un determinado ion.

¿Qué son los receptores ligados a enzimas?

Son receptores con actividad enzimática, cuando se une el ligando, la enzima puede fosforilar otras enzimas.

¿Qué tipos de receptores ligados a enzimas hay?

• Receptor tirosina quinasa

• Receptor asociado de tirosina-quinasa

• Receptor Serina/Treonina quinasa

*las proteínas señal se suelen llamar factores de crecimiento

¿Cómo funciona el receptor tirosina quinasa?

• El propio receptor tiene actividad quinasa, está compuesto por dos monómeros.

• Cuando se une el ligando, se dimerizan las subunidades y cada subunidad fosforila a la otra, activándose (se fosforilan las tirosinas).

• El receptor podrá fosforilar otras proteínas y provocará un cambio dentro de la célula.

¿Qué son los receptores asociados tirosina-quinasa?

Son receptores que no tienen actividad tirosina-quinasa pero están asociados a enzimas que sí que la tienen.

¿Cómo funcionan los receptores asociados tirosina-quinasa?

• Cuando se une el ligando, las subunidades dimerizan y las enzimas quinasas se fosforilan mutuamente (se fosforilan las tirosinas), permitiendo que fosforilen a otras proteínas.

• Las quinasas también fosforilan el receptor. Los residuos fosforilados permiten que se puedan unir otras proteínas para ser fosforiladas.

¿Cómo se unen proteínas de señalización intracelular a receptores de tirosina quinasa activados? (tanto asociados como no asociados)

Se unen mediante dominios SH2 y SH3, que reconocen los residuos fosforilados.

¿Cómo funciona un receptor Serina/Treonina quinasa?

• El propio receptor tiene actividad quinasa, está compuesto por dos monómeros.

• Cuando se une el ligando, se dimerizan las subunidades y cada subunidad fosforila a la otra, activándose (se fosforilan las serinas y las treoninas).

• El receptor podrá fosforilar otras proteínas y provocará un cambio dentro de la célula.

¿Cómo se activan los receptores asociados a la proteína G? (receptores metabotrópicos)

• Se une el ligando al receptor de la membrana asociado a la proteína G.

• El receptor reconoce el ligando y activa el trímero: proteína G (3 subunidades: G-alfa, beta y gamma) → es la que actuará

Explica el proceso de una activación de un receptor de membrana asociado a la proteína G:

1. El receptor y la proteína G están separados. La subunidad alfa tiene un GDP asociado.

2. Cuando se une el ligando, el trímero se une al receptor y GDP pasa a GTP.

3. La subunidad G-alfa se activa y se disocian alfa-beta-gamma. Las tres subunidades empiezan a actuar independientemente y realizan su función.

4. Activación de la proteína diana mediante la subunidad G-alfa.

5. La activación solo dura un tiempo, al cabo de un rato la GTP se hidroliza a GDP y se inactiva.

¿Cuáles son las dianas de los componentes disociados de la proteína G?

• Abrir canales iónicos

• Activar enzimas que generarán mensajeros secundarios

  • Regulan la Adenil Ciclasa → mensajero secundario: aumento de los niveles de cAMP

  • Activan la fosfolipasa C → mensajeros secundarios: inositol difosfato (IP) y diacilglicerol (DAG)

Ejemplo de GPCRs que regulan canales iónicos: receptor de acetilcolina

1. La acetilcolina (neurotransmisor) se une a receptor de la membrana asociado a la proteína G. El canal de potasio permanece cerrado.

2. GDP pasa a ser GTP, y el trímero se disocia.

3. La subunidad beta-gamma se une al canal de potasio, abriéndolo.

Ejemplo de GPCRs que regulan la Adenil Ciclasa:

Activación:

• Se une la hormona estimuladora (adrenalina/glucagón/ACTH) (mensajero primario) al receptor de la hormona estimuladora.

• Estimula el complejo de la proteína G (mensajero secundario).

• La subunidad alfa s (s: stimulating) activa la adenil ciclasa.

• La adenil ciclasa aumenta los niveles de cAMP (mensajero secundario).

Inhibición:

• Se une la hormona inhibitoria (PGE1/adenosina) (mensajero primario) al receptor de la hormona inhibitoria.

• Se forma complejo de la proteína G inhibitorio. Inhibe la Adenil Ciclasa.

• Disminuye los niveles de cAMP (mensajero secundario).

El cAMP se genera a partir de —

ATP

El aumento de cAMP provoca que se active la —

¿Qué forma tiene la — cuando está activa/inactiva?

PKA

• Cuando está inactiva, está en forma de tetrámero:

  • 2 subunidades regulatorias

  • 2 subunidades catalíticas inactivas

• Cuando se une el cAMP a las subunidades regulatorias, provoca que se liberen las dos subunidades catalíticas → forma activa, ya podrán fosforilar.

Verdadero o falso: con solo la unión del ligando se puede obtener una amplificación de respuesta

Verdadero

Verdadero o falso: diferentes células no pueden tener el mismo mensajero secundario

Falso

La regulación del glucógeno está mediado por la —. La — disminuye los niveles de cAMP, — la degradación del glucógeno. El — incrementa los niveles de cAMP, — la degradación del glucógeno.

1. PKA

2. Insulina

3. Disminuyendo

4. Glucagón

5. Aumentando

¿Cómo funciona la activación de la transcripción de genes via PKA y CREB?

1. Se une el ligando al receptor ligado a la proteína G.

2. La proteína G activa la Adenil Ciclasa → libera cAMP

3. El aumento de cAMP activa la PKA.

4. Las subunidades de la PKA fosforilan al CREB (CRE binding protein) y la activarán.

5. La CREB activa se unirá a la CBP (CREB binding protein).

6. Las dos juntas activarán el CRE (elemento de respuesta al AMPc, sus niveles de expresión dependerán de este). Su activación permitirá que se exprese el gen de interés.

¿Cómo se activa la fosfolipasa C?

Mediante receptores acoplados a la proteína G.

¿Cuál es la función de la fosfolipasa C?

La fosfolipasa C, una vez activada por la proteína G, rompe en dos un fosfolípido de la membrana, produciendo los siguientes mensajeros secundarios:

• Diacilglicerol (DAG)

• inositol1,4,5-trifosfato (IP3)

• ¿Qué provoca el aumento de diacilglicerol (DAG)?

• ¿Qué provoca el aumento de inositol 1,4,5-trifosfato (IP3)?

• DAG: activación de la Quinasa C

• IP3: se activa el canal de Ca2+, como hay más Ca2+ en el retículo endoplasmático que en el citosol, hay una liberación de Ca2+ del retículo endoplasmático al citosol

El calcio puede provocar la activación de otras quinasas, como la — quinasa.

• Calmodulina (CaM quinasa)

• La calmodulina quinasa se activa por el incremento por la unión del calcio con la calmodulina

Las células también se pueden comunicar mediante — y —.

1. Microvesículas

2. Exosomas

(vesículas de diferentes tamaños)

¿Qué es la matriz extracelular?

Es una red de proteínas donde las células están ancladas.

Verdadero o falso: diferentes tejidos tienen matrices extracelulares diferentes y en diferente cantidad

Verdadero, la matriz extracelular es específica a cada tejido. Permite que los tejidos tengan estructura.

¿Cómo será la matriz extracelular en un tejido epitelial? ¿Cómo será la matriz extracelular en un tejido conectivo?

• Tejido epitelial: muchas células y poca matriz

• Tejido conectivo: mucha matriz y pocas células

¿Cómo pueden ser las uniones de las células?

• Uniones adherentes: cadherinas → uniones entre células, necesitan calcio. Están unidas a filamentos de actina, se forma una estructura más rígida y más sólida.

• Adhesiones focales: integrinas → uniones entre célula y matriz

En el lado intracelular de la membrana, las uniones focales y adherentes sirven de sitios de conexión para —.

Filamentos de actina

Un anticoagulante puede — para funcionar.

Secuestrar el calcio, así las células no se podrán unir entre sí.

¿Qué ocurre cuando se unen células a la matriz?

Se activan cascadas de señalización → ej: activación de quinasas

Provoca que el comportamiento de la célula cambie, porque no es lo mismo que la célula esté libre o que a célula esté unida a la matriz.