Universidad Central de Venezuela
Facultad de Medicina
Escuela de Medicina José María Vargas

Membranas, Receptores y
Hormonas
Fabián Rodríguez
Médico Cirujano - UCV
Caracas, Agosto 2012
Contenido
1.

Membranas Biológicas
•
•
•
•
•

2.

Receptores
•
•
•
•

3.

Funciones
Propiedades
Estructura
Composición
Transporte Celular
Definiciones
Características de un Receptor
Clasificación de los ligandos
Clasificación de los receptores
• Receptores de Superficie de Membrana
• Canales iónicos
• Receptores enzimas
• Receptores acoplados a proteínas G
• Aceptores
• Receptores Citoplasmáticos

Hormonas
•
•
•
•
•

Definición
Órganos de Síntesis
Eje hipotálamo-hipofisario y hormonas hipofisarias
Tipos y regulación de la secreción hormonales
Clasificación de las hormonas
–
–
–
–
–
–
–

Hormonas Peptídicas
Catecolaminas
Hormonas tiroideas
Hormonas esteroideas
Eicosanoides
Vitamina D
Óxido nítrico
MEMBRANAS BIOLÓGICAS
Funciones
1.

Compartimentación

2.

Interacciones célula – célula

3.

Respuesta a estímulos

4.

Transporte celular

5.

Mantenimiento de la Homeostasis

6.

Establecimiento de gradientes

Membranas Biológicas
Propiedades
1.

Flexibles y Fluidas

3.

2.

Membranas Biológicas

Autosellantes

Selectivamente permeables
Permite la
existencia
de Gradientes
Da polaridad a la
membrana
(Potencial de
membrana)
Membranas Biológicas

Estructura

Modelo del Mosaico Fluido de
Singer y Nicholson
Membranas Biológicas

Composición
1.

Lípidos
Glucolípidos
Fosfolípidos

Esfingolípidos

LÍPIDOS
Colesterol

Distribución
asimétrica

 Fosfatidilcolina
Fosfatidiletanolamina
 Fosfatidilserina
Esfingomielina
Membranas Biológicas

Composición
1.

Lípidos – Fluidez de la Membrana
Apariencia liquida o viscosa de la membrana.
Es la resistencia que enfrenta una molécula para desplazarse dentro de la membrana

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Presencia de elementos químicos
Temperatura
Longitud de los lípidos e insaturaciones
Colesterol
Movimientos de los lípidos
Balsas de membrana
Membranas Biológicas

Composición
2.

Carbohidratos
Glucolípidos

CARBOHIDRATOS
“GLUCOCÁLIZ”

Glucoproteínas
Proteoglucanos de
membrana
•Protegen la membrana de la inactivación y
deshidratación
•Disminuyen la movilidad de los fosfolípidos
•Fusión celular

•Reconocimiento celular
Membranas Biológicas

Composición
3.

Proteínas
Integrales

PROTEÍNAS

Periféricas
Unidas a Lípidos
Membranas Biológicas

Composición
3.

Proteínas

• Moléculas de adhesión (integrinas,
selectinas, etc)
•Proteínas de anclaje al citoesqueleto
•Enzimas
•Proteínas que median procesos de
endocitosis (caveolinas, clatrina,
arrestina) y exocitosis (proteínas
“SNARE”)
•Transportadores
•Canales
•Receptores
Transporte Celular

Membranas Biológicas
Transporte Celular
•

Tipos de Transportadores

Membranas Biológicas
Transporte Celular
•

Membranas Biológicas

Transporte en Masa
Exocitosis

Endocitosis

espacio
extracelular
citoplasma
RECEPTORES
DEFINICIONES
Receptores

Receptores
Macromoléculas o agregados macromoleculares
cuya función es reconocer cambios en el medio
externo o en el medio interno

Macromoléculas o complejos macromoleculares
capaces de reconocer y enlazar de forma selectiva un
ligando, siendo capaces de generar una señal química
o física que inicia una acción biológica
Receptores

Ligando

Molécula, sustancia o microorganismo que se
fija al receptor.
Receptores

Transducción
Conjunto de procesos o etapas que ocurren de
forma concatenada por el que una célula
convierte una determinada señal o estímulo
exterior, en otra señal o respuesta específica.
Luz

Insulina

Fotorreceptor

Impulso Nervioso

Percepción de la
Imagen en la
Corteza Visual

Receptor RTK

Activación de
Fosfoprotein
fosfatasas

Desfosforilación y
Activación de
enzimas del
Absortivo
CARACTERÍSTICAS DE UN RECEPTOR
Receptores

Características de la Unión Ligando-Receptor
•Especificidad
•Reversibilidad

•Alta Afinidad
•Capacidad de Amplificación
•Capacidad de Integración
•Capacidad de Regulación
Receptores

Características de la Unión Ligando-Receptor
•Especificidad
Complementariedad molecular precisa
entre las moléculas señal y su receptor.
La especificidad es lograda
debido a las mismas fuerzas no
covalentes que participan en la

interacción Enzima-Sustrato

Hepatocito
Glucógeno

Glucagon
Miocito
Receptores

Características de la Unión Ligando-Receptor
•Afinidad y Reversibilidad
La unión L-R ocurre por
interacciones no
covalentes

L + R

La formación del

k1
k-1

LR

complejo ligandoreceptor es un proceso
reversible, que sigue la
Ley de Acción de Masas

La unión del ligando y el receptor posee elevada afinidad y puede expresarse en términos de la constante
de disociación Kd (a menudo 10-10M o menos), la cual es análoga a Km de la unión Enzima-Sustrato

Kd baja→ Alta Afinidad
Kd alta → Baja Afinidad
Receptores

Características de la Unión Ligando-Receptor
•Capacidad de Amplificación
Primer Mensajero

Segundo Mensajero

Cuando las enzimas activan enzimas, el número de moléculas afectadas se
incrementa geométricamente en lo que se denomina una Cascada enzimática
Receptores

Características de la Unión Ligando-Receptor
•Capacidad de Integración

Cuando dos señales tienen efectos opuestos en una característica metabólica, el
resultado final proviene de la información integrada de ambos receptores
Receptores

Características de la Unión Ligando-Recetor
•Capacidad de Regulación
•Aumento en la [L] → Desensibilización
Pérdida de respuesta de una célula ante un ligando, como resultado
de la acción del ligando sobre la célula
A corto plazo → Disminuye Afinidad Receptores, internalización y secuestro (tolerancia aguda)

Homóloga

Heteróloga
Receptores

Características de la Unión Ligando-Recetor
•Capacidad de Regulación
•Aumento en la [L] → Desensibilización
Pérdida de respuesta de una célula ante un ligando, como resultado
de la acción del ligando sobre la célula
A largo plazo → Disminuye Número Receptores (Disminución regulada (Down regulation))
Receptores

Características de la Unión Ligando-Recetor
•Capacidad de Regulación
•Disminución en la [L] → Supersensibilización
Incremento de respuesta de una célula a la acción de un ligando como
resultado de la falta temporal de acción de dicho ligando sobre la célula
Se produce un aumento en la síntesis y expresión de receptores
(Incremento regulado (Up regulation))
Receptores

Clasificación de los ligandos
Agonista

RECEPTOR

Respuesta
Celular

Antagonista

RECEPTOR

Respuesta
Celular

Agonista
Parcial

RECEPTOR

Respuesta
Celular menor

Actividad Intrínseca (E)

• Agonistas

= 1 (Respuesta Máxima)

• Antagonistas

= 0 (No hay respuesta)

• Agonista Parcial

>0 y <1 (Menor respuesta)
Receptores

Clasificación de los Receptores
•

Según la Modalidad Sensorial

Mecanorreceptores

Fuerzas Físicas

Fotorreceptores

Luz

Quimiorrecpetores

Moléculas específicas

Termorreceptores

Temperatura

Nociceptores

Dolor
Receptores

Clasificación de los Receptores
Ubicación a nivel
celular

Superficie
Celular

Canales iónicos

Acoplados a
Proteínas G

Citoplasmáticos

Receptores
Enzimas

Ionotrópicos

Aceptores

Metabotópicos
Respuesta
intracelular

Organelas, Citop
lasma, Cromatin
a
TIPOS DE RECEPTORES SEGÚN SU
UBICACIÓN CELULAR
RECEPTORES DE SUPERFICIE DE
MEMBRANA
Receptores de superficie de membrana

Estructura
•Dominio de unión al ligando
•Dominio de unión a agonista
•Dominio de unión a antagonista
•Dominios de unión a marcadores

•Fijación a la membrana
•Transducción

•Síntesis y/o activación de
segundos mensajeros
•Fosforilación
•Apertura
Receptores de superficie de membrana

Canales iónicos de compuerta regulada
ACh

5 subunidades

Canal cerrado

Na+

K+
Canal abierto

La unión del ligando ocasiona la apertura del canal
y el flujo de iones a través de él, originando un
cambio en el potencial de membrana
Patologías relacionadas: parálisis por D-tubocurarina,
Miastenia gravis
Receptores de superficie de membrana

Receptores Enzimas
Receptores RTK

Modificado de ROCAFULL, Miguel. Integración Metábolica (presentación en Power Point) 2008

La unión del ligando activa la acción enzimática del receptor.
En el caso del receptor RTK la acción de la insulina activa una cascada de fosforilaciones.
Receptores de superficie de membrana

Receptores Enzimas
Receptores Guanilil Ciclasa

La unión del ligando (destacan el PNA y
el NO) al receptor (de membrana o
citoplasmático) induce la síntesis de
cGMP, el cual media diversos
acontecimientos celulares.

Fármacos como la Nitroglocerina y el
Sildenafil actúan por la vía del NO
Receptores de superficie de membrana

Receptores ligados a Proteína G
Proteína Gs

Modificado de ROCAFULL, Miguel. Integración Metábolica (presentación en Power Point) 2008

La unión del ligando y activación del receptor ocasiona el
intercambio de GDP por GTP por parte de la subunidad α
de la proteína Gs, la cual activa la Adenilil ciclasa para
que sintetice el segundo mensajero cAMP
Receptores de superficie de membrana

Receptores ligados a Proteína G
Proteína Gs
Receptores de superficie de membrana

Receptores ligados a Proteína G
Hormonas que utilizan la vía de la Proteína Gs
Metabolismo Energético
(en condiciones normales y en estrés)

Reproducción

Hormona liberadora de la Corticotropina (CRH)
Corticotropina (ACTH)
Glucagon
Adrenalina y Noradrenalina (receptores beta)
Tirotropina (TSH)
Hormona Folículo Estimulante (FSH)
Hormona Luteinizante (LH)
Gonadotropina coriónica humana (hCG)

Regulación del Calcio

Calcitonina
Hormona Paratiroidea (PTH)

Regulación de la Presión Arterial

Vasopresina
Angiotensina II (células epiteliales)

Función exocrina del páncreas

Secretina

En el Pseudohipoparatiroidismo tipo tipo 1A hay resistencia multiorgánica a la acción
de la PTH, TSH, LH/FSH por alteraciones en la síntesis del receptor ligado a Gs
Modificado de RODRÍGUEZ, C. Receptores y Hormonas (presentación en Power Point) 2010
Receptores de superficie de membrana

Receptores ligados a Proteína G
Proteína Gq

Modificado de ROCAFULL, Miguel. Integración Metábolica (presentación en Power Point) 2008

La subunidad alfa de la proteína Gq activa una
Fosfolipasa C que cliva el PIP2 en DAG e IP3 el
cual permite la salida de Ca++ hacia el
citosol, este último junto al DAG activan una
PKC
Receptores de superficie de membrana

Receptores ligados a Proteína G
Hormonas que utilizan la vía de la Proteína Gq
Regulación de la
Presión Arterial

Vasopresina
Angiotensina II (músculo liso epitelial)
Adrenalina y Noradrenalina (receptor alfa)

Reproducción

Hormona liberadora de las Gonadotropinas
(GnRH)
Oxitocina

Crecimiento y
Maduración

Homona liberadora de la Hormona del
Crecimiento (GHRH)
Hormona Liberadora de la Tirotropina (TRH)

Tomado de RODRÍGUEZ, C. Receptores y Hormonas (presentación en Power Point) 2010
Receptores de superficie de membrana

Aceptores

La unión del ligando a su receptor ocasiona su desplazamiento hacia
las fositas recubiertas (coated pits) por trímeros (trisqueliones) de
clatrina. Posteriormente la vesícula es invaginada.
Estos receptores NO amplifican la señal.
Es ejemplo de ellos el receptor de la LDL
RECEPTORES CITOPLASMÁTICOS
Receptores citoplasmáticos

Estructura

•AD o A/B
•N-Terminal
•Activación de genes
blanco en secuencias HRE

Hsp90

LBD

•LBD o E
•Unión a ligando

AD

DBD

•DBD o C
•Unión al DNA
Receptores citoplasmáticos

Mecanismo de Transducción
1) Hormona Transportada en plasma
2) Hormona difunde a través de la bicapa
3) Se une a LBD
4) Se libera Hsp90
5) Complejo Hormona-Receptor ingresa a núcleo
6) Dominio DBD se une al DNA

7) Dominio AD activa las HRE
8) Modificación de la Transcripción

Modificado de ROCAFULL, Miguel. Integración Metábolica (presentación en Power Point) 2008
Receptores Citoplasmáticos

Receptores Citoplasmáticos
Hormonas que utilizan receptores citoplasmáticos

1.

Todas las hormonas esteroideas:
glucocorticoides, mineralocorticoides, hormonas sexuales

1.

El Calcitriol (proveniente de la vitamina D)

2.

La hormona retinoide

3.

Las hormonas tiroideas
Clasificación de los Receptores

Resumen: Señalización

Tomado de RODRÍGUEZ, C. Receptores y Hormonas (presentación en Power Point) 2012
HORMONAS
Hormonas

Hormonas

Sustancias químicas producidas por las glándulas o las células
neurosecretoras, se les considera mensajeros químicos,

que son secretados en pequeñas cantidades
hacia el torrente sanguíneo y llegan a un tejido blando
donde modifican una actividad metabólica
o fisiológica específica
Hormonas

Órganos de Síntesis
• Tejidos endocrinos
o Hipófisis
o Glándula pineal
o Glándula tiroides
o Glándula paratiroides
o Páncreas

o Glándulas Suprarrenales
o Ovarios
o Testículos

• Tejidos no endocrinos
EJE HIPOTÁLAMO-HIPOFISARIO Y
HORMONAS HIPOFISARIAS
Eje Hipotálamo-Hipofisario y Hormonas Hipofisarias

Hipotálamo-Hipófisis
El Hipotálamo es el centro regulador
del organismo por excelencia. Entre
sus funciones esta el control del
sistema endocrino, por su regulación
sobre la secreción de la hipófisis.
La hipófisis libera al torrente
sanguíneo hormonas que actúan
sobre casi todas las glándulas del
organismo.
Eje Hipotálamo-Hipofisario y Hormonas Hipofisarias

Hormonas Hipofisiarias
Vasopresina

Oxitocina
Eje Hipotálamo-Hipofisario y Hormonas Hipofisarias

Acción de las Hormonas Hipofisarias
Zona de la
Hipófisis

Hormona Hipofisaria

Glándula

Hormona

Acción

Adenohipófisis
C. somatotropas
(acidófilas)

Hormona del Crecimiento
(GH)

Hígado y otros

IGF

Crecimiento de huesos,
músculo estriado

Adenohipófisis
C. Lactotrofas
(acidófilas)

Prolactina (PRL)

-

-

Síntesis y secreción de
leche por la glándula
mamaria ♀

Adenohipófisis
C. Tirotropas
(basófilas)

Tirotrofina (TSH)

Tiroides ( C.
foliculares)

T3
T4

Aumento del consumo de
oxígeno en casi todos los
tejidos

Folículo Estimulante (FSH)

♀ Folículos ováricos
♂ Túbulos seminíferos

Estradiol
ABP

Caracteres sexuales 2°
Espermatogénesis

Luteinizante (LH)

♀ Cuerpo Lúteo
♂ Células de Leydig

Progesterona
Testosterona

Preparación uterina
Caracteres sexuales 2°

Adenohipófisis
C. Corticotropas
(basófilas)

Adrenocorticotropa (ACTH)

Zona fasciculada y
reticular de la médula
adrenal

Cortisol

Induce la neoglucogénesis y
ciclo de la urea

Adenohipófisis
Pars Intermedia

Melanotropina (MSH)

-

-

Producción de melanina por

Neurohipófisis

Vasopresina (ADH)

-

-

Vasoconstricción
Aumenta la reabsorción de
agua en riñón

Neurohipófisis

Oxitocina

-

-

Contracción del útero
grávido
Reflejo eyector de la leche

Adenohipófisis
C. Gonadotropas
(basófilas)
Eje Hipotálamo-Hipofisario y Hormonas Hipofisarias

Regulación por Retroalimentación del Cortisol
Hipófisis anterior
Células Corticotrofas
(Basófilas)

Hipotálamo

CRF

Corteza Adrenal
Zona Fasciculada

ACTH

Cortisol

•Proteasas
•Arginasa
•Arginosuccinato
Sintetasa
•Piruvato
Carboxilasa
•PEP
Carboxiquinasa
•Glucosa 6-Fosfato
Eje Hipotálamo-Hipofisario y Hormonas Hipofisarias

Regulación por Retroalimentación de las
Hormonas Tiroideas
T3 / T4

Hipotálamo
Dopamina
Somatostatina

Hipófisis

TRH

T3 / T4

TSH
Tiroides

T3 / T4

Tomado de GAGO, Nathalie.“Hormonas Tiroideas”
(Presentación en Power Point) 2009
TIPOS Y REGULACIÓN DE LA
SECRECIÓN Y ACCIÓN HORMONAL
Tipos de Secreción

Regulación de la Secreción
Hormonas

Transporte de las Hormonas
Libres o Solas
(Hidrofílicas)

Hormonas en sangre
(Secreción
endocrina)
Albumina
Transporte de las
Hormonas

Unidas a proteinas
plasmáticas
(Hidrofóbicas)

Secreción autocrina
Hormonas en el
espacio Intersticial
Secreción paracrina

Globulinas fijadoras
de hormonas
hidrofóbicas
Regulación de la Secreción

Regulación de la Secreción
•

Retroalimentación (Control hormonal)
Glándula A

•

Hormona A

Glándula B

Hormona B

Control Neural

La célula nerviosa
actúa directamente
sobre la célula
secretora

El Hipotálamo libera
péptidos que actúan
sobre la hipófisis
Ciclos de Secreción

Regulación de la Secreción
•

“Control” Cronotrópico

• Ciclo horal o Pulsátil
o Hormonas sexuales

• Ciclo Diario

Secreción Basal:
•Sin estímulo previo hormonal
•Sin cambios en la
concentración del medio interno
•Controlada por el Sistema
Nervioso

o Cortisol

• Ciclo Semanal o Circatrigintano
o Hormonas del ciclo sexual femenino

• Ciclo Estacional
o Hormonas tiroideas durante las estaciones

• Ciclo del Desarrollo
o Hormona del Crecimiento

Secreción Inducida:
•Por cambios en la
concentración de metabolitos
•Por acción de hormonas
tróficas
•Un solo tipo de hormona
•Más de una hormona
Regulación de la Actividad Hormonal

Eliminación o Inactivación de la Señal Hormonal
Hidrólisis y
Degradación

Intracelular

Transporte y
almacenamiento
entre
compartimientos
Modulación
covalente

Eliminación o
Inactivación de la
señal Hormonal
Metabolismo tisular
e intravascular

Extracelular

Fosfodiesterasas y
Proteasas

Unión a los tejidos

Excreción intacta
en orina y/o heces

Fosfatasas y
Quinasas
CLASIFICACIÓN DE LAS HORMONAS
Hormonas

Clasificación de las Hormonas
Según la naturaleza
química

Según la solubilidad
en plasma

Hormona
Peptídicas

Hormonas

Hidrosolubles
Catecolaminas

Hormonas
esteroideas

Hormonas

Liposolubles

Derivadas de
aminoácidos
Hormonas
peptídicas

Eicosanoides

Derivadas del
colesterol

Derivados de
vitaminas
liposolubles

Derivadas del A.
araquidónico
Hormonas

Hormonas Peptídicas
Tienen entre 3 y 200 AA.
Se sintetizan como Prohormonas

•Hidrosolubles
•Circulan libremente en plasma
•Son almacenadas en vesículas
•Actúan sobre receptores de superficie
de membrana

•Raramente sufren transformaciones
extraglandulares
•Tiempo de vida media corto
Hormonas

Catecolaminas
Derivadas de un aminoácido:
TIROSINA

•Hidrosolubles
•Circulan libremente en plasma
•Actúan sobre receptores de superficie
de membrana ligados a proteína G
•Tiempo de vida media corto
•La Dopamina, Noradrenalina y en
menor grado la Adrenalina son
sintetizadas en el Sistema Nervioso y
actúan como neurotransmisores.
•La Adrenalina y la Noradrenalina
pueden ser sintetizadas y liberadas
desde la médula suprarrenal al
torrente sanguíneo.
Hormonas

Hormonas Tiroideas
Se liberan por proteólisis de
la Tiroglobulina yodada
Hidrofóbicas
La Triyodotironina y la
Tetrayodotironina viajan en
sangre unidas a la Globulina
Fijadora de Tiroxina (TGB)

Actúan sobre receptores
citoplasmáticos
•Potencia la síntesis de proteínas
•Potencia la transcripción del gen
para la Hormona del Crecimiento
•Estimulan
el
metabolismo
energético en hígado y músculo
induciendo la expresión de
enzimas catabólicos

Hipotiroidismo:
disminución del
funcionamiento de la
glándula tiroides
Hipertiroidismo:
aumento del
funcionamiento de la
glándula tiroides
Hormonas

Hormonas Esteroideas
Se sintetizan a partir del
COLESTEROL
Hidrofóbicas
Los glucocorticoides y
mineralocorticoides viajen unidos a la
transcortina (CBG) y las hormonas
sexuales a la SHBG

No se almacenan
Tiempo de vida media prolongado
Actúan sobre receptores
citoplasmáticos

•La Testosterona es sintetizada en
las células de Leydig y el Estradiol
en las células de la granulosa.
•El Cortisol (glucocorticoide) y la
aldosterona (mineralocorticoide)
son sintetizados en la Corteza
Suprarrenal
Hormonas

Eicosanoides
Moléculas con actividad hormonal de
tipo paracrina que tienen como
precursor común el Ácido
Araquidónico
Hidrofóbicas
No requieren transportador
No se almacenan
Actúan sobre receptores de superficie
de membrana

Tres Grupos:
•Prostaglandinas
•Tromboxanos
•Leucotrienos

Tomado de: BARÓN, L. Metabolismo de Lípidos (Presentación en Power Point) 2008
Hormonas

Vitamina D
Se deriva a partir del 7-deshidrocolesterol

Hidrofóbica
Viaja unida a la Globina de Unión de
Vitamina D (VDBG)

No se almacenan
Tiempo de vida media prolongado
Actúan sobre receptores citoplasmáticos

Estimula la expresión de la proteína
fijadora de calcio en el intestino

Piel

Hígado

Riñón
Hormonas

Óxido Nítrico
• De acción Paracrina y Autocrina, por lo que no requiere proteína de transporte
• Atraviesa fácilmente la membrana plasmática por lo que su receptor es
citosólico (receptor enzima guanilil-ciclasa)
• Su interacción con el receptor produce segundo mensajero (GMPc)
• Presente en Neuronas, Macrófagos, Hepatocitos, Células Musculares
Cardíacas y Lisas, Vasos Sanguíneos y Epitelio Renal
• Efectos principales: Vasodilatación, Erección, Neurotransmisión, Funciones
Inmunológicas

Tomado de RODRÍGUEZ, C. Receptores y Hormonas (presentación en Power Point) 2010
Hormonas

Hormonas Hidrofílicas e Hidrofóbicas
ESTRUCTURA BIOQUÍMICA
DE LA CLASE
Membranas, Receptores y Hormonas

cAMP
¿Cómo reconocerla?

• Fosfato en 5´ forma un
ciclo al unirse a 3´
• Adenina: Grupo amino
en C6

• 1 solo fosfato
Hormonas
Bibliografía
• Nelson, D y Cox, M (2009). Lehninger Principios de Bioquímica, 5a
Edición, Ediciones Omega; Barcelona, España; pp 71 – 117
• Rodríguez, C y Antequera, R (2011) Guía de Estudio para el tema
“Membranas, receptores y hormonas” Cátedra de Bioquímica, Escuela de
Medicina José María Vargas – UCV
• Rodríguez, C (2011) Membranas, receptores y hormonas. Presentación en
Power Point Cátedra de Bioquímica, Escuela de Medicina José María Vargas
– UCV
, tus penas y tus alegrías, tus recuerdos y tus
ambiciones, tu sentido de identidad personal y de
libre albedrio, no son de hecho más que el
comportamiento de un vasto ensamblado de células
nerviosas y sus moléculas asociados.
No eres más que un paquete de neuronas”
Francis Crick
Gracias

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Membranas, Receptores y Hormonas - Fabián Rodríguez

  • 1. Universidad Central de Venezuela Facultad de Medicina Escuela de Medicina José María Vargas Membranas, Receptores y Hormonas Fabián Rodríguez Médico Cirujano - UCV Caracas, Agosto 2012
  • 2. Contenido 1. Membranas Biológicas • • • • • 2. Receptores • • • • 3. Funciones Propiedades Estructura Composición Transporte Celular Definiciones Características de un Receptor Clasificación de los ligandos Clasificación de los receptores • Receptores de Superficie de Membrana • Canales iónicos • Receptores enzimas • Receptores acoplados a proteínas G • Aceptores • Receptores Citoplasmáticos Hormonas • • • • • Definición Órganos de Síntesis Eje hipotálamo-hipofisario y hormonas hipofisarias Tipos y regulación de la secreción hormonales Clasificación de las hormonas – – – – – – – Hormonas Peptídicas Catecolaminas Hormonas tiroideas Hormonas esteroideas Eicosanoides Vitamina D Óxido nítrico
  • 4. Funciones 1. Compartimentación 2. Interacciones célula – célula 3. Respuesta a estímulos 4. Transporte celular 5. Mantenimiento de la Homeostasis 6. Establecimiento de gradientes Membranas Biológicas
  • 5. Propiedades 1. Flexibles y Fluidas 3. 2. Membranas Biológicas Autosellantes Selectivamente permeables Permite la existencia de Gradientes Da polaridad a la membrana (Potencial de membrana)
  • 6. Membranas Biológicas Estructura Modelo del Mosaico Fluido de Singer y Nicholson
  • 8. Membranas Biológicas Composición 1. Lípidos – Fluidez de la Membrana Apariencia liquida o viscosa de la membrana. Es la resistencia que enfrenta una molécula para desplazarse dentro de la membrana 1. 2. 3. 4. 5. 6. Presencia de elementos químicos Temperatura Longitud de los lípidos e insaturaciones Colesterol Movimientos de los lípidos Balsas de membrana
  • 9. Membranas Biológicas Composición 2. Carbohidratos Glucolípidos CARBOHIDRATOS “GLUCOCÁLIZ” Glucoproteínas Proteoglucanos de membrana •Protegen la membrana de la inactivación y deshidratación •Disminuyen la movilidad de los fosfolípidos •Fusión celular •Reconocimiento celular
  • 11. Membranas Biológicas Composición 3. Proteínas • Moléculas de adhesión (integrinas, selectinas, etc) •Proteínas de anclaje al citoesqueleto •Enzimas •Proteínas que median procesos de endocitosis (caveolinas, clatrina, arrestina) y exocitosis (proteínas “SNARE”) •Transportadores •Canales •Receptores
  • 13. Transporte Celular • Tipos de Transportadores Membranas Biológicas
  • 14. Transporte Celular • Membranas Biológicas Transporte en Masa Exocitosis Endocitosis espacio extracelular citoplasma
  • 17. Receptores Receptores Macromoléculas o agregados macromoleculares cuya función es reconocer cambios en el medio externo o en el medio interno Macromoléculas o complejos macromoleculares capaces de reconocer y enlazar de forma selectiva un ligando, siendo capaces de generar una señal química o física que inicia una acción biológica
  • 18. Receptores Ligando Molécula, sustancia o microorganismo que se fija al receptor.
  • 19. Receptores Transducción Conjunto de procesos o etapas que ocurren de forma concatenada por el que una célula convierte una determinada señal o estímulo exterior, en otra señal o respuesta específica. Luz Insulina Fotorreceptor Impulso Nervioso Percepción de la Imagen en la Corteza Visual Receptor RTK Activación de Fosfoprotein fosfatasas Desfosforilación y Activación de enzimas del Absortivo
  • 21. Receptores Características de la Unión Ligando-Receptor •Especificidad •Reversibilidad •Alta Afinidad •Capacidad de Amplificación •Capacidad de Integración •Capacidad de Regulación
  • 22. Receptores Características de la Unión Ligando-Receptor •Especificidad Complementariedad molecular precisa entre las moléculas señal y su receptor. La especificidad es lograda debido a las mismas fuerzas no covalentes que participan en la interacción Enzima-Sustrato Hepatocito Glucógeno Glucagon Miocito
  • 23. Receptores Características de la Unión Ligando-Receptor •Afinidad y Reversibilidad La unión L-R ocurre por interacciones no covalentes L + R La formación del k1 k-1 LR complejo ligandoreceptor es un proceso reversible, que sigue la Ley de Acción de Masas La unión del ligando y el receptor posee elevada afinidad y puede expresarse en términos de la constante de disociación Kd (a menudo 10-10M o menos), la cual es análoga a Km de la unión Enzima-Sustrato Kd baja→ Alta Afinidad Kd alta → Baja Afinidad
  • 24. Receptores Características de la Unión Ligando-Receptor •Capacidad de Amplificación Primer Mensajero Segundo Mensajero Cuando las enzimas activan enzimas, el número de moléculas afectadas se incrementa geométricamente en lo que se denomina una Cascada enzimática
  • 25. Receptores Características de la Unión Ligando-Receptor •Capacidad de Integración Cuando dos señales tienen efectos opuestos en una característica metabólica, el resultado final proviene de la información integrada de ambos receptores
  • 26. Receptores Características de la Unión Ligando-Recetor •Capacidad de Regulación •Aumento en la [L] → Desensibilización Pérdida de respuesta de una célula ante un ligando, como resultado de la acción del ligando sobre la célula A corto plazo → Disminuye Afinidad Receptores, internalización y secuestro (tolerancia aguda) Homóloga Heteróloga
  • 27. Receptores Características de la Unión Ligando-Recetor •Capacidad de Regulación •Aumento en la [L] → Desensibilización Pérdida de respuesta de una célula ante un ligando, como resultado de la acción del ligando sobre la célula A largo plazo → Disminuye Número Receptores (Disminución regulada (Down regulation))
  • 28. Receptores Características de la Unión Ligando-Recetor •Capacidad de Regulación •Disminución en la [L] → Supersensibilización Incremento de respuesta de una célula a la acción de un ligando como resultado de la falta temporal de acción de dicho ligando sobre la célula Se produce un aumento en la síntesis y expresión de receptores (Incremento regulado (Up regulation))
  • 29. Receptores Clasificación de los ligandos Agonista RECEPTOR Respuesta Celular Antagonista RECEPTOR Respuesta Celular Agonista Parcial RECEPTOR Respuesta Celular menor Actividad Intrínseca (E) • Agonistas = 1 (Respuesta Máxima) • Antagonistas = 0 (No hay respuesta) • Agonista Parcial >0 y <1 (Menor respuesta)
  • 30. Receptores Clasificación de los Receptores • Según la Modalidad Sensorial Mecanorreceptores Fuerzas Físicas Fotorreceptores Luz Quimiorrecpetores Moléculas específicas Termorreceptores Temperatura Nociceptores Dolor
  • 31. Receptores Clasificación de los Receptores Ubicación a nivel celular Superficie Celular Canales iónicos Acoplados a Proteínas G Citoplasmáticos Receptores Enzimas Ionotrópicos Aceptores Metabotópicos Respuesta intracelular Organelas, Citop lasma, Cromatin a
  • 32. TIPOS DE RECEPTORES SEGÚN SU UBICACIÓN CELULAR
  • 34. Receptores de superficie de membrana Estructura •Dominio de unión al ligando •Dominio de unión a agonista •Dominio de unión a antagonista •Dominios de unión a marcadores •Fijación a la membrana •Transducción •Síntesis y/o activación de segundos mensajeros •Fosforilación •Apertura
  • 35. Receptores de superficie de membrana Canales iónicos de compuerta regulada ACh 5 subunidades Canal cerrado Na+ K+ Canal abierto La unión del ligando ocasiona la apertura del canal y el flujo de iones a través de él, originando un cambio en el potencial de membrana Patologías relacionadas: parálisis por D-tubocurarina, Miastenia gravis
  • 36. Receptores de superficie de membrana Receptores Enzimas Receptores RTK Modificado de ROCAFULL, Miguel. Integración Metábolica (presentación en Power Point) 2008 La unión del ligando activa la acción enzimática del receptor. En el caso del receptor RTK la acción de la insulina activa una cascada de fosforilaciones.
  • 37. Receptores de superficie de membrana Receptores Enzimas Receptores Guanilil Ciclasa La unión del ligando (destacan el PNA y el NO) al receptor (de membrana o citoplasmático) induce la síntesis de cGMP, el cual media diversos acontecimientos celulares. Fármacos como la Nitroglocerina y el Sildenafil actúan por la vía del NO
  • 38. Receptores de superficie de membrana Receptores ligados a Proteína G Proteína Gs Modificado de ROCAFULL, Miguel. Integración Metábolica (presentación en Power Point) 2008 La unión del ligando y activación del receptor ocasiona el intercambio de GDP por GTP por parte de la subunidad α de la proteína Gs, la cual activa la Adenilil ciclasa para que sintetice el segundo mensajero cAMP
  • 39. Receptores de superficie de membrana Receptores ligados a Proteína G Proteína Gs
  • 40. Receptores de superficie de membrana Receptores ligados a Proteína G Hormonas que utilizan la vía de la Proteína Gs Metabolismo Energético (en condiciones normales y en estrés) Reproducción Hormona liberadora de la Corticotropina (CRH) Corticotropina (ACTH) Glucagon Adrenalina y Noradrenalina (receptores beta) Tirotropina (TSH) Hormona Folículo Estimulante (FSH) Hormona Luteinizante (LH) Gonadotropina coriónica humana (hCG) Regulación del Calcio Calcitonina Hormona Paratiroidea (PTH) Regulación de la Presión Arterial Vasopresina Angiotensina II (células epiteliales) Función exocrina del páncreas Secretina En el Pseudohipoparatiroidismo tipo tipo 1A hay resistencia multiorgánica a la acción de la PTH, TSH, LH/FSH por alteraciones en la síntesis del receptor ligado a Gs Modificado de RODRÍGUEZ, C. Receptores y Hormonas (presentación en Power Point) 2010
  • 41. Receptores de superficie de membrana Receptores ligados a Proteína G Proteína Gq Modificado de ROCAFULL, Miguel. Integración Metábolica (presentación en Power Point) 2008 La subunidad alfa de la proteína Gq activa una Fosfolipasa C que cliva el PIP2 en DAG e IP3 el cual permite la salida de Ca++ hacia el citosol, este último junto al DAG activan una PKC
  • 42. Receptores de superficie de membrana Receptores ligados a Proteína G Hormonas que utilizan la vía de la Proteína Gq Regulación de la Presión Arterial Vasopresina Angiotensina II (músculo liso epitelial) Adrenalina y Noradrenalina (receptor alfa) Reproducción Hormona liberadora de las Gonadotropinas (GnRH) Oxitocina Crecimiento y Maduración Homona liberadora de la Hormona del Crecimiento (GHRH) Hormona Liberadora de la Tirotropina (TRH) Tomado de RODRÍGUEZ, C. Receptores y Hormonas (presentación en Power Point) 2010
  • 43. Receptores de superficie de membrana Aceptores La unión del ligando a su receptor ocasiona su desplazamiento hacia las fositas recubiertas (coated pits) por trímeros (trisqueliones) de clatrina. Posteriormente la vesícula es invaginada. Estos receptores NO amplifican la señal. Es ejemplo de ellos el receptor de la LDL
  • 45. Receptores citoplasmáticos Estructura •AD o A/B •N-Terminal •Activación de genes blanco en secuencias HRE Hsp90 LBD •LBD o E •Unión a ligando AD DBD •DBD o C •Unión al DNA
  • 46. Receptores citoplasmáticos Mecanismo de Transducción 1) Hormona Transportada en plasma 2) Hormona difunde a través de la bicapa 3) Se une a LBD 4) Se libera Hsp90 5) Complejo Hormona-Receptor ingresa a núcleo 6) Dominio DBD se une al DNA 7) Dominio AD activa las HRE 8) Modificación de la Transcripción Modificado de ROCAFULL, Miguel. Integración Metábolica (presentación en Power Point) 2008
  • 47. Receptores Citoplasmáticos Receptores Citoplasmáticos Hormonas que utilizan receptores citoplasmáticos 1. Todas las hormonas esteroideas: glucocorticoides, mineralocorticoides, hormonas sexuales 1. El Calcitriol (proveniente de la vitamina D) 2. La hormona retinoide 3. Las hormonas tiroideas
  • 48. Clasificación de los Receptores Resumen: Señalización Tomado de RODRÍGUEZ, C. Receptores y Hormonas (presentación en Power Point) 2012
  • 50. Hormonas Hormonas Sustancias químicas producidas por las glándulas o las células neurosecretoras, se les considera mensajeros químicos, que son secretados en pequeñas cantidades hacia el torrente sanguíneo y llegan a un tejido blando donde modifican una actividad metabólica o fisiológica específica
  • 51. Hormonas Órganos de Síntesis • Tejidos endocrinos o Hipófisis o Glándula pineal o Glándula tiroides o Glándula paratiroides o Páncreas o Glándulas Suprarrenales o Ovarios o Testículos • Tejidos no endocrinos
  • 53. Eje Hipotálamo-Hipofisario y Hormonas Hipofisarias Hipotálamo-Hipófisis El Hipotálamo es el centro regulador del organismo por excelencia. Entre sus funciones esta el control del sistema endocrino, por su regulación sobre la secreción de la hipófisis. La hipófisis libera al torrente sanguíneo hormonas que actúan sobre casi todas las glándulas del organismo.
  • 54. Eje Hipotálamo-Hipofisario y Hormonas Hipofisarias Hormonas Hipofisiarias Vasopresina Oxitocina
  • 55. Eje Hipotálamo-Hipofisario y Hormonas Hipofisarias Acción de las Hormonas Hipofisarias Zona de la Hipófisis Hormona Hipofisaria Glándula Hormona Acción Adenohipófisis C. somatotropas (acidófilas) Hormona del Crecimiento (GH) Hígado y otros IGF Crecimiento de huesos, músculo estriado Adenohipófisis C. Lactotrofas (acidófilas) Prolactina (PRL) - - Síntesis y secreción de leche por la glándula mamaria ♀ Adenohipófisis C. Tirotropas (basófilas) Tirotrofina (TSH) Tiroides ( C. foliculares) T3 T4 Aumento del consumo de oxígeno en casi todos los tejidos Folículo Estimulante (FSH) ♀ Folículos ováricos ♂ Túbulos seminíferos Estradiol ABP Caracteres sexuales 2° Espermatogénesis Luteinizante (LH) ♀ Cuerpo Lúteo ♂ Células de Leydig Progesterona Testosterona Preparación uterina Caracteres sexuales 2° Adenohipófisis C. Corticotropas (basófilas) Adrenocorticotropa (ACTH) Zona fasciculada y reticular de la médula adrenal Cortisol Induce la neoglucogénesis y ciclo de la urea Adenohipófisis Pars Intermedia Melanotropina (MSH) - - Producción de melanina por Neurohipófisis Vasopresina (ADH) - - Vasoconstricción Aumenta la reabsorción de agua en riñón Neurohipófisis Oxitocina - - Contracción del útero grávido Reflejo eyector de la leche Adenohipófisis C. Gonadotropas (basófilas)
  • 56. Eje Hipotálamo-Hipofisario y Hormonas Hipofisarias Regulación por Retroalimentación del Cortisol Hipófisis anterior Células Corticotrofas (Basófilas) Hipotálamo CRF Corteza Adrenal Zona Fasciculada ACTH Cortisol •Proteasas •Arginasa •Arginosuccinato Sintetasa •Piruvato Carboxilasa •PEP Carboxiquinasa •Glucosa 6-Fosfato
  • 57. Eje Hipotálamo-Hipofisario y Hormonas Hipofisarias Regulación por Retroalimentación de las Hormonas Tiroideas T3 / T4 Hipotálamo Dopamina Somatostatina Hipófisis TRH T3 / T4 TSH Tiroides T3 / T4 Tomado de GAGO, Nathalie.“Hormonas Tiroideas” (Presentación en Power Point) 2009
  • 58. TIPOS Y REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN Y ACCIÓN HORMONAL
  • 60. Hormonas Transporte de las Hormonas Libres o Solas (Hidrofílicas) Hormonas en sangre (Secreción endocrina) Albumina Transporte de las Hormonas Unidas a proteinas plasmáticas (Hidrofóbicas) Secreción autocrina Hormonas en el espacio Intersticial Secreción paracrina Globulinas fijadoras de hormonas hidrofóbicas
  • 61. Regulación de la Secreción Regulación de la Secreción • Retroalimentación (Control hormonal) Glándula A • Hormona A Glándula B Hormona B Control Neural La célula nerviosa actúa directamente sobre la célula secretora El Hipotálamo libera péptidos que actúan sobre la hipófisis
  • 62. Ciclos de Secreción Regulación de la Secreción • “Control” Cronotrópico • Ciclo horal o Pulsátil o Hormonas sexuales • Ciclo Diario Secreción Basal: •Sin estímulo previo hormonal •Sin cambios en la concentración del medio interno •Controlada por el Sistema Nervioso o Cortisol • Ciclo Semanal o Circatrigintano o Hormonas del ciclo sexual femenino • Ciclo Estacional o Hormonas tiroideas durante las estaciones • Ciclo del Desarrollo o Hormona del Crecimiento Secreción Inducida: •Por cambios en la concentración de metabolitos •Por acción de hormonas tróficas •Un solo tipo de hormona •Más de una hormona
  • 63. Regulación de la Actividad Hormonal Eliminación o Inactivación de la Señal Hormonal Hidrólisis y Degradación Intracelular Transporte y almacenamiento entre compartimientos Modulación covalente Eliminación o Inactivación de la señal Hormonal Metabolismo tisular e intravascular Extracelular Fosfodiesterasas y Proteasas Unión a los tejidos Excreción intacta en orina y/o heces Fosfatasas y Quinasas
  • 65. Hormonas Clasificación de las Hormonas Según la naturaleza química Según la solubilidad en plasma Hormona Peptídicas Hormonas Hidrosolubles Catecolaminas Hormonas esteroideas Hormonas Liposolubles Derivadas de aminoácidos Hormonas peptídicas Eicosanoides Derivadas del colesterol Derivados de vitaminas liposolubles Derivadas del A. araquidónico
  • 66. Hormonas Hormonas Peptídicas Tienen entre 3 y 200 AA. Se sintetizan como Prohormonas •Hidrosolubles •Circulan libremente en plasma •Son almacenadas en vesículas •Actúan sobre receptores de superficie de membrana •Raramente sufren transformaciones extraglandulares •Tiempo de vida media corto
  • 67. Hormonas Catecolaminas Derivadas de un aminoácido: TIROSINA •Hidrosolubles •Circulan libremente en plasma •Actúan sobre receptores de superficie de membrana ligados a proteína G •Tiempo de vida media corto •La Dopamina, Noradrenalina y en menor grado la Adrenalina son sintetizadas en el Sistema Nervioso y actúan como neurotransmisores. •La Adrenalina y la Noradrenalina pueden ser sintetizadas y liberadas desde la médula suprarrenal al torrente sanguíneo.
  • 68. Hormonas Hormonas Tiroideas Se liberan por proteólisis de la Tiroglobulina yodada Hidrofóbicas La Triyodotironina y la Tetrayodotironina viajan en sangre unidas a la Globulina Fijadora de Tiroxina (TGB) Actúan sobre receptores citoplasmáticos •Potencia la síntesis de proteínas •Potencia la transcripción del gen para la Hormona del Crecimiento •Estimulan el metabolismo energético en hígado y músculo induciendo la expresión de enzimas catabólicos Hipotiroidismo: disminución del funcionamiento de la glándula tiroides Hipertiroidismo: aumento del funcionamiento de la glándula tiroides
  • 69. Hormonas Hormonas Esteroideas Se sintetizan a partir del COLESTEROL Hidrofóbicas Los glucocorticoides y mineralocorticoides viajen unidos a la transcortina (CBG) y las hormonas sexuales a la SHBG No se almacenan Tiempo de vida media prolongado Actúan sobre receptores citoplasmáticos •La Testosterona es sintetizada en las células de Leydig y el Estradiol en las células de la granulosa. •El Cortisol (glucocorticoide) y la aldosterona (mineralocorticoide) son sintetizados en la Corteza Suprarrenal
  • 70. Hormonas Eicosanoides Moléculas con actividad hormonal de tipo paracrina que tienen como precursor común el Ácido Araquidónico Hidrofóbicas No requieren transportador No se almacenan Actúan sobre receptores de superficie de membrana Tres Grupos: •Prostaglandinas •Tromboxanos •Leucotrienos Tomado de: BARÓN, L. Metabolismo de Lípidos (Presentación en Power Point) 2008
  • 71. Hormonas Vitamina D Se deriva a partir del 7-deshidrocolesterol Hidrofóbica Viaja unida a la Globina de Unión de Vitamina D (VDBG) No se almacenan Tiempo de vida media prolongado Actúan sobre receptores citoplasmáticos Estimula la expresión de la proteína fijadora de calcio en el intestino Piel Hígado Riñón
  • 72. Hormonas Óxido Nítrico • De acción Paracrina y Autocrina, por lo que no requiere proteína de transporte • Atraviesa fácilmente la membrana plasmática por lo que su receptor es citosólico (receptor enzima guanilil-ciclasa) • Su interacción con el receptor produce segundo mensajero (GMPc) • Presente en Neuronas, Macrófagos, Hepatocitos, Células Musculares Cardíacas y Lisas, Vasos Sanguíneos y Epitelio Renal • Efectos principales: Vasodilatación, Erección, Neurotransmisión, Funciones Inmunológicas Tomado de RODRÍGUEZ, C. Receptores y Hormonas (presentación en Power Point) 2010
  • 75. Membranas, Receptores y Hormonas cAMP ¿Cómo reconocerla? • Fosfato en 5´ forma un ciclo al unirse a 3´ • Adenina: Grupo amino en C6 • 1 solo fosfato
  • 77. Bibliografía • Nelson, D y Cox, M (2009). Lehninger Principios de Bioquímica, 5a Edición, Ediciones Omega; Barcelona, España; pp 71 – 117 • Rodríguez, C y Antequera, R (2011) Guía de Estudio para el tema “Membranas, receptores y hormonas” Cátedra de Bioquímica, Escuela de Medicina José María Vargas – UCV • Rodríguez, C (2011) Membranas, receptores y hormonas. Presentación en Power Point Cátedra de Bioquímica, Escuela de Medicina José María Vargas – UCV
  • 78. , tus penas y tus alegrías, tus recuerdos y tus ambiciones, tu sentido de identidad personal y de libre albedrio, no son de hecho más que el comportamiento de un vasto ensamblado de células nerviosas y sus moléculas asociados. No eres más que un paquete de neuronas” Francis Crick

Notas del editor

  • #9: COLESTEROL DISMINUYE LA FLUIDEZ de la membrana al favorecer el empaquetamiento cuando los ácidos grasos presentan insaturaciones, sin embargo, a bajas temperaturas tiende a aumentar la fluidezDifusión lateral muy rápido (varios micrómetros por segundo) dependiendo de la fluidez de la membranaRotación y flexiónMás rápido (nanosegundos). La temperatura influyeTranslocacióno movimiento de flip-flopéste es muy lento (t1/2= 2 semanas) a menos que sea asistido por enzimas: las flipasas, (t1/2= segundos)