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La relación celular
Las funciones de relación son aquellas que permiten a la célula recoger información del medio en forma de señales o estímulos y responder a ellos adecuadamente. Se puede afirmar que son las funciones que confieren a las células su sensibilidad e irritabilidad.
2.1. Tipos de estímulos y respuestas
Los estímulos que capta una célula pueden ser cualquier tipo de variación de las condiciones ambientales, pudiendo tener naturaleza muy diversa: luminosos, térmicos, mecánicos, químicos, magnéticos, gravitatorios, eléctricos, etc. Los de tipo químico son los que mayor variedad y complejidad presentan.
Las respuestas también pueden tener una amplia gama demodalidades: secreción de sustancias, activación o desactivación delmetabolismo y de la división celular, formación de paredes protectoras (enquistamiento), emisión de luz (bioluminiscencia), etc. Pero, posiblemente, la forma de respuesta más extendida es el movimiento.
Elmovimiento celular suele clasificarse según determine o no el desplazamiento de la célula y según afecte a su interior o solo a la superficie celular, aunque en general todos ellos tienen su origen en las estructuras del Citoesqueleto o derivados de lasmismas. Elmismo tipo demovimiento puede ser de locomoción en células libres y no serlo en células de tejidos (por ejemplo, los cilios del epitelio del árbol respiratorio tiene una función protectora).
Cuando elmovimiento implica locomoción en organismos unicelulares y en algunas células libres de los pluricelulares, se llama tactismo, taxis o taxia, dependiendo los distintos nombres de la fuente de estimulo (foto tactismo, quimiotactismo, etc.). Se dice que es positivo o negativo según se dirija hacia el estimulo o se aleje de él, respectivamente. Entre los movimientos celulares más representados citaremos:
• Ciclosis o corrientes endocelulares. Son frecuentes en células vegetales. Estas corrientes redistribuyen orgánulos celulares en respuesta a ciertos estímulos, como cambios de temperatura o de pH.
• Contracción. Los provocan las estructuras fibrilares del Citoesqueleto, como, por ejemplo, los filamentos de actina y miosina de la célulamuscular, que se deslizan entre si y producen el acortamiento o estiramiento de toda la célula, lo que conduce a la contracción de todo el tejido y del musculo en su conjunto.
• Ameboide o por pseudópodos. Es típico de amebas y otros protozoos, así como de células como los fagocitos de la sangre y de los tejidos. Recordemos que las prolongaciones citoplasmáticas que constituyen los pseudópodos sirven también para la captura de partículas. La base molecu¬lar de este movimiento implica la participación de filamentos de actina que producen la tracción del citoplasma y la formación de contactos mediante moléculas de adhesión con el sustrato. Córtex de actina córtex sometido a tensión polimeración de la actina en los extremos, movimiento de la actina no polimerizada
Retraimiento Movimiento celular Ameboide.
• Por cilios y flagelos. Los primeros producen un movimiento vibrátil sincronizado con
otros muchos cilios. Cada cilio se mueve de forma similar a como lo hace el brazo de un
nadador. Los segundos tienen un movimiento ondulatorio, como el de un látigo, que recorre
toda su longitud. La basemolecular delmovimiento de cilios y flagelos es el deslizamiento
de los brazos de dineina que se intercalan entre los microtúbulos, haciendo que
estos se flexionen.
2.2. La comunicación celular
Las funciones de relación de la célula incluyen, entre las señales captadas del medio ambiente,
aquellas que proceden de otras células y que permiten establecer la comunicación
celular. Esta existe, por supuesto, en los organismos unicelulares, sobre todo en los
que se agrupan para formar colonias (incluso entre simples bacterias), pero en los organismos
pluricelulares llega a ser indispensable, hasta el extremo de que debió de ser la
dificultad para establecer esta comunicación celular una de las causas por las que se retardo
el paso de los seres unicelulares a pluricelulares en el transcurso de la evolución.
El estado pluricelular requiere que las células estén comunicadas mediante un complejo
sistema de señales, principalmente químicas, que permita coordinar su actividad como
un todo en beneficio del organismo.
Distintos grupos celulares se han especializado solo en algunos aspectos de la comunicación
para satisfacer la relación del organismo, tanto con su entorno exterior como con su
medio interno: la captación de señales por las células de los órganos de los sentidos, la
transmisión de información por las neuronas o por las hormonas de la sangre, las respuestas
mediante la contracción muscular, etc.
Pero, en general, cada célula cuenta con un elaborado sistema de comunicación, que se
reduce, en el nivel molecular, a toda una serie de proteínas que le permiten reconocer y
responder a señales procedentes de otras células.
Por otra parte, ya hemos observado como la comunicación celular rebasa las funciones
de relación en sen.do estricto y permite que las células puedan responder a cues.ones
tales como determinar su posi.on espacial y funcional en el organismo, o asegurar que
se dividirán en el momento oportuno de acuerdo con sus vecinas.
Elementos de la comunicación celular
El sistema de comunicación o serializacion celular consta de los siguientes elementos:
• Una célula señal o emisora de señales.
• La molécula señal o mensajero químico.
• La célula diana o receptora, que posee el receptor y el sistema de transducción
de la señal.
La célula emisora produce la molécula señal que, al unirse al receptor, actúa como es.-
mulo para generar la secuencia de reacciones intracelulares que hemos llamado transducción
de la señal, que conducen a la respuesta fisiológica de la célula diana.
Célula emisora molécula señal célula diana
Elementos de señalizacion o comunicación.
Observa que
La comunicación celular
en los animales es
la que alcanza mayor
grado de sofisticación
y la que mejor se ha estudiado, pero no olvidemos
que existe
también en otros grupos,
aunque menos
desarrollada...
Más información
Conocemos ya algunos
elementos del sistema
de señales hemos tratado la
transferencia de información
como función
de las membranas y
hemos estudiado
algún ejemplo de
transducción de señales
en el interior celular,
a propósito del
control del ciclo celular
y la apoptosis
La célula señal y la emisión de señales
La célula emisora de señales puede tener la molécula señal fija a su membrana y unirse con la célula
diana a través de su receptor, pero es más frecuente que segregue la señal en forma de mensajero
químico para hacerla llegar a la célula diana. Se pueden presentar tres modalidades de
secreción o formas de señalización:
• Paracrina, si la molécula señal, llamada mediador local, se segrega al medio intercelular
para ser captada de inmediato por los receptores de las células vecinas.
• Endocrina, si la señal, llamada ahora hormona, se segrega a la sangre (en los animales), o a
la savia (en las plantas), por donde se transportan hasta alcanzar los receptores de las células diana
repartidas por el cuerpo.
• Sináptica, si la señal, llamada neurotransmisor, es segregada por una neurona en su membrana
presináptica y, a través de la brecha sináp.ca, alcanza los receptores de su célula diana.
Las moléculas señal
Los mensajeros químicos pueden ser sustancias hidrofilias (proteínas, pép.dos y derivados de aminoácidos),
como son muchas hormonas, neurotransmisores y factores de crecimiento, que no pueden
atravesar la membrana, por lo que sus receptores están en la superficie celular.
Otras son sustancias hidrofóbicas, como hormonas esteroides, hormonas .roideas, vitamina D, etc.,
que son transportadas en el medio interno por proteínas especificas hasta alcanzar las membranas,
que atraviesan con facilidad, para unirse a receptores intracelulares. Algunos gases, como el oxido
nítrico y el mon6xido de carbono, actúan como mensajeros que atraviesan la membrana y actúan
directamente.
Los receptores y la transducción de señales
Los receptores de las células diana pueden estar en la superficie celular o en su interior.
• Los receptores de superficie unen mensajeros hidro licos y pueden agruparse en tres tipos
o
familias. Cada tipo da lugar a formas de transducción de señales diferentes:
— Receptores asociados a canales iónicos. El receptor es un canal iónico regulado por ligando.
— Receptores asociados a proteínas G. El receptor, al unirse con la señal o "primer mensajero",
actúa sobre un intermediario, la proteína G (llamada así porque se une al GTP), que a su vez,
actúa sobre una enzima de la cara interna de la membrana. Esta ac.va un segundo mensaje-ro intracelular,
que inicia la transducción de la señal hacia el interior de la célula, modificando otras proteínas
que, finalmente, alteran el comportamiento de la célula y dan como resul¬tado la respuesta
fisiológica concreta según cada .po celular, o bien llegan al ADN nuclear y activan su duplicación o
su transcripción.
— Receptores asociados a enzimas. Actúan directamente como enzimas que se ac.van al
unirse a la señal. Los más conocidos .enen ac.vidad quinasa o están asociados a otras enzimas
quinasas o fosfatasas, que a su vez fosforilan o desfosforilan respec.vamente a otras proteínas en la
cadena de reacciones de la transducción de señal. Finalmente, alteran también la expresión de los
genes uniéndose al ADN nuclear.
• Los receptores intracelulares pueden estar en el citoplasma o en el núcleo. Por ejemplo, el
receptor de la hormona Cor.sol es citoplasmá.co y, una vez formado el complejo de unión entre
ambos, penetra en el núcleo para unirse al ADN y modificar la expresión gené.ca, con el consiguiente
cambio de comportamiento o ac.vidad celular.
Así, la comunicación celular recuerda una carrera de relevos en la que cada corredor deja el testigo
(la señal) a otro y así sucesivamente, con la complicación añadida de que una misma serial inicial
desencadena en cada tipo celular una respuesta distinta con resultado final diferente y de que la
señal se va amplificando en cada relevo, implicando a mas mediadores.
