Transducción de señales para señales hidrofílicas e hidrofóbicas
¿Qué es la transducción de señales?
Cuando quieres hablar con un amigo, ¿qué haces? Es posible que esté pensando en llamarlos, enviarles mensajes de texto o hablar con ellos en persona.
Aunque las células son microscópicas, también tienen formas de comunicarse. Obviamente, las células no pueden enviarse mensajes de texto entre sí, pero tienen formas de comunicación llamadas transducción de señales. En la transducción de señales, una célula envía un mensaje a otra utilizando diferentes moléculas de señalización. Las moléculas se difunden a la segunda célula y se adhieren a una proteína llamada proteína receptora.
El receptor luego habla con otras proteínas dentro de la célula para transmitir el mensaje. El mensaje depende de qué molécula de señalización se liberó. Los diferentes mensajes provocan cambios en el comportamiento de la célula, lo que hace que se mueva, se reproduzca o cambie los productos que fabrica o absorbe del medio ambiente.
Hay dos tipos principales de moléculas de señalización, hidrófilas e hidrófobas. Veamos cada uno en detalle.
Señales hidrofílicas
Aunque la palabra “hidrófilo” puede sonar complicada, es fácil de entender una vez que la desglosamos. El prefijo ‘hidro-‘ significa agua, y el sufijo ‘-filo’ significa amar. Entonces estas moléculas aman el agua. A este tipo de molécula de señalización le gusta el agua y flota fácilmente en el entorno acuoso del cuerpo.
Sin embargo, la membrana celular está formada por dos capas de lípidos, que son hidrófobos o ‘temerosos del agua’. Entonces, las cosas hidrofílicas no pueden simplemente caminar a través de la membrana. Tienen que comunicarse con proteínas que están adheridas al exterior de la membrana para transmitir su mensaje.
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Imagínese una carrera de relevos. Corres, le das el testigo a la siguiente persona en la fila y luego se lo pasan de nuevo hacia adelante. Esto continúa hasta que finaliza la carrera. Lo mismo ocurre con las moléculas de señalización hidrófilas.
Se adhieren a receptores en el exterior de la membrana, y luego esos receptores le dicen a otras moléculas dentro de la célula lo que está sucediendo. Muchas proteínas pueden estar involucradas en esta cascada. Veamos un ejemplo.
Ejemplo: insulina
¿Alguna vez ha oído hablar de la diabetes tipo I? Es probable que incluso conozca a alguien con esta afección. En esta enfermedad, las personas no producen suficiente molécula de señalización llamada insulina. La insulina es importante para enviar señales entre su páncreas y su cuerpo para controlar los niveles de azúcar o glucosa en la sangre.
Cuando aumenta el nivel de azúcar en la sangre, por ejemplo, al comer una comida rica en carbohidratos, el páncreas libera insulina en la sangre. La insulina viaja a través de la sangre para llegar a las células de su cuerpo, particularmente a los músculos y al hígado.
Cuando la insulina llega a sus células objetivo, no puede ingresar directamente a la célula porque es hidrófila. La membrana hidrofóbica lo mantiene fuera. Entonces, la insulina se comunica con los receptores en la superficie de la célula. Les dice a los receptores que hay demasiada glucosa en la sangre. Luego, los receptores se comunican con otras proteínas de la célula que permiten que la célula absorba glucosa. La célula absorbe la glucosa y los niveles de glucosa en sangre disminuyen a un nivel saludable.
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Señales hidrofóbicas
Aunque moléculas como la insulina no pueden simplemente difundirse a través de la membrana, otras moléculas pueden hacerlo. A las moléculas hidrofóbicas no les gusta el agua, al igual que la membrana. Dado que la membrana y estas moléculas de señalización están compuestas por lo mismo, lípidos, pueden mezclarse fácilmente.
Las moléculas de señalización hidrófobas se mueven directamente a través de la membrana celular hasta su objetivo dentro de la célula. ¿Recuerdas nuestra carrera de relevos? Esto sería como si pasara por alto al primer corredor y fuera directamente al segundo corredor. Veamos también un ejemplo de esto.
Ejemplo: estrógeno
Es posible que haya oído hablar del estrógeno en el contexto del control de la natalidad o en la reproducción femenina. El estrógeno es una hormona sexual femenina elaborada a partir del colesterol lipídico. Es similar en estructura a otras hormonas esteroides, como la testosterona. Aunque generalmente pensamos en el estrógeno con características sexuales femeninas, todos los seres humanos expresan algunos niveles de estrógeno y, en realidad, está involucrado en la regulación de bastantes procesos en el cuerpo.
Es ampliamente conocido que los hombres tienen un mayor riesgo de enfermedad cardíaca en comparación con las mujeres. Los científicos creen que esto tiene que ver en parte con los altos niveles de estrógeno que producen las mujeres. El estrógeno tiene efectos importantes sobre el sistema cardiovascular, particularmente regulando la presión arterial.
El estrógeno es una molécula hidrófoba pequeña y se mueve fácilmente a través de la membrana celular. Cuando el estrógeno está en la sangre, se difunde a las células que recubren los vasos sanguíneos. En el interior de la célula, el estrógeno se adhiere a los receptores que migran al núcleo, donde se almacena el ADN.
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El ADN es el modelo definitivo de la célula. Las interacciones con el ADN pueden cambiar qué proteínas se fabrican y, por lo tanto, cómo se comporta la célula. El estrógeno hace que los receptores de estrógeno ingresen al núcleo y se adhieran al ADN.
Una consecuencia importante de esto es la vasodilatación, en la que los vasos sanguíneos se ensanchan. Cuando esto sucede, la presión arterial disminuye, ya que hay más espacio para que fluya la sangre. La presión arterial más baja es mejor para el corazón, ya que previene algunas formas de enfermedad cardíaca.
Resumen de la lección
La transducción de señales es el proceso de enviar mensajes entre células y ocurre cuando las moléculas de señalización se adhieren a sus receptores. Moléculas hidrófilas como el agua y la membrana celular bloquea su entrada a la célula. Estas moléculas se adhieren a receptores en el exterior de la célula, como la insulina. A las moléculas de señalización hidrófobas no les gusta el agua y pueden difundirse directamente a través de la membrana donde se unen a los receptores dentro de la célula, como el estrógeno.