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Dentro de la fisiología del ser humano se encuentra un sistema tan complejo como cualquier otro. Las vías de señalización celulares son el resultado de la respuesta química de los componentes de una célula. Esto resulta mucho más complejo de lo que se ve a simple vista, y es por ello que se requiere de mucho conocimiento para entender esta temática. Las vías de señalización brindan una respuesta a diferentes niveles en el sistema humano, ya que este proceso es el responsable de que diversas acciones del cuerpo humano se desarrollen de manera adecuada.
Para los profesionales de la salud resulta de vital importancia, ya que de aquí depende la destrucción y generación de nuevas células. Pero no solo resulta crucial para ellos, ya que, esta reconstrucción natural que realiza el cuerpo humano puede ser aprovechada de diversas maneras. Los profesionales de las ciencias del deporte también necesitan mantener sus conocimientos actualizados.
Las membranas biológicas
Están compuestas por lípidos, proteínas y carbohidratos que existen en estado fluido. Son las estructuras que definen y controlan la composición del espacio que encierran. Todas las membranas existen como estructuras dinámicas cuya composición cambia a lo largo de la vida de una célula.
Además de la membrana externa que da como resultado la formación de una célula típica, las células contienen membranas intracelulares que cumplen funciones distintas en la formación de los diversos orgánulos intracelulares, por ejemplo, el núcleo y las mitocondrias.
El núcleo y las mitocondrias representan orgánulos encerrados en una membrana única, dado que ambos están compuestos por dos bicapas lipídicas. La membrana nuclear suele denominarse nucleolema y está compuesta por bicapas lipídicas internas y externas estrechamente asociadas. El espacio entre las membranas nucleares interna y externa se conoce como espacio perinuclear.
Este espacio está en contacto con la luz del retículo endoplásmico (RE) a través de conexiones entre la membrana nuclear externa y las membranas del RE. Las membranas nucleares interna y externa también están conectadas en miles de ubicaciones a través de complejos multiproteicos que generan poros en la membrana nuclear llamados complejos de poros nucleares.
Los poros nucleares son a través de los cuales se transportan el ARN y las proteínas. Las membranas internas y externas de las mitocondrias están separadas por una distancia mayor que las del núcleo creando el espacio de la membrana interna. Las dos membranas mitocondriales también son funcionalmente muy distintas y están sujetas a controles de transporte muy diferentes.
Mientras que la membrana mitocondrial externa es bastante permeable a la mayoría de las moléculas pequeñas, la membrana mitocondrial interna es esencialmente impermeable y el transporte a través de la membrana en cualquier dirección requiere proteínas transportadoras altamente específicas.
Composición de las membranas biológicas
Como se indicó anteriormente, las membranas biológicas están compuestas de lípidos, proteínas y carbohidratos. Los carbohidratos de las membranas se unen a glicolípidos formadores de lípidos de varias clases o a proteínas que forman glicoproteínas. Las composiciones de lípidos y proteínas de las membranas varían de un tipo de célula a otro, así como dentro de los diversos compartimentos intracelulares que están definidos por las membranas intracelulares. Las concentraciones de proteínas pueden oscilar entre un 20 % y un 70 % de la masa total de una membrana en particular.
Los lípidos que forman los componentes de las membranas son de tres clases principales que incluyen glicerofosfolípidos, esfingolípidos y colesterol. Los esfingolípidos y glicerofosfolípidos constituyen el mayor porcentaje del peso lipídico de las membranas biológicas.
Las colas de hidrocarburos de estas dos clases de lípidos dan como resultado limitaciones estéricas a su empaquetamiento, de modo que formarán micelas en forma de disco. La estructura de estas micelas resulta de las interacciones de las colas hidrófobas de los lípidos y la exposición de los grupos de cabezas polares al medio acuoso.
Esta orientación da como resultado lo que se denomina una bicapa lipídica y se muestra en un diagrama en la figura siguiente. Las bicapas lipídicas son esencialmente fluidos bidimensionales y los componentes lipídicos de la bicapa pueden difundirse lateralmente y, de hecho, la evidencia demuestra que esta difusión lateral se produce fácilmente.
La composición de lípidos de las membranas biológicas exhibe una polaridad interna versus externa distinta. Por ejemplo, el lado citoplasmático de la membrana plasmática (también conocido como el prospecto interior) está enriquecido en los aminofosfolípidos fosfatidilserina (PS) y fosfatidiletanolamina (PE), mientras que el lado exoplasmático (también conocido como el prospecto exterior) está enriquecido con fosfatidilcolina (PC) y esfingomielina.
Las membranas biológicas actores de las vías de señalización
Los lípidos en la bicapa también pueden experimentar difusión transversal (también llamada flip-flop) donde el lípido se difunde de una superficie a otra. Sin embargo, debido a que el flip-flop requiere que el grupo de cabeza polar pase a través del núcleo de hidrocarburo de la bicapa, el proceso es extremadamente raro.
Se han identificado enzimas que facilitan el proceso de flip-flop y estas enzimas (proteínas transportadoras) se denominan flippases, floppases y scramblases (scramblasas de fosfolípidos, PLSCR). Aunque las flippases y las floppasas pertenecen a la misma familia de transportadores de membrana, las flippases se distinguen de las floppasas por la dirección del movimiento lipídico catalizado.
Las flipasas son transportadores dependientes de ATP que catalizan el movimiento de lípidos desde el lado exoplasmático (valva exterior) de la membrana hacia el lado citoplasmático (valva interior), mientras que las floppasas son transportadores dependientes de ATP que catalizan la reacción inversa. Las scramblasas son transportadores independientes de ATP que transportan fosfolípidos cargados negativamente en cualquier dirección a través de la membrana.
Los seres humanos expresan 14 genes de flippasa y floppasa, todos los cuales son miembros de la familia ATPasa de transportadores de membrana, específicamente las subfamilias ATP8, ATP9, ATP10 y ATP11. Los seres humanos expresan cinco genes de scramblase identificados como PLSCR1- PLSCR5.
Los primeros mensajero en las vías de señalización
La mayoría de las células eucariotas están en contacto con sus células vecinas y estas interacciones son la base de la formación de órganos. Las células que se tocan entre sí están en contacto metabólico que es provocado por partículas tubulares especializadas llamadas uniones. Las células de mamífero contienen tres tipos principales de uniones celulares llamadas uniones gap, uniones estrechas y uniones adherentes.
La definición de canal (o poro) es la de una estructura proteica que facilita la translocación de moléculas o iones a través de la membrana mediante la creación de un canal acuoso central en la proteína. Este canal central facilita la difusión en ambas direcciones dependiendo de la dirección del gradiente de concentración.
Las proteínas del canal no se unen ni secuestran la molécula o ion que se mueve a través del canal. La especificidad de los canales para iones o moléculas es función del tamaño y la carga de la sustancia. El flujo de moléculas a través de un canal puede regularse mediante varios mecanismos que dan como resultado la apertura o el cierre del pasaje. En las secciones siguientes se analizan más detalles sobre los numerosos tipos de canales iónicos.
El profesional y su aporte a las vías de señalización
Un buen desempeño y desarrollo corporal depende de muchos factores y uno de ellos resulta el nivel celular. Los profesionales del deporte siempre están atentos a estos cambios, ya que de aquí depende que se lleve una rutina adecuada.
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