07 / Marzo / 07 Transcrita por: Budy Ledezma G. Dr. Jaime Fornaguera T.

Membranas BiológicasTransportes:

Transporte Activo: Se da en contra de un gradiente de concentración o eléctrico por lo que requiere energía adicional en forma de ATP para ocurrir, es un transporte facilitado; no existe (hasta ahora) ningún transporte activo que no sea facilitado (depende o requiere de una proteína para ocurrir). La proteína es la que toma el sustrato (que se mueve en contra de gradiente de concentración) para pasarlo al otro lado de la membrana, esta proteína debe ser específica para este sustrato. Algunos ejemplos:

RECORDAR: Todo lo que se llame “bomba” es transporte activo. Todos los transportes activos son facilitados (necesitan una proteína para ocurrir). La mayor parte de la energía que requieren los transportes activos proviene del ATP. ► Bomba de Sodio – Potasio (Na+ / K+): saca sodio y mete potasio dentro de la célula (siempre en direcciones opuestas) en contra de gradiente de concentración, está presente en todas las células del organismo y por ejemplo, en el sistema nervioso central (SNC) gasta ~80% de la energía metabólica de las neuronas, muy importante para el mantenimiento del potencial de membrana y la excitabilidad de las células nerviosas. Esta bomba es una ATPasa tipo P. IMPORTANTE: Presente en todas las células del organismo.

Características: transporte activo antiporte (contratransporte), compuesta por 4 subunidades: 2 α (son las que en realidad transportan los iones) y 2 β (pequeñas y con carbohidratos) que forman la estructura que permite el contacto directo con los iones (esto es una diferencia con respecto a un canal) y hace que se muevan en contra de gradiente. Cuando hay un desequilibrio de cargas en el transporte, en cada ciclo se genera un desbalance eléctrico, entonces cada ciclo de la bomba Na+ / K+ transporta 3 Na+ hacia fuera y 2 K+ hacia dentro (es asimétrica); lo que pasa aquí es que se esta quitando una carga de mas al interior de la célula, por lo que se carga negativamente y mantiene un desequilibrio de cargas a ambos lados de la membrana, manteniendo con ello el potencial de membrana.

El hecho de que se transporten distintos # de moléculas en direcciones contrarias le da a la bomba un carácter electrogénico (genera un potencial de membrana), lo que permite mantener el gradiente y generar despolarizaciones en la célula. Es muy rápida.

En la bomba una de las subunidades de la proteína se une a los 3 Na+ (que provienen del citosol) para sacarlos hacia fuera, el ATP se requiere en el momento en que se libera el Na+ en contra de gradiente, el ATP se incorpora a un complejo proteico gracias al Mg2+ (siempre es un cofactor en reacciones donde el ATP va a funcionar) y cuando se forma este complejo se libera el ADP al mismo tiempo que el Na+ es extraído al fluido extracelular, es decir, en el proceso de la bomba Na+ / K+ parece ser que la energía se gasta en el primer paso y la cascada de K+ se da por los cambios

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conformacionales que ocurren luego, porque se gastó energía en ese primer paso (la energía se gasta cuando el Na+ sale), la entrada de K+ y la salida del Na+ no ocurren de manera simultánea. Cuando esto pasa, la proteína se va a unir ahora con un nuevo componente que rescata del líquido extracelular (gracias a los cambios conformacionales que se produjeron por la liberación del Na+ y por la energía que suministro el ATP) al K+ que forma un complejo para poder ser transportado en contacto directo con la proteína, liberándose luego el fosfato inorgánico que formaba parte del ATP y así el K+ puede ser introducido en el citosol (Observar el esquema).

Repasando: en el primer paso al unirse e hidrolizarse el ATP y convertirse en ADP quedando unido al fosfato, el Na+ puede ser liberado al líquido extracelular. El fosfato (parte del ATP) queda dentro de la estructura y eso permite que se una el K+, al unirse el K+ (que esta menos concentrado en el líquido extracelular que en el citoplasma) a la proteína que lo transporta, se producen cambios conformacionales dentro de esta y así se libera el K+ en el citoplasma. La bomba de Na+ / K+ es llamada la ATPasa Na+ / K+

porque en el proceso se degrada una molécula de ATP, por lo tanto por cada ciclo de la bomba se necesita una molécula de ATP. La estequiometría de la bomba es por 1 ATP, salen 3 Na+ y entran 2 K+ (132).

Existen transportes activos de tipo secundario que se asocian con la bomba de Na+ / K+ (esta es transporte activo primario) pero que no son esta, entonces ¿cual es la diferencia entre un transporte activo primario y un secundario? El transporte activo secundario requiere del transporte activo primario para ocurrir, también que el transporte activo secundario no gasta el la energía, sino que gasto la energía que gasto el transporte activo primario es suficiente para favorecer el transporte secundario, pero la proteína que hace el transporte activo secundario no gasta energía como ya se había mencionado. En estos casos que veremos la energía la produce la bomba de Na+ / K+.

Otro ejemplo de transporte activo primario es la bomba ATPasa H+ / K+ de las células parietales que lo que hace es potenciar la salida de los hidrogeniones al lumen estomacal, entonces lo que hace esta bomba es sacar los protones al lumen y por otro tipo de transportador que es un transporte uniporte pasivo saca Cl- al lumen, ya en el lumen tanto el Cl- como el H+ se unen y forman el ácido clorhídrico. Esta bomba es de gran importancia para la célula porque permite la formación del HCl fuera de esta.

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Otra bomba es la ATPasa de Ca2+ del retículo sarcoplásmico que es un transporte activo. Se encuentra en los miocitos del músculo esquelético, lo que hace es favorecer la relajación muscular. El Ca2+ esta + concentrado en el retículo y entra por medio de esta bomba, pero sale por un canal (difusión). La estequiometría es de 2 Ca 2+ por cada ATP .

El retículo sarcoplásmico es el retículo endoplasmático de las células musculares cuya función se relaciona con la contracción muscular, además es el principal almacén de calcio (Ca+) dentro de las células musculares. El Ca+ se libera del retículo sarcoplásmico hacia el sarcómero y en este se da la contracción, pero ¿Cómo salió ese Ca+ del retículo sarcoplásmico? ¿Por qué tipo de transporte?, pues por medio de un transporte pasivo (un canal); la salida del Ca+ del retículo sarcoplásmico hacia el sarcómero es a través de un canal con voltaje dependiente (dependiendo de los cambios eléctricos que se dan se va a abrir o estará cerrado), que se abre por la acción de un neurotransmisor sináptico.

¿Por qué sale el Ca+ y no entra? Por el gradiente de concentración y el potencial eléctrico que empuja el Ca+ hacia fuera y se da la contracción muscular. Luego de esto el músculo debe contraerse, pero surge la interrogante de ¿Cómo hacer para introducir de nuevo el Ca+ dentro del retículo sarcoplásmico? en este momento se activa una bomba llamada bomba de Ca+, que se encarga de introducir de nuevo el Ca+ al retículo sarcoplásmico. Esta bomba requiere energía porque el Ca+

debe moverse en contra de gradiente. Este sistema es también llamado serca porque es del retículo endoplásmico.

¿Cuál es la diferencia con respecto a la bomba Na+ / K+? La bomba de Ca+ es un tipo de transporte uniporte (trasporta una sustancia en una misma dirección).

NOTA: Los transportes activos no cambian la polaridad de su transporte nunca (hasta ahora).

Hay otro tipo de bombas (Bombas intracelulares de protones) que pertenecen a la familia de las bombas V (transporte activo primario, son uniporte) que fueron descubiertos en vesículas, están presentes en los lisosomas, estas bombas tratan de incorporar protones para mantener el Ph del lisosoma bien ácido, esto lo hacen en contra de gradiente. Para poder introducir esos protones a su interior tienen que utilizar bombas

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que en su mayoría son uniportes, que hacen el transporte del protón con gasto de energía y en contra de gradiente.

Otra bomba muy importante es la ATPasa de protones que se convierte en un canal de protones y permite la síntesis de ATP en la mitocondria. También esta bomba requiere de ATP (se requiere ATP para producir ATP), los protones se mueven en contra de gradiente.

CUADRO DE TRANSPORTES

Transporte TipoGlucosa, Cl- Uniporte pasivo

Ca2+, Hidrogeniones Uniporte activoBomba de Na+ / K+ Antiporte activo

Cl- / H2CO3 Antiporte pasivo K+ / Cl- Simporte activo

Glucosa – Na+ Simporte pasivo

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Transportes ABC: Transportes dependientes de ATP, transportadores multidrogas, presentes en muchos tejidos. También llamados transportadores en cassette, porque tienen algunas secuencias que son iguales en muchos transportadores internos. Fundamentales para desintoxicar tejidos como en el cerebro (barrera hematoencefálica) y el hígado; permiten que las drogas salgan del tejido en contra de gradiente. 12 dominios transmembrana. Transporte activo primario, uniporte. Único en tener 2 sitios de unión para el ATP (gasta 2 ATP en lugar de 1). Utilizado para transportar sustancias antitumorales.

NOTA: En caso de transportes pasivos es importante tener claro que las condiciones del medio son las que rigen la dirección de la sustancia, si esta se mueve hacia fuera o hacia dentro.

Los transportes pasivos simporte son los que mueven varias sustancias en una misma dirección como en el epitelio intestinal.

RECORDAR: - Transporte Activo = Transporte Facilitado, pero - Transporte Facilitado ≠ Transporte Activo

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Unión de un transporte Activo y un transporte Pasivo (Transporte Activo Secundario):

Estos dos tipos de transporte pueden interactuar de una forma unida, como por ejemplo en el epitelio gastrointestinal (mas específicamente en el epitelio de los riñones), en el cerebro y otros tejidos.

Otro ejemplo de transporte ocurre en el epitelio gastrointestinal y es el transporte de Glucosa – Na+, que es de tipo pasivo simporte (cotransporte) (lleva las 2 sustancias hacia el mismo lugar) y requiere de un gradiente para que ocurra (pero debe haber glucosa y Na+, no se transporta uno solo). Se comienza transportando las dos sustancias hacia el interior (con lo que se concentran en este). En el exterior sigue habiendo glucosa la cual no se quiere perder, entonces el gradiente que empujaba las dos sustancias se va perdiendo porque la célula se va llenando de glucosa y Na+; en este momento la célula activa como estrategia una bomba de Na+ / K+ que se encuentra en la membrana basolateral, al activarse lo que hace es sacar Na+ para mantener el gradiente del Na+ y entonces ese transportador puede seguir funcionando. El gradiente de la glucosa lo mantienen los GLUT´S.

El gradiente debe existir para las 2 sustancias, sino no se puede dar el transporte por ser pasivo y necesitar un gradiente.

Se llama transporte activo secundario Glucosa – Na+ porque hay una proteína que gasta energía (bomba Na+ / K+) para mantener el gradiente y con ello que la otra proteína transportadora (de forma pasiva) siga funcionando. El transportador Glucosa – Na+ lleva de forma pasiva hacia dentro de la célula, pero se va perdiendo el gradiente, entonces la bomba Na+ / K+ transporta Na+ a la sangre para restablecer el gradiente, se da un “trabajo en equipo”. Este tipo de transporte puede actuar aunque la glucosa este en contra de gradiente, pero lo que es fundamental es que el Na+ este a favor de gradiente para seguir transportando pasivamente.

OJO: se habla de transporte activo secundario porque se refiere a Na+ y glucosa, si se refiere por ejemplo a Na+ / K+ entonces se habla de la bomba. Entonces cuando se refiere a transporte activo secundario, se debe especificar de quien es el transporte que ocurre. Si no existiera un problema de gradiente, entonces no se activa la bomba Na+ / K+, es decir, primero se trabaja pasivamente hasta el punto en que el gradiente se pierde y es necesario activar dicha bomba. Esta bomba actúa hasta que se restablece el gradiente.

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Transportes Especiales: No se realizan por transportadores, sino que involucran la membrana misma, muy importantes, se pueden observar en la barrera hematoencefálica y también en el sistema inmunológico. Existen varios tipos:

Ф- Pinocitosis: involucra el invaginamiento de la membrana plasmática para introducir H2O (los solutos entran en muy poca cantidad y muy pequeños), es la forma en que las células “toman” agua.

Ф- Fagocitosis: se produce una evaginación de la membrana (se prolonga) y atrapa sustancias cerca o alrededor de esta. Muy importante en los fagocitos del sistema inmunológico.

Ф- Endocitosis: se introducen sustancias a la célula, solutos en mayor cantidad que H2O, es una invaginación pero introduce mayor cantidad de solutos que agua (a diferencia de la pinocitosis). Hay endocitosis mediada por receptor y ocurre por ejemplo en lipoproteínas para introducir proteínas grandes a la célula, existe un receptor en la membrana. Involucra la internalización de ciertos segmentos de membrana que poseen receptores para sustancias específicas. Cuando todos los receptores de esa región se les une su ligando se internalizan. Luego los receptores son devueltos a la membrana y las sustancias son degradadas. Ver dibujo:

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Receptores y mecanismos de transducción

Comunicación Paracrina: Se da entre 2 células que están muy cercanas entre sí, aunque sean de diferentes tipos. Estas células pueden ser del mismo tipo o distinto, es muy importante, muy rápida y no necesita pasar al torrente sanguíneo Ej: en el páncreas (células secretoras de insulina y glucagón).

Comunicación Autocrina: Descubierta más tarde. La propia célula se comunica con ella misma es como la “conciencia celular”, es decir, una célula puede decirse a sí misma que es lo que necesita y con ello, darse así misma lo que requiere. Es autocrina porque la sustancia es producida por la misma célula Utiliza mecanismos como:

Autocrina Interna: se liberan sustancias de alguna parte de ه la célula dentro de la misma, donde hay receptores para esas sustancias las cuales no salen del interior de la célula. Poco frecuente.

Autocrina Externa: produce sustancias que tienen que ser ه liberadas para luego ser atrapadas por los receptores (en la misma membrana) que están fuera. Es externa porque el receptor esta fuera y la sustancia tiene que salir.

Comunicación Endocrina: Primer tipo de comunicación que se encontró. Se da a través del torrente

sanguíneo y permite comunicar células que se encuentran en lugares distantes (sustancia es trasportada por el sistema circulatorio), por lo que requiere mayor tiempo de acción.

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El punto común es que en todos los tipos de comunicación específicos se requieren de receptores que son proteínas de membrana. La mayoría de los receptores que se conocen son receptores de membrana.

Clasificación de los Receptores:

Primeramente se debe tener presente que los receptores son proteínas de membrana. Se podrían clasificar según el tipo de ligando (sustancia que se une al receptor y produce su activación) pero resulta un poco difícil. La ubicación es la forma más sencilla de clasificación. La clasificación dice que hay:Receptores de membrana y ه Receptores intracelulares ه

¿Es un receptor de la membrana nuclear un receptor intracelular? No. Todo aquel receptor que este asociado a una membrana plasmática o a una membrana de una organela es un receptor de membrana, aunque este dentro de la célula. Los receptores intracelulares no están asociados a la membrana. Algunas características de los receptores son: Ө- Especificidad vs Afinidad (no exclusividad): la especificidad es la capacidad de discriminar entre dos ligandos y la afinidad hace referencia a la menor cantidad de sustancia que el ligando necesita para saturar los sitios de unión de ese receptor. OJO: Todo aquello que se una a un receptor es un ligando. Un receptor no es una enzima sobre su ligando. Ө- Mecanismos de señalización (2do mensajeros → sustancia química que se libera como producto de la activación de un receptor). Ө- Principios de Redundancia y Diversidad: la redundancia es que se tienen diferentes ligandos en diferentes receptores y se produce la misma respuesta, es decir convergen hacia una respuesta o efecto que es igual. La diversidad es que un mismo receptor con un mismo ligando puede dar diferentes respuestas; depende del tipo de célula, sustratos, enzimas, condiciones ambientales, etc. Ө- Acción de los ligandos requiere de tiempo: el tiempo puede ser muy variado dependiendo de cómo es el receptor y como es la respuesta que se quiere. Todo mecanismo de transducción requiere de tiempo, a veces más y a veces menos (por ejemplo los antibióticos). El tiempo depende tanto del receptor como del ligando para manifestar una respuesta.

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Transporte a través de membrana y receptores de membranaSegunda parte de la clase del miércoles 7 de marzoDr. Fornaguera

Receptores de membrana, por una razón histórica y es porque fueron los primeros que se descubrieron y sobre los que se sabe más, entones el 60 o 70% de la clase de mecanismos de traducción será sobre estos receptores por la cantidad de literatura que existe al respecto.

Todos los receptores de membrana son proteínas integrales, ya esto lo tenemos que manejar bien, proteínas integrales, es decir forman parte de la membrana, están inmersas en las capas lipídicas, pero no solo son proteínas integrales, sino que son transmembrana, la mayoría de ellas.

Tienen varios dominios. ¿Dominios que son? Ustedes que ya vieron proteínas. Es como una unidad estructural de plegamiento o es como una región particular de esa proteína, es decir, usted agarra del aminoácido 1 al 53 que está metido entre la membrana, ese es un dominio. Ese dominio es la secuencia de aminoácidos que se encuentra dentro de la membrana, entonces cuando habla de varios dominios transmembrana quiere decir que varias regiones de la misma proteína están inmersas en la membrana. Como digo que tienen varios dominios, esos dominios son transmembrana.

De acuerdo al número de dominios que tienen estos receptores de membrana, se han creado tres subfamilias y hay una que yo siempre les ponía en el seminario que todavía no ha sido metida en ninguna de las familias porque es relativamente nueva, entonces no la menciono aquí, pero ya hay otra. Pero estas son las que ustedes verán en la literatura hasta el año 2005 y 2006 en los textos. Son estas tres subfamilias.

La familia de 7 dominios transmembrana es, los amigos le dicen, los receptores serpentina porque como atraviesan tantas veces la membrana parecen una serpentina de fiesta, entonces los receptores de 7 dominios transmembrana son aquellos que atraviesan 7 veces la membrana. Estos receptores tienen la particularidad que se asocian siempre con lo que se llaman proteínas G, que fue una proteína que dio un premio Nobel como ustedes vieron en las primeras diapositivas.

¿Las proteínas G que son?Las proteína G son proteínas cuya actividad depende de nucleótidos de guanina porque depende de GTP y de GDP. Ustedes han oído hablar de un nucleótido? Entonces saben lo que es un nucleótido de guanina. Entonces se llaman proteínas G porque su actividad depende de la presencia o ausencia de GTP y GDP y esas proteínas G, que vamos a ver en este curso, son las proteínas G que llamamos triméricas, que están compuestas por tres sub-unidades, porque hay proteínas G monoméricas, solo tienen una subunidad. Entonces siempre que tengan un receptor serpentina tienen que buscar de alguna manera a la proteína G, porque tiene que estar por ahí o si no la encuentran es que algo falto y si eso falto no comunicación no va a ser completa.

¿Qué tipos de sustancias actúan a través de receptores de membrana de este tipo? Neurotransmisores pequeños como los péptidos, algunos péptidos como endorfinas, como algunas anfetaminas que son sustancias que actúan en receptores para la morfina, receptores de dolor, el glucagón que es una hormona hiperglicemiante, que es secretada

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por las células alfa del páncreas. Los receptores metabotrópicos del glutamato, el glutamato es un neurotransmisor exitatorio y actúa sobre receptores metabotrópicos que son serpentinas, pero también actúa en estos que son ionotrópicos. Luego hay otros receptores y este es uno de los primeros similares al receptor de rodopsina, que es el que permite la visión, los receptores que son estimulados por fotones y a través de proteínas G llevan la información al cerebro que es interpretada como algo que veo. Es la familia más grande y la verdad es que hay más de 150 receptores asociados a este tipo proteínas.

Luego está el segundo grupo que es el grupo de cuatro segmentos transmembrana y este fue el receptor, dentro de esta familia, el primer receptor descubierto, el receptor nicotínico para acetilcolina. ¿Qué característica funcional tienen estos receptores que es importantísima? Son, además de receptores, son canales y son canales para iones. No son esos canales que vimos operados por voltaje, estos son canales que solo se activan si llega un ligando, no importa cuanta electricidad haya y son canales para iones y por eso se llaman canales ionotrópicos, todos los canales de esta familia reciben el nombre de canales ionotrópicos. Aquí tenemos varios ligandos, tenemos el GABA que se une a receptores GABAA, porque los GABAB son de otro tipo, tenemos la glicina, el receptor nicotídico de acetilcolina, el glutamato también se une a este tipo, vean que interesante hay metabotrópicos de glutamato y ionotrópicos de glutamato, otra vez un mismo ligando dos diferentes receptores.

Luego tenemos el último y más recientemente encontrado, aunque ya hace algunos años, los receptores de un solo segmento transmembrana, son los más sencillos desde el punto de vista estructural, pero desde el punto de vista funcional son tal vez los más complejos. Estos receptores son, además de ser receptores son enzimas, pero son enzimas que no actúan sobre el ligando, son enzimas que actúan sobre otros sustratos intracelulares, son receptores en la parte extracelular y enzimas en la parte intracelular. Dentro de estos receptores tenemos: el receptor de insulina, receptor de péptido natriurético, receptor para factores de crecimiento, muchos de estos están relacionados con procesos de crecimiento y desarrollo corporal, estos receptores son importantes para el crecimiento de las células de los tejidos, de los órganos y del cuerpo en general.

Los receptores que vamos a ver, no importa de qué familia sea, siempre van a producir una cascada de amplificación, no solo se activan diferentes procesos, sino que los procesos que activan no son uno a uno, no es que llegó el ligando al receptor que activó una proteína G que dio un AMPC, no, llego el ligando a su receptor, uno, y activó varias proteínas G y estas activaron varias Protein Kinasas A y estas fosforilaron varias proteínas y estas proteínas actuaron en varios niveles, esto es amplificación. Por ejemplo el caso que siempre menciono porque es el de los libros, es que una molécula de adrenalina o glucagón actuando sobre el hígado, una sola, puede producir la liberación de más de 10000 o 100000, dependiendo del libro, moléculas de glucosa que se liberan a la sangre. ¿Qué ventaja le da a la célula una cascada de amplificación? El ahorro de ligandos, no tanto la velocidad.

Receptores de 4 dominios transmembrana

Receptor nicotídico de acetilcolina:Es un receptor muy grande. Se descubrió por primera vez en el pez torpedo, que tiene un órgano eléctrico, posee un tipo de celdas en donde se encuentran gran cantidad de

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receptores nicotídicos de acetilcolina. Esto permitió separar los receptores y poder secuenciarlos. El receptor tiene 5 subunidades de 4 dominios transmembrana cada uno, es un pentámero y esta es una característica muy corriente en los miembros de esta familia. Tiene dos subunidades iguales que son alfa, una beta, una gama y una delta. En su totalidad el receptor tiene 20 dominios transmembrana. Pregunta: ¿Este receptor es para acetilcolina, pero qué ión pasa a través de este receptor? El ión sodio y este va a entrar a la célula por gradiente porque el sodio está más concentrado afuera que adentro y al entrar qué hace, despolariza, entonces en el caso de los músculos, el calcio sale, la contracción se produce, etc. A veces se pasa un poco de calcio, pero no en grandes cantidades, aunque es selectivo no es totalmente selectivo físicamente.

Receptor de NMDA (N-Metil de aspartato), para glutamato:El ligando ligando principal es el glutamato, este receptor es uno de los principales asociados con los problemas de aprendizaje y memoria, es uno de los primeros implicados en problemas epilépticos, es uno de los principales involucrados en problemas de neurodegeneración por citotoxicidad. El receptor de glutamato al igual que el de acetilcolina tiene 5 subunidades y cada una tiene 4 dominios transmembrana. Este receptor es selectivo para calcio, cuando se abre entra calcio y no sodio. Lo más interesante de este receptor es que rompió el esquema, el esquema fue: ligando – receptor – función. Este receptor necesita de otro ligando para activarse y además necesita de otro receptor para activarse, que no es el mismo. El otro receptor se conoce como AMPA y se va a encontrar en una célula donde también se va a encontrar un receptor NMDA. El glutamato se une en los dos receptores, pero se van a diferenciar en: (1) el AMPA es un receptor para sodio, es también de 4 dominios transmembrana, pero cuando llega el glutamato se abre y entra sodio, si hay suficiente concentración de glutamato se une también al NMDA, el AMPA es más afín al glutamato. El receptor de NMDA tiene dos mecanismos de protección, uno, un tapón proteico, que toma un magnesio y lo tiene ahí justo en la apertura del canal, así no puede entrar el calcio. El receptor necesita que el sodio despolarice la membrana, cuando entra el sodio la membrana se hace más positiva y al volverse más positiva los aminoácidos que están agarrando el magnesio los sueltan, entonces ya podría entrar el calcio, si hay dos condiciones, tiene que haber calcio y tiene que haberse ido el magnesio.

El otro seguro es que tiene que haber glicina y si no hay glicina aunque halla glutamato y halla despolarización no entra el calcio, tiene que haber 3 condiciones: glutamato, glicina y despolarización. La glicina es un coactivador, pero es muy abundante en la matriz extracelular. Este receptor es muy importante para la célula. El calcio en altas concentraciones es citotóxico, por eso no se puede permitir que entre mucho calcio, hay que regularlo.

Otro receptor que es muy importante es el receptor de GABAA: Es un derivado de aminoácidos, es un neurotransmisor. Este es diferente al receptor GABAB, el GABAA es ionotrópico y el otro es metabotrópico, es decir tiene 7 dominios transmembrana. Este es el neurotransmisor por excelencia inhibitorio, es decir lo vamos a utilizar para disminuir el dolor, para controlar la ansiedad, es también de 4 dominios transmembrana y tiene 5 subunidades y es ionotrópico para cloruro, es decir cuando llega el neurotransmisor, se abre el canal y entra cloruro. Este canal tiene la particularidad que se puede abrir a barbitúricos y por eso funciona como anestésico, el mismo receptor tiene sitios de unión para barbitúricos, también tiene sitios de unión a esteroides que son también analgésicos y tiene sitios para la pericotoxina y

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benzoacetinas. Tal vez ustedes han consumido la diazepán, que se utilizan en medicina para tratar la ansiedad, de hecho el receptor de GABA se llamó primero receptor benzoacetílico, porque ese fue el primer ligando que se encontró para receptores. Cuando entra el cloruro que pasa la célula se hiperpolariza se vuelve más negativa, entonces hace que esa célula nerviosa sea menos exitables, por tanto aumenta el umbral de excitabilidad y es más difícil que esa persona sienta dolor. Si aumenta el umbral de la ansiedad hace que esta persona disminuya la ansiedad.

Receptores serpentina de 7 dominios transmembrana

A ese tipo de receptores que habíamos llamado serpentina se van a unir los receptores a esas proteínas que se llaman proteínas G, estas son proteínas cuya actividad depende de nucleótidos de guanina. ¿Qué era un nucleótido? Azúcar, base nitrogenada y fosfatos. Las proteínas G que vamos a ver son de tres subunidades, por eso le decimos proteínas G triméricas. Existen un montón de receptores, que son más de 150 receptores asociados a proteínas G. estos son algunos ligandos que permiten la activación de receptores serpentina, vean, la acetilcolina que activó u receptor de 4 dominios transmembrana puede activar un receptor de 7 dominios transmembrana que será muscarínico. En este caso no seré ionotrópico, sino metabotrópico, se habla de metabotrópico cuando involucra cambios metabólicos en su señal de traducción. Todos los receptores serpentina se dice que son metabotrópicos. Pero además tenemos otro viejo conocido dentro de los activadores de este sistema de proteínas G y es el glutamato, acabamos de ver que el glutamato tiene receptores que son ionotrópicos, esto es diversidad o redundancia. Un mismo neurotransmisor, receptores diferentes. Y dentro de los receptores metabotrópicos de glutamato existe por lo menos 5 tipos de receptores metabotrópicos, todos actúan con proteínas G, pero su afinidad, localización y efectos son un poco diferentes.

Otro viejo conocido es la Serotonina, es un neurotransmisor asociado con la depresión, no porque la serotonina produzca depresión, sino porque la disminución en la serotonina produce depresión. La serotonina más bien es un antidepresivo que actúa a través de este tipo de receptores. Existen un monto de proteínas G, han llegado este año a más de 30 diferentes proteínas G. Apréndanse 3 grupos: GS, Gi y Gq.

Las proteínas GS se llaman así porque la “S” es de estimuladores, estimulantes porque activan procesos. ¿Qué proceso específico activan las GS? Activan una enzima que se llama Adrenil Ciclasa, otros la llaman adenilinl ciclasa, es la mimas, otros lo llaman adenilato ciclasa, es la misma enzima y hace lo mismo.La adenilato ciclasa es una enzima que tiene una actividad muy particular. La segunda familia Gi, lo que hace es que inhibe la adenilato ciclasa, la familia GS la activa. La otra proteína Gq nada que ver con la adenilato ciclasa, es la proteína que se asocia a lo que se conoce como la fosfolipasa C, PLC, la Gq activa a la PLC. Otra cosa las proteínas G de tres subunidades se les conoce también de alto peso molecular.

*En este momento de la clase se presentaron las películas.

La proteína G está formada por tres subunidades, por eso se llama trimérica la alfa, la beta y la gama. Importantes es que estos palitos que se ven aquí, hacen que esta proteína G sea integral de membrana Características importantes son que tanto la subunidad alfa como la gama están unida a la membrana, la beta no. La alfa tiene la particularidad de

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que se une a los nucleótidos de guanina, ese es el lugar de unión de los nucleótidos. Además la subunidad alfa es la que tiene la actividad que vamos a llamar desde ahora GTPásica. ¿Qué quiere decir que tiene capacidad GTPásica? Que hidrolizan el GTP en GDP.

Primero el ligando llega al receptor, al unirse el ligando al receptor ocurre un cambio conformacional en el receptor, que produce un cambio en el receptor en la parte interna, esto quiere decir que esta porción del receptor ya está activa para poder captar o aceptar la estructura de la proteína G, antes de que llegue el ligando no es capaz de aceptarla. La proteína G solo se puede unir cuando el ligando produce este cambio conformacional en la proteína. Entonces viene la proteína G trimérica, pero el GDP ya venía con ella, no es que se le une el GDP, el GDP se una muy rápido cuando las proteínas G son sintetizadas en el retículo. El GDP es el inhibidor de la proteína G. cuando ustedes vean que una proteína G está unida a un GDP, esa proteína está inactiva. Pero cuando se une al receptor se da un intercambio de moléculas, el GDP se suelta y entra un GTP. Cuando entra el GTP a la proteína G esta se puede disociar, esto quiere decir que la subunidad Beta y gama se quedan unidas entre sí, nunca se separan y la alfa se separa unida con el GTP que fue el que produjo ese cambio conformacional que hizo que se separaran, en ese caso particular vamos a ver que la subunidad alfa se va hacia una proteína efectora, que de estas hay mucha, pero solo vamos a ver dos, adenilato ciclasa y la fosfolipasa C. Hoy se sabe que beta y gama tienen actividad en la proteína efectora o en otras proteínas diferentes de esta.

La subunidad alfa se dirige a la enzima adenilato ciclasa y la activa.El sustrato de la adenilato ciclasa en el ATP. ¿Cuál es el producto de la adenilato ciclasa? AMPC, llamado por los enemigos 3’-5’ AMP, en nucleótidos ustedes ven el AMPC como un segundo mensajero y es cíclico porque el fosfato que forma parte de estas moléculas forma un ciclo entre la posición 3’ y 5’ del azúcar que es ribosa. Tenemos el ATP que entra y el AMPC que sale, además vemos también el pirofosfato que se suelta cuando se forma el AMPC a partir del ATP. Sólo pueden haber dos AMPC

si han entrado dos ATP. Luego aparece la proteinkinasa A (PKA) que posee dos subunidades catalíticas y dos subunidades reguladoras. Entonces el AMPC

se une a la PKA, que son enzimas que fosforilan a otras proteínas. El AMPC se une a la PKA en sus subunidades reguladoras, se unen dos AMPC por cada subunidad reguladora. Una vez que el AMPC se une a las subunidades reguladoras, se separan las subunidades reguladoras de las catalíticas, al haber esta separación hubo activación de las PKA, cuando esta está unida a las cuatro subunidades está inactiva, cuando se separan se activa. Las subunidades catalíticas se fueron a fosforilar a otras proteínas, diferentes dentro de la misma célula. ¿De dónde saca todos los fosfatos? Del ATP. Todo este proceso de fosforilación requiere de ATP, el cual está en exceso en la célula. Para que la fosforilación se de tiene que darse la hidrólisis del ATP, gasto de energía. Las subunidades reguladoras van unidas al AMPC porque si se sueltan se le pegan a las catalíticas y las inhiben.

Las proteínas GI evitan que se genere el AMPC inhibiendo a la adenilato ciclasa. ¿Qué hace que la subunidad alfa de la proteína G se inactive? Su capacidad GTPásica, ella puede inactivarse así misma, pero esta actividad GTPásica es activada por otras proteínas que se llama GAP’s, proteínas activadores de la actividad GTPásica, estas se unen a la subunidad alfa activada y entonces la subunidad rompe el GTP y lo convierte en GDP. Al convertirlo en GDP cambia la conformación de la proteína y vuelven a

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unírsele beta y gama y queda ya inactiva. Las GAP’s pueden ser activadas por receptores de un dominio transmembrana.

Existen varios tipos de adenilato ciclasa, más de 7 y todas hacen lo mismo, sintetizan AMPC y el AMPC se conoce como un segundo mensajero. ¿Qué es un segundo mensajero? Es aquella sustancia producida en el interior de la célula genera un mensaje intracelular como respuesta a un estímulo extracelular a través de un receptor. Los diferentes tipos de adenilato ciclasa son diferentemente modulados por alfa, beta y gama. Tenemos por ejemplo la adenilato ciclasa del tipo 1, es activada por alfa, pero es inactivada por beta y gama, en cambio la 2 y la 4 son activadas por alfa y potenciadas su actividad por beta y gama. Gana el que llegue primero el que esté en mayor concentración.

¿Por qué se dan los efectos secundarios en el consumo de medicamentos? Tomemos dos tejidos, el tejido adiposo y el tejido hepático y agarremos un solo ligando, que en este caso puede ser un fármaco pero voy a agarrar un ligando endógeno, que es la epinefrina o también llamada adrenalina, esta llega al tejido adiposo y produce disminución en la captura de aminoácidos, esta es una de las funciones que tiene esta hormona en el tejido adiposo, actuando sobre receptores de este tipo, serpentina. Actuando sobre el hígado produce entre otras cosas aumenta la captura de aminoácidos. A pesar de que actúe la hormona en el mismo receptor se va a dar una acción diferente en los dos tejidos. Es decir la adrenalina actuando en el mismo receptor asociado a proteínas G, produciendo AMPC y todo, produce en un lado una cosa y en otro tejido produce el efecto contrario. Por eso es que hay efecto secundarios.

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