¿Qué es un ligando en biología celular?

Publicado el 15 agosto, 2021 por Rodrigo Ricardo

¿Qué es un ligando?

Imagínese asistir a una carrera de relevos. Una mujer sale corriendo de sus bloques de salida con la batuta en la mano. Ella se adelanta y le entrega la batuta a su compañera de equipo. Esto continúa para los cuatro corredores durante la carrera. En este escenario, el testigo es la señal de que el próximo compañero de equipo puede comenzar a correr. Provoca un cambio en el curso de acción durante la carrera.

Aunque las células no corren carreras ni usan bastones, sí tienen señales que hacen que se inicien o se detengan diferentes procesos. Estas señales se denominan ligandos . Los ligandos son pequeñas moléculas que transmiten señales entre o dentro de las células. Los ligandos ejercen sus efectos al unirse a proteínas celulares llamadas receptores. El ligando es como la batuta y el receptor es como el siguiente corredor en la fila. Después de unirse al ligando, el receptor puede enviar señales adicionales a otras partes de la célula.

Hay dos tipos principales de ligandos: ligandos que se unen a receptores dentro de la célula, llamados ligandos intracelulares, y ligandos que se unen a receptores fuera de la célula, llamados ligandos extracelulares.

Ligandos intracelulares

El prefijo “intra” significa interior, por lo que los ligandos intracelulares son moléculas de señalización que se unen a los receptores dentro de la célula. Aunque puede parecer obvio que la señalización celular tiene lugar dentro de la célula, la mayoría de los ligandos en realidad no pueden ingresar a la célula desde el exterior.

La barrera externa de la célula se llama membrana celular y es muy buena para mantener la célula separada del medio ambiente. La membrana celular está hecha de lípidos muy compactos y evita que cosas grandes entren en la célula. El interior de la membrana celular es hidrofóbico, lo que significa que no se mezcla con el agua. Las cosas hidrofóbicas solo tolerarán el contacto con otras cosas hidrofóbicas. Entonces, cualquier molécula de señalización que actúe intracelularmente debe ser particularmente pequeña y principalmente hidrófoba para atravesar la membrana celular. Hay algunas moléculas como esta que juegan un papel importante en nuestra biología.

Óxido nítrico y estrógeno

El óxido nítrico es un ligando importante que ayuda a controlar nuestra presión arterial. Nuestros vasos sanguíneos están revestidos con células diminutas llamadas células endoteliales. Fuera de las células endoteliales hay células de músculo liso. Cuando las células del músculo liso se relajan, nuestros vasos sanguíneos pueden agrandarse, aumentando el flujo sanguíneo y disminuyendo la presión arterial. Asimismo, cuando nuestras células musculares lisas se contraen, el flujo sanguíneo disminuye y la presión arterial aumenta.

Para regular la contracción y relajación de los vasos sanguíneos, las células endoteliales producen óxido nítrico. Este gas es pequeño e hidrófobo y puede entrar y salir fácilmente de las células. El óxido nítrico se difunde en las células vecinas del músculo liso. Allí, activa una molécula llamada guanosina monofosfato cíclico (cGMP), que cambia la actividad de otras proteínas en la célula que provocan que las células musculares se relajen y así aumenten el flujo sanguíneo.

Esta vía del óxido nítrico es la vía modulada por el medicamento para la disfunción eréctil Viagra. Cuando hay óxido nítrico, el cGMP se activa para promover la relajación del músculo liso. Sin embargo, eventualmente, el cuerpo destruirá el cGMP activado y el proceso se reiniciará. Viagra evita que el cGMP se descomponga, lo que permite que la señal persista durante períodos de tiempo más largos y, por lo tanto, aumenta el flujo sanguíneo al pene, lo que provoca una erección más prolongada.

Otro ejemplo de ligando intracelular es la hormona sexual estrógeno . Aunque el estrógeno es responsable de las características sexuales secundarias de la mujer, también juega un papel importante en los sistemas cardiovascular, esquelético, metabólico y nervioso. El estrógeno viaja por el cuerpo a través de la sangre y se difunde hacia las células directamente a través de la membrana celular. Una vez dentro de la célula, el estrógeno se une a su receptor, lo que hace que se mueva hacia el núcleo donde puede adherirse al ADN y causar cambios en la expresión genética.

Ligandos extracelulares

Los ligandos extracelulares se unen a sus receptores en la superficie de la célula y no atraviesan la membrana celular. Estas moléculas suelen ser más grandes e hidrófilas. No se mezclan con los lípidos hidrófobos presentes en la membrana celular.

Insulina y neurotransmisores

Un ejemplo importante de señalización extracelular es la insulina . Es posible que haya oído hablar de la insulina con respecto a la diabetes. La insulina es una molécula de señalización producida por el páncreas que regula los niveles de glucosa en sangre, entre otros procesos en el cuerpo. Cuando los niveles de glucosa en sangre son demasiado altos, como justo después de comer, el páncreas secreta insulina en la sangre.

La insulina viaja a través de nuestra sangre y se une a los receptores de insulina en las células, particularmente en el músculo y el hígado, donde se puede almacenar la glucosa. Una vez que la insulina activa su receptor, ocurren cambios dentro de la célula que resultan en que las proteínas transportadoras de glucosa lleguen a la membrana celular. Estas proteínas se utilizan para llevar glucosa a la célula.

A medida que la glucosa ingresa a las células del cuerpo, los niveles de glucosa en sangre disminuyen y el cuerpo recupera un equilibrio u homeostasis. Las personas con diabetes tienen problemas con la señalización de la insulina. O sus cuerpos no producen suficiente insulina o sus receptores de insulina ya no reconocen la insulina, por lo que no pueden regular su azúcar en sangre.

Si ha disfrutado de esta lección, debe agradecer a los ligandos extracelulares. Su cerebro está formado por células individuales llamadas neuronas. Las neuronas se comunican entre sí liberando pequeños ligandos llamados neurotransmisores . Los neurotransmisores se difunden de una neurona a otra, donde se unen a los receptores. Cuando son activados por sus neurotransmisores, los receptores permiten que diferentes iones, como el sodio o el cloruro, entren en la neurona, provocando cambios en las respuestas celulares de la neurona. Sin ligandos extracelulares como los neurotransmisores, nuestras neuronas no podrían comunicarse y no podríamos pensar, sentir ni realizar ninguna acción.

Resumen de la lección

Los ligandos son moléculas de señalización que modulan los procesos dentro de las células al unirse a los receptores. Los ligandos intracelulares , como el óxido nítrico y el estrógeno , son pequeños e hidrófobos y se difunden directamente a través de la membrana celular para activar las proteínas. Los ligandos extracelulares , como la insulina y los neurotransmisores , son grandes e hidrófilos y solo pueden unirse a receptores en el exterior de la célula. Los receptores luego median los cambios internamente.

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