Las células de los organismos multicelulares deben asumir roles especializados y deben saber cuándo realizar actividades específicas. Las células coordinan sus acciones a través de diferentes tipos de comunicación celular, también llamada señal telefónica. Las señales celulares típicas son de naturaleza química y pueden dirigirse localmente o para el organismo en general.
La comunicación celular es un proceso de varias etapas que incluye lo siguiente:
- Enviando la señal química.
- Recibir la señal en el receptor de la membrana externa de la célula diana.
- Transmitir la señal al interior de la celda objetivo.
- Cambiar el comportamiento de la célula objetivo.
Los diferentes tipos de comunicación celular siguen todos los mismos pasos pero se distinguen por la velocidad del proceso de señalización y la distancia a la que actúa. Las células nerviosas emiten señales rápidamente pero localmente, mientras que las glándulas que liberan hormonas funcionan más lentamente pero en todo el organismo.
Los diferentes tipos de señalización celular han evolucionado para tener en cuenta los requisitos de velocidad y distancia para diversas funciones celulares.
Las células se comunican con cuatro tipos de señales
Las células utilizan diferentes tipos de señalización según las otras células a las que quieran llegar. Los cuatro tipos de comunicación celular son:
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Paracrino: La célula de señalización secreta una sustancia química que se difunde localmente a las células diana.
- Autocrino: Similar a la señalización paracrina, pero la célula objetivo es la célula de señalización. La célula envía señales de un área de la membrana celular a otra.
- Endocrino: La señalización endocrina produce una hormona que viaja por todo el organismo a través del sistema circulatorio.
- Sináptico: Las células emisoras y receptoras han construido una estructura sináptica que pone sus membranas celulares en estrecho contacto para facilitar el intercambio de señales.
Las células liberan señales químicas para que otras células sepan qué acciones están tomando y reciben señales que les informan de las actividades de las células de otros organismos. Acciones como división celular, el crecimiento celular, la muerte celular y la producción de proteínas se coordina a través de los diferentes tipos de señalización celular.
Las señales paracrinas mantienen el orden en el vecindario celular
Durante la señalización paracrina, una célula secreta una sustancia química que eventualmente provoca cambios específicos en el comportamiento de las células vecinas. La célula originaria produce la señal química que se difunde por el tejido cercano. El producto químico no es estable y se deteriora si tiene que viajar largas distancias.
Como resultado, la señalización paracrina se utiliza para comunicación celular local.
La sustancia química que produce la célula se dirige a otras células específicas. Las células objetivo tienen receptores en sus membranas celulares para la sustancia química secretada. Las células no objetivo no tienen los receptores necesarios y no se ven afectadas. La sustancia química secretada se adhiere a los receptores de las células objetivo y desencadena una reacción dentro de la célula. La reacción, a su vez, influye en el comportamiento de las células objetivo.
Por ejemplo, celúlas de piel crecen en capas con la capa superior formada por células muertas. Las células de un tejido diferente se encuentran debajo de la capa inferior de células de la piel. La señalización celular local asegura que las células de la piel sepan en qué capa están ubicadas y si tienen que dividirse para reemplazar las células muertas.
La señalización paracrina también se utiliza para comunicarse dentro Tejido muscular. Una señal química paracrina de las células nerviosas del músculo hace que las células musculares se contraigan, lo que permite el movimiento muscular en el organismo más grande.
La señalización autocrina puede promover el crecimiento
La señalización autocrina es similar a la señalización paracrina pero actúa sobre la célula que inicialmente segrega la señal. La célula original produce una señal química, pero los receptores de la señal están en la misma célula. Como resultado, la célula se estimula a sí misma para cambiar su comportamiento.
Por ejemplo, una célula podría secretar una sustancia química que promueva el crecimiento celular. La señal se difunde por todo el tejido local, pero es capturada por receptores en la célula de origen. La célula que secretó la señal luego se estimula para que participe en un mayor crecimiento.
Esta característica es útil en embriones donde el crecimiento es importante y también promueve la diferenciación celular efectiva, cuando la señalización autocrina refuerza la identidad de una célula. La autoestimulación autocrina es poco común en el tejido sano de un adulto, pero se puede encontrar en algunos cánceres.
La señalización endocrina afecta a todo el organismo
En la señalización endocrina, la célula originaria secreta una hormona que es estable a largas distancias. La hormona se difunde a través del tejido celular hacia los capilares y viaja a través del sistema circulatorio del organismo.
Las hormonas endocrinas se diseminan por todo el cuerpo y se dirigen a las células en lugares alejados de la célula de señalización. Las células objetivo tienen receptores para la hormona y cambian su comportamiento cuando se activan los receptores.
Por ejemplo, las células de la glándula suprarrenal producen la hormona adrenalina, que hace que el cuerpo entre en modo de "lucha o huida". La hormona se propaga por todo el cuerpo en la sangre y provoca reacciones en las células objetivo. Vasos sanguineos se contraen para aumentar la presión arterial de los músculos, el corazón bombea más rápidamente y se activan algunas glándulas sudoríparas. Todo el organismo se coloca en un estado de preparación para un esfuerzo adicional.
La hormona es la misma en todas partes, pero cuando activa receptores en las células, las células cambian su comportamiento de diferentes maneras.
La señalización sináptica vincula dos células
Cuando dos células tienen que intercambiar señales extensas de forma continua, tiene sentido construir estructuras de comunicación especiales para facilitar el intercambio de señales químicas. La sinapsis es una extensión celular que acerca las membranas celulares externas de dos células. La señalización a través de una sinapsis siempre vincula solo dos células, pero una célula puede tener asociaciones tan cercanas con varias células al mismo tiempo.
Las señales químicas liberadas en el brecha sináptica son captados inmediatamente por los receptores de las células asociadas. Para algunas células, el espacio es tan pequeño que las células se tocan de manera efectiva. En ese caso, las señales químicas en la membrana celular externa de una célula pueden interactuar directamente con los receptores de la membrana de la otra célula, y la comunicación es especialmente rápida.
La comunicación sináptica típica tiene lugar entre neuronas en el cerebro. Las células del cerebro construyen sinapsis para establecer canales de comunicación preferidos con algunas células vecinas. Las células pueden comunicarse especialmente bien con sus compañeros de comunicación sináptica, intercambiando señales químicas de forma rápida y frecuente.
El proceso de recepción de la señal es similar para todos los tipos de comunicación celular
Enviar una señal de comunicación celular es relativamente sencillo, ya que la célula secreta la sustancia química y la señal se distribuye de acuerdo con su tipo. Recibir una señal es más complicado porque la sustancia química de la señal permanece fuera de la célula objetivo. Antes de que la señal pueda cambiar el comportamiento de la celda, debe ingresar a la celda y desencadenar el cambio.
Primero, la célula diana debe tener receptores correspondientes a la señal química. Los receptores son sustancias químicas en la superficie de la célula que pueden unirse a ciertas señales químicas. Cuando un receptor se une a una señal química, libera un disparador en el interior de la membrana celular.
El disparador entonces involucra un proceso de transducción de señales en el que la sustancia química activada se dirige a una parte de la célula donde el comportamiento de la célula debería cambiar.
La expresión genética es un mecanismo de cambios en el comportamiento celular
Las células crecen y se dividen como resultado de la señalización de otras células. Dicha señal de crecimiento se une a los receptores de la célula diana y desencadena una transducción de señal dentro de la célula. El químico de transducción ingresa al núcleo celular y hace que la célula inicie el crecimiento y la subsecuente división celular.
El químico de transducción logra esto al influir la expresion genica. Activa los genes responsables de la producción de proteínas celulares adicionales que hacen que la célula crezca y se divida. La célula expresa un nuevo conjunto de genes y cambia su comportamiento según la señal recibida.
Las células también pueden cambiar su comportamiento de acuerdo con las señales celulares cambiando la cantidad de energía que producen, cambiando las cantidades de sustancias químicas que secretan o participando en la célula. apoptosis o muerte celular controlada. El ciclo de comunicación celular sigue siendo el mismo, con células que originan señales, células objetivo que las reciben y células objetivo que luego cambian su comportamiento de acuerdo con la señal recibida.
