Tema 1 Regulació Metabòlica (RMT) (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Girona (UdG)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Regulació metabòlica
Año del apunte 2017
Páginas 16
Fecha de subida 08/07/2017
Descargas 0
Subido por

Descripción

Inclou els apunts del tema 1 amb les il·lustracions pertinents corresponents a l'assignatura de Regulació Metabòlica. La comunicació intercel·lular.

Vista previa del texto

Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA Pràctiques (20%) - Glossari es pot dur a l’examen TEMA 1: La comunicació intercel·lular Una introducció als mecanismes moleculars de la senyalització: Principis generals de la comunicació intercel·lular. Una cèl·lula per dins. Tipus de mecanismes i molècules senyalitzadores. El sistema endocrí. Les hormones. Classificació. Altres primers missatgers: prostaglandines, NO i CO. Els radicals lliures.
Un punt important d’un ésser viu és que és capaç de sobreviure on estigui, es pot enfrontar a l’entorn que l’envolta. Habilitat que té per sobreviure a un entorn normalment canviant. Condició clau per la supervivència és reconèixer el que l’envolta, comunicar-se amb l’entorn.
L’individu més antic és un individu ameboide de fa 350.000 anys.
Fonts sulfuroses al mar, atmosfera reductora...
Com es comunica aquest ésser viu? Gràcies a una xarxa proteica de processament de dades. Aquesta xarxa de comunicació s’ha mantingut al llarg de l’evolució i ha anat evolucionant d’acord amb la xarxa metabòlica, la qual aporta l’energia i les peces.
L’habilitat de respondre a estímuls externs, de l’entorn, s’anomena sensibilitat. I es considera una propietat bàsica de la vida. Hi ha unes bases termodinàmiques que diuen que es necessita un mínim grau d’incertesa. Com menys incertesa, millor.
Des de l’ésser més antic fins a nosaltres hi ha sistemes molt sofisticats de processadors de dades. Procés important: l’aprenentatge.
A nivell molecular, aquest processament es basa en proteïnes  Molècules amb una enorme variabilitat i que presenten una gran versatilitat a l’hora d’interaccionar amb altres molècules. Tenen una versatilitat incomparable. Res té lloc sense el control d’aquesta xarxa de proteïnes de senyalització. Hi ha un ordre extrem. Res és a l’atzar.
 Qui manté això? La xarxa metabòlica.
Aquest processament de dades, aquesta informació, s’entén com un intercanvi de notícies entre un transmissor i un receptor (figura) i això promou una reducció de la incertesa i el desordre. A les entitats fisicoquímiques utilitzades en l’intercanvi d’informació se’ls anomena senyals.
Taula. Biological signals. Recull un llistat de què és un senyal en una cèl·lula. Mostra un llistat de molècules que fan de senyal, són senyalitzadores. Hi ha centenars.
- Estímuls ambientals: So, llum, temperatura, tacte, gust, olfacte. Molècules, xenobiòtics, substàncies tòxiques (verins  entorn) i altres factors d’estrès.
Entre organismes: feromones, so, vista, tacte, gust, olfacte Entre cèl·lules: hormones (mediadors sistèmics o locals), gasos, citocines, lípids, neurotransmissors, monòxid de nitrogen i proteïnes de membrana.
Dins d’una cèl·lula: missatgers secundaris com els nucleòtids cíclics, diacilglicerol, fosfats inositols, calci, interacció de dominis de proteïnes...
1 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA - Entre proteïnes: canvis conformacionals Com funcionen aquests senyals?  és complicat. El sistema de senyals no és directe.
Normalment s’ha d’interpretar i és transformat en un altre tipus de senyal, és a dir, el senyal és processat, pateix canvis. Requereix d’un codi o seguit d’instruccions. La informació s’ha de codificar i depèn del tipus de senyal, intensitat i seqüència temporal.
En biologia el significat del senyal té la màxima importància. És qui mana. I és independent del medi, el medi no és el missatge. Aquest senyal s’interpreta en base a una informació prèvia heretada o un programa. Un mateix senyal pot donar situacions diferents en funció del organisme o al revés, molts senyals diferents poden donar a una mateixa resposta.
Per conveni, el procés de descodificació del senyal per part d’una cèl·lula receptora s’anomena  TRANSDUCCIÓ DEL SENYAL o processament del senyal.
Aquest senyal són paraules clau i poden resultar ambigües. Diferents cèl·lules poden interpretar un mateix senyal de diferents maneres i a l’inrevés, diferents senyals poden provocar una mateixa resposta.
Recapitulem: la transducció del senyal s’ha establert per aquells mecanismes moleculars gràcies als quals les cèl·lules processa la informació transmesa per estímuls externs i/o interns. La finalitat de la transducció del senyal és trobar la resposta òptima, que salvaguardi i protegeixi la supervivència de l’ésser viu o de la cèl·lula.
Al llarg del programa o curs veurem la naturalesa dels senyals i dels sistemes de processament i la informació que aporten.
El segon bloc és com interpreta el senyal la cèl·lula, quins principis...
Importància del fet de sentir l’entorn de tal manera que s’hi pugui adaptar i, per tant, pugui sobreviure. Aquesta capacitat és fonamental i va aparèixer aviat a l’evolució des d’un punt de vista dels sers unicel·lulars.
El següent gràfic mostra quan van aparèixer els multicel·lulars, què va passar? Representa el temps en milions d’anys i l’evolució dels éssers vius. Les dades més recents diuen que la primera cèl·lula viva va aparèixer fa 3.500 Ma i va anar evolucionant fins que un dia va passar alguna cosa important, l’atmosfera era reductora i van aparèixer els cianobacteris, els quals van inventar la fotosíntesi i això els va permetre obtenir més energia de l’entorn i ser més eficients. A la reacció es desprenia oxigen, el qual s’anava acumulant a l’atmosfera i, per tant, els éssers vius si volien colonitzar la terra s’havien d’adaptar a aquestes condicions (l’oxigen era tòxic).
Es va produir, doncs, un canvi en les condicions: el fet de fer servir oxigen com a medi (per respirar) els hi va permetre obtenir 16 o 18 vegades més energia metabolitzant les mateixes molècules.
Van trigar molt temps perquè establir una comunicació entre les diferents cèl·lules implica 2.500 Ma per l’aparició del primer multicel·lular. El fet de poder adaptar-se 2 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA millor implica unes adaptacions extremadament complexes i va costar molt de temps adquirir-les, però va permetre colonitzar molts llocs de la Terra.
A més de la comunicació, va haver d’aparèixer una coordinació del comportament, lo important no és només la cèl·lula sinó el conjunt. La cèl·lula actuava en benefici de tot l’organisme tot generant grans conseqüències.
Després de la gran evolució tenim els arqueobacteris i tenim tres grans regnes d’éssers vius: procariotes, eucariotes i arqueus. Els eucariotes deriven dels arqueus.
Els procariotes es consideren primitius perquè han sigut capaços de colonitzar molts nínxols diferents. Han hagut de desenvolupar molts sistemes de comunicació i això no ho veiem.
La comunicació intercel·lular consisteix en tot un seguit de sistemes sofisticats per poder-se comunicar les cèl·lules entre elles i amb el seu entorn. La base d’aquest sistema consisteix en que hi ha senyals (energia, aliment, perill) i la cèl·lula d’alguna manera ha de poder reconèixer aquest senyal gràcies a receptors, els quals són a la base del nostre programa. Consisteix en una maquinària complexa situada a la cèl·lula que rep el senyal o cèl·lula diana. Per tant, cada cèl·lula pot interpretar el paper que li pertoca i ha d’aprendre a coordinar-se. La resposta li permet adaptar-se a la situació i sobreviure.
Com a gran sistema que veurem o “ruta metabòlica” el nostre gran exemple serà la DIVISIÓ CEL·LULAR. Dividir-se vol dir tenir descendència. Una cèl·lula mare te dues filles. No se’n coneix cap més.
Els bacteris unicel·lulars no tenen cèl·lules veïnes, no depenen de ningú. En canvi, un pluricel·lular està sota una pressió social perquè té cèl·lules veïnes. Està sota gran control perquè sinó esdevenen en malalties (quan el sistema falla).
D’acord amb l’esquema, han d’aparèixer sistemes de comunicació intracel·lular que permetin interpretar i coordinar l’activitat de la cèl·lula.
3 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA Tres grans processos bàsics de la vida es poden realitzar gracies a això: - Moviment Activitat metabòlica Proliferació o divisió cel·lular Recuperem el comentari: un bacteri o un ésser viu unicel·lular es dividirà sempre que pugui (medi adequat de pH, temperatura... i ric en nutrients). En canvi, en un pluricel·lular eucariota la situació és la contrària. Ningú te permís per dividir-se fins que no se li digui perquè si es divideix emprenyarà o molestarà a la veïna i l’acabarà matant i si això es perllonga donarà lloc a malalties (pigues). No te permís de dividirse, ha de rebre aquest permís per fer-ho i això ho fa mitjançant factors de creixement polipeptídics.
Al nostre cos hi ha dos tipus de poblacions cel·lulars: poblacions amb divisió constant (moll de l’ós, cabell, pell, budell...), hi ha teixits que s’estan renovant constantment i reben el senyal per fer-ho. D’altra banda, hi ha cèl·lules que no s’estan dividint. En aquest cas, les cèl·lules tenen permís per fer cicatrització i dividir-se per tapar el forat (ferida). Aquestes cèl·lules són les cèl·lules quiescents (estan a l’espera del senyal). I les cèl·lules que ja no es poden dividir més (neurones, cèl·lules musculars).
Una cèl·lula normal, pel simple fet de sobreviure ja ha de rebre tot un seguit de senyals. Si no rep aquests senyals es sentirà inútil i engegarà un programa genètic de suïcidi. El mateix succeirà si està infectada. Aquest programa per defecte s’anomena APOPTOSI.
A part de sobreviure, si volem que es divideixi hauran d’arribar senyals de més a més.
Si volem que es diferenciï, també hauran d’arribar senyals de més a més (diferents de l’anterior). Però no es tornarà a dividir, es diferenciarà. Si no rep cap senyal posarà en marxa la mort cel·lular o apoptosi.
Els limfòcits si no reconeixen cap antigen moren a la melsa. Cada dia s’estan dividint i han de morir, ha d’haver un equilibri que s’ha de mantenir però es fàcil de trencar.
Com és i com funciona una cèl·lula eucariota d’un organisme pluricel·lular (una cèl·lula per dins).
La comunicació intercel·lular Com funciona el sistema? Generalitats. Com es comuniquen les cèl·lules entre sí.
Classificació. Els senyals que reben les cèl·lules poden provenir de la matriu extracel·lular, del sistema nerviós o de la cèl·lula veïna. Però... com funcionen aquests senyals? 3 grans tipus de sistemes de comunicació intercel·lular: - Unions citoplasmàtiques: es basa en contactes directes, cèl·lula-cèl·lula.
Missatgers extracel·lulars: es basa en molècules que viatgen una mica (surten d’una cèl·lula i impacten amb la pròpia cèl·lula o cèl·lules veïnes).
4 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA - Molècules integrals de membrana (d’adhesió): es basa en molècules ancorades a la membrana que impacten amb altres molècules que estan ancorades a la membrana de l’altra cèl·lula. El més important és el segon.
1- Unions citoplasmàtiques Exemple de l’Alberts. Es cultiven cèl·lules tumorals perquè una cèl·lula normal té dificultats per créixer, necessiten moltes senyals. Les cèl·lules epitelials de carcinoma necessiten enganxar-se a una làmina basal perquè rebin una sèrie de controls necessaris, rebre senyals de “poder sobreviure i dividir-se”.
- - Unions d’oclusió (tight junction): unions hermètiques, tancament estret o hermètic.
Aquestes unions permeten a la cèl·lula mantenir-se enganxada a la cèl·lula veïna i mantenir la integritat del teixit.
Unions d’ancoratge (desmosomes): entre cèl·lules o cèl·lula-matriu Comunicació (GAP junctions): son les úniques que permeten comunicació.
Les GAP junction consisteixen en una comunicació directa entre dues cèl·lules perquè es forma un canalet. La paraula GAP significa forat, mancança. Comunicació directa entre dues cèl·lules que formen un canal, les membranes de les dues cèl·lules es toquen. Al microscopi electrònic normalment podem veure una bicapa lipídica separada de l’altra. Cadenes de carbohidrats formen el glicocàlix i no permet que s’acostin més. Però un GAP significa que no s’estan tocant les membranes. Una GAP junction està formada per una sèrie de proteïnes iguals anomenades connexons.
Alhora, aquestes estan constituïdes per unes unitats proteiques anomenades connexines.  S’associen 6 connexines per formar un connexó (normalment). Es forma aquesta estructura de 6.
Com funciona el sistema?  Un connexó està tancat i s’encara un connexó de la bicapa lipídica d’una cèl·lula amb la de la cèl·lula d’enfront. Quan hi ha un senyal, les connexines s’inclinen una respecte l’altre i es genera un “diafragma” i en funció del moviment de la làmina es forma un forat central. Això permet el pas de molècules PETITES (ions, AMP cíclic i calci).
Quina és la seva funció? Aquesta comunicació perquè serveix?  La cèl·lula que estigui infectada per un virus, li dirà a la cèl·lula veïna que ha de morir per evitar un contagi a tot l’organisme. Un altre exemple seria l’infart de miocardi, on moren les cèl·lules del miocardi del cor i la cèl·lula veïna també mor per evitar una extensió gran.
La comunicació intercel·lular: els diferents tipus de comunicació cel·lular 2- Missatgers extracel·lulars o primers missatgers. El missatge és abocat fora de la cèl·lula i poden viatjar més o menys, impactar amb una altre cèl·lula...
Moltes d’aquestes senyals són missatgers extracel·lulars. Ens anem a centrar a la tercera part, on tenim pèptids, proteïnes, aminoàcids, àcids grassos, gasos, nucleòtids, metalls, hormones (no peptídiques), intermediaris del Cicle de Krebs.
A nivell funcional es poden classificar per la distància a la qual actuen (des de nanòmetres fins a metres) en sis grans tipus: 5 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA 1- Autocrí: una cèl·lula secreta un primer missatger i ella mateixa té receptors per aquest, s’estimula a si mateixa (distància molt propera).
2- Paracrí: una cèl·lula secreta un primer missatger i aquest impacta sobre la cèl·lula del costat 3- Endocrí: la molècula és secretada al torrent circulatori i impacta en cèl·lules diana llunyanes. Concepte d’hormones. Impacta a tot el cos.
4- Sinapsi: al final d’una neurona 5- Juxtacrí: sovint o casi bé sempre el senyal és secretat a la matriu extracel·lular i hi ha una etapa que està encalçat a la bicapa lipídica, aquest senyal abans de ser alliberat al medi pot ser reconegut per receptor de la cèl·lula de davant.
6- Intracrí: és el senyal abans de sortir de la membrana i és capaç d’interaccionar amb el receptor abans de ser sintetitzat i enviat a la membrana. Dins de la pròpia cèl·lula.
Això permet explicar d’on venen els senyals. Això no són sistemes, això és funcional (no que són).
6 etapes (imatge) 1.
2.
3.
4.
Síntesi del senyal Alliberament del missatger o senyal Transport/diana: el missatger va fins a la cèl·lula diana, sigui prop o lluny Unió al receptor: el senyal ha d’unir-se a una molècula específica amb el receptor de la cèl·lula diana 5. Canvi bioquímic: Aquesta unió provoca un canvi conformacional/bioquímic/metabòlic sobre la cèl·lula i li permet respondre davant el senyal 6. Finalització del senyal (destrucció): normalment per eliminació del senyal, destrucció dels complexes senyal-receptor i s’ha d’acabar amb el senyal per dues raons clau: a. S’ha de deixar la cèl·lula preparada per si arriba més senyal b. En general, la cèl·lula no està preparada per un estímul ni massa gran ni massa llarg en el temps (sobre estímul, el qual no és bo per la cèl·lula i aquesta es defensarà en el cas extrem produint apoptosi) La finalització del senyal permet recuperar l’equilibri  homeòstasi (recuperació de l’estatus inicial) Diferents sistemes de comunicació a nivell funcional 1. Sistema autocrí: una cèl·lula secreta el senyal (perquè està preparada per fer-ho) sobre un estímul X. En aquest cas, secreta adrenalina per ella mateixa (té receptors) i s’estimula a si mateixa. Té lloc durant el desenvolupament i serveix per reforçar la decisió presa. Aquest efecte se l’anomena efecte comunitari perquè afecta a les cèl·lules veïnes.
2. Sistema paracrí: el senyal també està estimulant a les cèl·lules veïnes i això evitarà que el mal es propagui massa. S’escampa a les cèl·lules veïnes i s’esgota.
Disponibilitat de senyals és escassa (normalment hi ha poc per evitar situacions adverses com malalties).
6 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA 3. Sistema juxtacrí: està constituït per dos grans tipus de molècules: membrane bound signaling molecule. Moltes senyals estan sintetitzades per una via complexa. Poden ser reconegudes per un receptor d’una cèl·lula veïna.
S’estimulen entre elles i això manté les unions.
4. Sistema endocrí: un grup de cèl·lules especialitzades, sota senyals, reacciona de manera instantània, instintiva. El primer que passarà és que la cèl·lula interpretarà que hi ha un perill. S’allibera el senyal al torrent circulatori i es fa de forma molt ràpida. Es dispersa molt, es dilueix i aquest senyal tindrà una afinitat molt gran pel receptor (10-8 M). Això involucra tot el cos com un tot, és general. És de llarga durada: des d’hores, dies, fins setmanes i molts cops s’acumulen al teixit gras. Està dissenyat pel control d’organismes pluricel·lulars.
Principis generals de la comunicació intercel·lular 1. Tipus cel·lular/combinació: Cada tipus cel·lular està programat per respondre a una determinada combinació de senyals. Per tant, no totes les cèl·lules responen al senyal al moment.
2. Senyals: Cada cèl·lula d’un organisme pluricel·lular està exposada a dotzenes o potser centenars de diferents senyals de l’entorn que poden actuar amb moltes combinacions possibles. Hi ha senyals que antagonitzen la cèl·lula. La cèl·lula ha de decidir a qui i quan ho fa.
3. Cada cèl·lula respondrà a aquesta varietat d’estímuls d’acord amb el seu tipus (cèl·lula muscular, neurona...) i l’estat específic en el que es trobi de desenvolupament, l’especialització (no és el mateix una cèl·lula mare que una neurona). Per tant, resumint, un determinat tipus cel·lular pot respondre a un conjunt de senyals sobrevivint diferenciant-se, dividint-se... depèn. Conclusió: la majoria de cèl·lules d’un eucariota superior estan programades per respondre i dependre constantment de determinats senyals. Gràfic de la cèl·lula que li arriben senyals (survive, divide, diferenciate...): quan deixen de rebre senyals es moriran per apoptosi, necessiten una arribada de senyals tan solament per sobreviure.
Diferents tipus cel·lulars necessiten diferents tipus de senyals.
4. Tipus cel·lulars diferents poden respondre de manera diferent al mateix senyal. La manera com respon a un senyal depèn del conjunt de receptors que tingui/expressi en aquell moment i la maquinària metabòlica que té per interpretar el senyal. Aquesta interpretació del senyal s’anomena transducció del senyal. Un mateix senyal pot provocar diferents efectes en un mateix tipus cel·lular. No és un senyal una resposta.
5. Neurotransmissors: exemple de l’acetilcolina. Aquesta provoca la contracció de les cèl·lules musculars estriades. Alhora, però, provoca la disminució de la contracció de les cèl·lules cardíaques. De què depèn? O la cèl·lula és diferent o la maquinària diferent o els receptors són diferents (en aquest cas). L’arribada de l’acetilcolina també activa la secreció de les molècules digestives, de les glàndules salivals i del pàncrees  efecte Pablov: la digestió està controlada per estímuls nerviosos. L’acetilcolina està provocant un efecte oposat en aquestes cèl·lules i és el mateix senyal i té una base nerviosa.
Diferents senyals poden provocar una mateixa resposta a la cèl·lula. Dependrà de cada joc senyal-cèl·lula.
7 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA COMUNICACIÓ CEL·LULAR PER PRIMERS MISSATGERS Grans primers missatgers: 1.
2.
3.
4.
Hormones Prostaglandines Gasos (NO/CO) Factors de creixement polipeptídics (Tant el 1 i el 4 els tornem a veure al tema 4).
EL SISTEMA ENDOCRÍ: LES HORMONES Les hormones formen part del sistema endocrí, el qual és sofisticat i avarca molts conceptes.
Endocri  cri = alliberar. Endo = dins, exo = fora. Per tant endocri = alliberar a l’interior i exocri = alliberar a l’exterior.
Definició d’hormona: (1905 E. H. Starling)  Horman (Del grec: agitat, excitat).
S’entèn per hormona una molècula secretada al torrent circulatori i que modifica especificament el metabolisme d’un o més tipus celulars. Modifica una cèl·lula diana (cèl·lula modificada per l’acció d’una hormona per la qual disposa d’un receptor específic). Afecten el ritme cardíac, la pressió sanguinia, la funció del ronyó, el moviment gastrointestinal, la secessió d’enzims digestius, el sistema reproductor, etc.
Les hormones són els grans primers missatgers.
Hi ha moltes malalties associades a un mal funcionament del sistema.
Què fan les hormones? Són grans primers missatgers.
Tipus d’hormones (classificació a nivell funcional/estructural): - - Hormones peptídiques o hidrosolubles. Es dissolen en aigua, poden viatjar per la sang i impacten amb receptors de la membrana Hormones esteroides o liposolubles. No poden viatjar en aigua, viatgen enganxades a receptors específics o proteïnes transportadores. Poden travessar la membrana plasmàtica i impacten en receptors intracel·lulars.
Hormones derivades d’aminoàcids Hormones icosanoids Altres primers missatgers A nivell funcional trenquen en tres categories: 1. Petites molècules lipofíliques. Derivat del colesterol (té mala fama i no és merescuda, ja que controla la fluïdesa de la membrana plasmàtica i és precursor de la síntesi d’aquestes molècules). Exemple: hormones esteroides.
2. Molècules lipofíliques que intervenen en receptors de membrana: Exemple: prostaglandines. Són liposolubles i relativament petits, interaccionen 8 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA amb receptors de membrana. Són importants perquè provoquen una reacció general per tot el cos i s’amaguen darrere de medicaments molt importants.
3. Molècules hidrofíliques: es dissolen en aigua i viatgen en sang i interaccionen amb receptors de membrana Com funciona el sistema a nivell molecular?  segona classificació amb cura distingint un aspecte clau. Hi ha senyals que impacten amb la membrana perquè no la poden travessar i hi ha senyals que impacten amb receptors interns perquè sí la poden travessar.
Com es transmet la informació? Com es processa?  sistemes de transducció del senyal. En què es basa? Ho acabem de dir. Tenim una hormona lipofílica que ha de viatjar enganxada a proteïnes transportadores cap al seu destí, impacta amb la membrana plasmàtica i la travessa, el receptor està al nucli cel·lular. El destí final de la transducció de la cèl·lula  al nucli cel·lular. Una transducció del senyal és precisa, característica i relativament senzilla.
L’altre exemple és el de les hormones hidrofíliques, la cosa es complica. Hem d’arribar al nucli i no podem arribar perquè ens ho impedeix la membrana plasmàtica i del nucli.
La membrana del nucli és molt poderosa i no la pot travessar gairebé ningú perquè és doble. La transducció del senyal és un sistema molt més sofisticat, el senyal és convertit en un altre senyal diferent (segon missatger). El missatge ha de ser rebut i processat. Grans rutes de transducció del senyal (4). El senyal és convertit en una altra cosa completament diferent.
Aquestes classificacions funcionals es poden completar amb classificacions estructurals i el resultat final són aquestes taules (no s’han de memoritzar).
Cervell, part especialitzada anomenada hipotàlem, que és la que interpreta la vista. El primer punt curiós visual (quan veus un toro saps que és perillós).
Comentari de com funciona el sistema des del punt de vista de la síntesi de les hormones: sol ser força sofisticada. Exemple que veurem  prostaglandines. Des d’un punt de vista general, les hormones derivades d’aminoàcids tenen una via metabòlica de síntesi d’aminoàcids. La síntesi d’hormones peptídiques sol seguir una ruta molt general que és a través dels anomenats precursors. Els precursors són inactius i seran activats al lloc adequat sota estímuls, tot evitant una sobre activació en llocs no adequats.
La insulina és una hormona poderosa i ha de fer la seva tasca allà on li toqui. Per tant, la cèl·lula que la sintetitza no li va bé que estigui activa i es sintetitza un precursor, que ha de ser molt complex.
En el cas de la insulina, porta més aminoàcids en dos llocs anomenats pre i pro, els quals seran trencats per proteases.
- Les seqüències d’aminoàcids pre permeten travessar vesícules com l’aparell de Golgi i reticle endoplasmàtic, la qual cosa farà que sigui secretada, serà guiada a secreció i no es quedarà dins la cèl·lula.  *Síntesis de insulina: esta proteína, como todas las proteínas, se sintetiza en los ribosomas, el paso de ARN a proteína genera una 9 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA cadena de aminoácidos que llamamos preproinsulina, puesto que todavía tiene que ser procesada para ser funcional (sintetizar las proteínas no activas es un mecanismo muy común, cuya finalidad es poder almacenar una gran cantidad de proteína para poder activarla y liberarla rápidamente en el momento de recibir la señalización de que son necesarias). La preproinsulina pasa al REL donde es procesada, pierde un trozo de la cadena de aminoácidos del extremo C Terminal, transformándose en proinsulina.
- La seqüència pro li permet ser secretada i enviada a fora. Ha d’haver un tall d’aminoàcids a dins, són precursors complexes.  *La proinsulina es producida en el retículo endoplasmático de las células beta del páncreas, donde es doblada y oxidados sus enlaces disulfuros. Luego es transportada al aparato de Golgi donde es empaquetada dentro de vesículas secretoras y procesada luego por proteasas para formar la hormona insulina.
Hi ha precursors d’hormones pituïtàries que engloben diverses hormones alhora. La famosa pimelanocortiln (opiomelanocortinao POMC). Sota estímuls és tallada en diferents trossos i donarà lloc a zimo hormones.
Un sol pèptid porta cinc hormones: b-lipotropina, endorfina, encefalina, ACTH (corticotropina), FSH (fol·litropina).
El disseny de gens que la codifiquen i el sistema de síntesi i secreció és complex. Hi ha moltes hormones.
Hipotàlem: al cos humà hi ha diversos llocs que secreten hormones. L’hipotàlem és una part del cervell, centre especialitzat considerat director d’orquestra. Respon a estímuls nerviosos i respon a l’exemple del toro. L’hipotàlem es ajudat per la hipòfisi o lòbul anterior de la glàndula pituïtària. L’hipotàlem interpreta el senyal nerviós, en aquest cas la vista, i provoca que la pituïtària alliberi un conjunt de substàncies anomenades factors alliberadors (taula)  CRF...
Els factors alliberadors surten de l’hipotàlem i actuen sobre la pituïtària. Això provoca l’alliberament d’un seguit d’hormones, anomenades hormones tròfiques o trofines. Són alliberades al torrent circulatori i aniran a parar a glàndules especialitzades que secretaran les hormones corresponents.
Una part de la hipòfisi secreta unes hormones molt famoses que actuen sobre el sistema nerviós central (SNC). Β-endorfina i la família de les encefalines (met i leu).
Perquè són tan famoses aquestes hormones? Perquè són importants pel control del dolor i d’altres estats emocionals. Ja s’ha pogut demostrar que estan darrere del fenomen “placebo”. Acupuntura. Estats eufòrics  exercici intens.
- - Tiroides. És una glàndula molt curiosa situada al coll, petita, secreta hormones que controlen el metabolisme de tot el cos. El seu mal funcionament (ja sigui híper o hipo) provoca problemes metabòlics.
Fetge. No es considera un òrgan que secreti hormones o glàndula endocrina, però no és veritat. És el que secreta més proteïnes del nostre cos i també secreta hormones, entre d’altres les somatomedines (IGF  factor de creixement semblant a la insulina). Aquesta és la verdadera hormona del creixement. És molt potent.
10 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA - o o o Pàncrees. És l’òrgan més difícil de localitzar. És petit, glàndula endocrina amb diversos tipus de cèl·lules i té una sèrie d’acúmuls anomenats illots de Landerhans. Aquests, estan formats per quatre tipus de cèl·lules: Alfa (α)  secreten glucagó Beta (β)  secreten insulina Delta (Δ)  secreten somatostatina Les hormones són molt poderoses. L’efecte de la insulina provoca que les cèl·lules del nostre cos puguin absorbir la glucosa en sang i el contrari és el que provoca el glucagó. La destrucció dels illots per un atac immunitari és la diabetis tipus 1 i sol ser infantil en la majoria de casos. Si deixa de funcionar o no hi ha transportadors es tracta de la diabetis tipus 2. Sol aparèixer en l’embaràs, edat avançada...
- - Sistema digestiu. El propi pàncrees secreta un líquid molt ric en enzims per fer la digestió i també secreta un litre de bicarbonat al dia. Ha de tamponar l’àcid de l’estómac perquè sinó es destruiran les cèl·lules del budell, tot provocant gastritis, acidesa. El sistema gastrointestinal (del qual el pàncrees forma part) secreta gastrina, la qual cosa provoca la secreció de clorhídric. Al principi de la digestió el pH és 1, és a dir, molt àcid i permet destruir enllaços covalents (p. ex.: proteïnes). Una altre hormona és la secretina, la qual provoca que el pàncrees secreti bicarbonat. Colecistoquinina o CCK és produïda per les cèl·lules del duodè, sota estímuls com àcids grassos i aminoàcids, ocasionant el retard del buidament gàstric i la contracció de la vesícula biliar perquè aquesta es contregui i aboqui la bilis per tal d’iniciar amb l’absorció de les grasses. Provoca el buidat de la bilis, fabricada pel fetge (líquid groguenc que et ve a la boca quan vomites) i aquesta emulsiona les grasses. La digestió és un sistema complex.
Glàndules adrenals. Situades a l’esquena, a nivell de la columna vertebral i consten de dues parts: una part externa i una part interna (aquesta última situada a la medul·la o còrtex). El còrtex secreta hormones esteroidees (unes 50) p. ex.: glucocorticoides, mineralcorticoides i les hormones sexuals  estrògens i endrògens (en menor quantitat que les gònades). Aquestes hormones sexuals controlen la diferenciació sexual i l’expressió de característiques sexuals secundàries, per tant les glàndules adrenals són molt importants. En el moment de l’embaràs, la placenta substitueix a la pituïtària i secreta una hormona molt famosa anomenada gonadotropina coriònica i es produeix en hores (a la fecundació) i, de fet, és el que es mira al tests d’embaràs. Provoca la producció de progesterona i permetrà la formació del teixit mamari. És un dels sistemes hormonals més poderós que es coneix.
La glàndula adrenal secreta adrenalina, la qual prepara el cos per la defensa, per l’acció. Fa que circuli més sang, que la musculatura es tensi, etc. A més, és un gran exemple de sistema de transducció del senyal.
ALTRES PRIMERS MISSATGERS: 1- Les prostaglandines 2- Els gasos (NO i CO) Les prostaglandines 11 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA Les prostaglandines deuen el seu nom perquè a l’any 1930 l’investigador Euler va descobrir una potent activitat hormonal a la pròstata. Aquestes, es fabricaven a la resta del cos però se li va quedar aquest nom. Als anys 50, els doctors Samuelsson i Bengt van resoldre la seva estructura química i la seva ruta de síntesi i això els hi va concedir el premi Nobel.
1971 J. Vane va postular proposar i demostrar que era una diana del medicament més famós de la historia: l’aspirina.
Hormones molt potents esteses per tot el cos. Van atraure l’interès de totes les industries farmacèutiques i això va donar un gran impuls a la seva investigació i la producció dels medicaments més utilitzats avui dia.
Una prostaglandina és una cadena de carbonis (20C) i en grec 20 és icos.  químicament son icosanoids. Son força hidrofòbiques i acaben formant una estructura peculiar.
Tenen unes propietats fisiològiques úniques, són molt potents fins i tot estant en baixos nivells als teixits perquè tenen un recanvi metabòlic molt ràpid. La seva detecció és ràpida i local perquè es destrueixen molt fàcilment. Aquestes, no es poden emmagatzemar i són sintetitzades contínuament per un sistema sota estímul.
Tenen una acció autocrina. Això fa que la cèl·lula passi a secretar més prostaglandines que acaben activant a la veïna per paracrina. L’efecte es va estenent i provoquen dolor, malestar i fins i tot febre. Tenen una vida mitja molt curta i són un gran paràmetre de que no ens trobem bé, que alguna cosa passa  possible infecció o virus...
Amb els anys s’han descobert 16 prostaglandines que pertanyen a 9 famílies. Les mes famoses: PGE, PGF.
Com se sintetitzen?  Es produeix un estímul “x”. La bicapa lipídica està composada per fosfolípids. Un d’aquests, és atacat per una família d’enzims molt coneguda anomenada fosfolipasa. Això pot activar moltes coses, com el verí d’una abella.
Fosfolipasa 2 trenca el lípid de membrana i inicia una ruta importantíssima, genera diverses substàncies. En aquest cas comencem per dues. El cap polar del fosfolípid i la bicapa lipídica roman una cadena de carbohidrats i l’altre enganxada al cap.
Aquests trossos estan composats de 20 carbonis, l’àcid araquidònic i és el precursor de moltes coses, permet fer més fosfolípids o fer més prostaglandines.
El precursor de tot aquest sistema hormonal és la pròpia bicapa lipídica. Enorme recanvi dels fosfolípids. S’ha d’adquirir de la dieta, no som capaços de sintetitzar tant.
Els fosfolípids són els precursors de gran sistemes de senyals  prostaglandines.
Com se sintetitzen les prostaglandines?  Un estímul “x” activa una família d’enzims i es trenca el fosfolípid de membrana. Es genera l’àcid araquidònic, el qual és el precursor de les prostaglandines. Per fer la síntesi d’aquestes hormones hi ha dos tipus d’enzims o dues grans vies, les quals tenen lloc al reticle endoplasmàtic.
Depenent de la via, hi ha dos enzims: 12 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA 1- PGH sintasa: porta dos activitats enzimàtiques enganxades a) Activitat ciclooxigenasa b) Activitat reductasa, la qual provoca que l’anell es giri o la cadena es tombi per la meitat i es generi aquest cap oxigenat. Abreviat és COX-1 o COX-2.
Això dona lloc a la síntesi de prostaglandines, prostaciclines i tromboxans.
2- Lipooxigenasa: fabrica leucotriens.
Qui ha iniciat la via?  La via s’inicia per activació de la fosfolipasa A2 i aquest enzim activa moltes coses que anirem veient (p. ex.: adrenalina, bradicinina, coagulació de la sang per la trombina, verins com la melitina produïda per la picada d’una abella tot provocant una inflamació local...).
RADICALS LLIURES: EL NO I CO COM A PRIMERS MISSATGERS 13 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA Els gasos que veurem són el NO i el CO. Són radicals lliures i per això aquest apartat comença amb aquest gràfic. S’entén per radical lliure un conjunt d’àtoms o ions que tenen un excés d’electrons. Estan descompensats. Els electrons tenen càrrega negativa i inestable. Per tant, voldran reaccionar amb qui es trobin pel camí i per recuperar l’equilibri.
Els radicals provenen del propi aire i el gran fabricant de radicals lliures és el mitocondri. Cadena de transport d’electrons. Aquests radicals lliures estan relacionats amb la provocació de l’envelliment.
Aquests gasos es consideren primers missatgers perquè funcionen com a radicals lliures.
NO: òxid nítric CO: monòxid de carboni Tots dos tenen una peculiaritat que són radicals lliures.
Aquests són els ions o molècules més petites que es coneix que actuïn com a senyalitzadors. (Les coses que hem vist fins ara són relativament grosses). Són peculiars, molt petits. Això els hi permet travessar la membrana plasmàtica i per tant la seva diana està dins de la cèl·lula.
La segona peculiaritat és que no hi ha un receptor específic que els reconegui perquè el que fan és reaccionar químicament amb unes molècules que ja comentarem. Com a missatgers són realment peculiars, sorprenents. El fet de ser gasos provoca que tinguin una vida mitja molt curta i un abast curt de dècimes o centèsimes de mil·límetre. Peculiaritats úniques com a primers missatgers.
- NO: és un radical lliure, té un electró de més. És un gas estable, nociu i radical lliure. Juntament amb el CO són les molècules o ions compost mes petits de baixa massa molecular que funcionen com a missatgers del senyal. Va ser extremadament sorprenent quan es van descobrir i van participar una sèrie d’investigadors. F. Murad va guanyar el premi Nobel de medicina l’any 1998.
D’on surt aquest gas? Qui el fabrica?  com és un gas, l’abast és curt i afectarà a la pròpia cèl·lula i a les cèl·lules veïnes. Com és un gas i és reactiu, reacciona amb altres ions o àtoms i per això te una vida curta (des de dècimes de segon fins a pocs segons) reaccionarà i desapareixerà. Es força potent.
Qui fabrica l’NO?  Un enzim. ESQUEMA. Família d’enzims anomenats NOS o NO sintasa. 3 tipus de famílies: o o Dos famílies de tipus constitutiu, és a dir, la cèl·lula sempre en fabrica una mica.
És el cas dels teixits endotelials sanguinis i les neurones.
Famílies de tipus induïble, la qual s’expressa sota estímul, a la carta. Les trobem sobretot al sistema immunitari: macròfags i neutròfils.
Com fabrica l’enzim aquest gas?  Utilitza com a precursor una arginina.
14 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA L’arginina té una cadena lateral curiosa: acaba amb dos nitrògens, grup que s’anomena GUANIDINI i utilitza el nitrogen del GUANIDINI per arrencar-li el N i com a subproducte queda l’aminoàcid citrul·lina.
Aquests enzims formen part d’una gran família d’enzims homòlegs importantíssims que són CITOCROM P-450. Són reductases que destrueixen els radicals lliures, evitant el mal que fan els radicals lliures, són escombriaires indispensables. Sota estímul, l’arginina fabrica NO. Aquest, difon ràpidament normalment a través de les membranes cap a la cèl·lula veïna. Per tant, és un missatger local amb actuació local, propera, i de vida mitja molt curta perquè atacarà l’aigua i serà transformat en nitrit i nitrat. Desapareixerà ràpidament. Té una acció molt ràpida i és de ràpida desaparició.
Quina o quines són les seves dianes?  La principal diana són proteïnes, enzims. El més conegut o important és la guanilil ciclasa. Aquest enzim fabrica GMP cíclic, el qual és un gran missatger. El GMP cíclic activa rutes de transducció del senyal importants.
Resultat d’aquest atac?  Això provoca diferents efectes en funció del tipus cel·lular.
En cèl·lules musculars, provoca la seva relaxació. Per tant, principals funcions de l’NO: - - Potent vasodilatador (relaxa musculatura llisa) Important neurotransmissor Al sistema immunitari és induïble, provoca que els neutròfils i macròfags ataquin cèl·lules infectades o tumorals i les destrueixin. Mecanisme importantíssim perquè cap bacteri, virus o tumor ha estat capaç de sobreviure al seu atac. No s’ha desenvolupat cap mecanisme de defensa en contra de l’NO. Ataca molts sistemes metabòlics de les cèl·lules tumorals i les destrueix.
CO: Actua de manera molt semblant al NO. Es forma en processos d’oxidació enzimàtica de lípids de la membrana. Enranciment. El CO ataca diversos enzims i té una mida semblant a l’oxigen molecular (es fiquen a la cova de l’hemoglobina).
Hi ha diferents funcions per part dels radicals lliures. Darrerament, s’ha comprovat que aquests participen en molts processos biològics i en aquests processos es poden generar radicals lliures de poc a molt reactius. Radical hidroxil  és el més reactiu.
(OH·). Superòxid (O2-) amb un electró. Peròxid d’hidrogen o aigua oxigenada (H2O2) no és pura i al cap del temps perd eficàcia.
El més reactiu, biològicament parlant, és l’OH i aquest es pot formar de manera enzimàtica i pot reaccionar amb l’aigua. Pot aparèixer per radiacions (ultraviolada o bé gamma). Aquest és un dels enemics que tenim al nostre cos, ja que ataca a l’ADN cada dia i provoca unes 10.000 mutacions al dia. La maquinària de reparació de l’ADN realitza la seva funció tot i que amb l’edat va perdent eficàcia, provocant malalties. La reparació de l’ADN és possible perquè existeixen dos brins.
D’on venen aquest OH i la resta d’elements?  de la cadena de transport electrònic. Es troba en el mitocondri, un antic arqueobacteri ficat en una eucariota.
Aquesta cadena de transport genera molts radicals i és un dels culpables de l’envelliment. Altre peça és la senescència i la telomerasa. Aquesta s’ha arreglat als ratolins experimentalment i ha possibilitat que visquin el doble.
15 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 REGULACIÓ METABÒLICA 16 ...

Tags:
Comprar Previsualizar