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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E10 - Cinética receptor-ligando
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3979
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Unión reversible receptor-ligando
¿Cómo se forma y se deshace reversiblemente el complejo receptor-ligando?
Grupo 2: Grupo 2: Afinidad receptor-ligando
¿Cómo resumen las constantes de asociación y disociación la afinidad del receptor por el ligando?
Grupo 3: Grupo 3: Ocupación de receptores en equilibrio
¿Cómo cambia la fracción de receptores ocupados con la concentración de ligando libre en equilibrio?
Grupo 4: Grupo 4: Cooperatividad y relación de Hill
¿Cómo cambia la ocupación cuando múltiples sitios del receptor presentan unión cooperativa?
Grupo 5: Grupo 5: Conservación del receptor total
¿Cómo se vinculan las formas libre y unida del receptor por conservación del receptor total?
Grupo 6: Grupo 6: Desensibilización del receptor
¿Cómo reduce una exposición prolongada al ligando la respuesta funcional pese a una ocupación sostenida?
Grupo 7: Grupo 7: Competencia entre ligandos
¿Cómo se acoplan dos ligandos que compiten por el mismo sitio de unión mediante el receptor libre compartido?
Grupo 8: Grupo 8: Respuesta funcional dosis-respuesta
¿Cómo se transforma la ocupación y el estado del receptor en una respuesta funcional saturable?
ID:1332
Grupo 1: Grupo 1: Unión reversible receptor-ligando
Descripción
¿Cómo se forma y se deshace reversiblemente el complejo receptor-ligando?
Pregunta clave: ¿Cómo se forma y se deshace reversiblemente el complejo receptor-ligando?
El receptor de membrana, el mismo tipo de receptor ya descrito de forma general en la sinapsis química, se activa por neurotransmisores, hormonas o fármacos siguiendo la ley de acción de masas: el ligando libre, que puede ser cualquiera de estas tres sustancias, se une de forma reversible al receptor libre de membrana para formar un complejo formado por el ligando y el receptor unidos. Cuando dos ligandos compiten por el mismo sitio de unión de un receptor de membrana, las cinéticas de ambos ligandos se acoplan a través del receptor de membrana libre que ambos comparten: cuanto más ligando de un tipo ocupa el receptor de membrana libre, menos receptor de membrana libre queda disponible para el otro ligando. En todo momento, la conservación del receptor total vincula la forma libre y la forma unida del receptor de membrana: la cantidad de receptor de membrana libre más la cantidad de receptor de membrana unido al ligando siempre suma el mismo total de receptores de membrana disponibles. En equilibrio, la fracción de receptores de membrana ocupados por el ligando sigue una relación hiperbólica simple respecto a la concentración del ligando libre: crece rápido a concentraciones bajas y luego se aplana a medida que casi todos los receptores de membrana quedan ocupados. La rapidez con la que se forma y se deshace este complejo depende de dos constantes propias del receptor de membrana, una constante de asociación y una constante de disociación, cuyo cociente define la afinidad del sistema, resumida en la constante de disociación del receptor de membrana.
ID:7698
Grupo 2: Grupo 2: Afinidad receptor-ligando
Descripción
¿Cómo resumen las constantes de asociación y disociación la afinidad del receptor por el ligando?
Pregunta clave: ¿Cómo resumen las constantes de asociación y disociación la afinidad del receptor por el ligando?
La rapidez con la que se forma y se deshace este complejo depende de dos constantes propias del receptor de membrana, una constante de asociación y una constante de disociación, cuyo cociente define la afinidad del sistema, resumida en la constante de disociación del receptor de membrana.
ID:7699
Grupo 3: Grupo 3: Ocupación de receptores en equilibrio
Descripción
¿Cómo cambia la fracción de receptores ocupados con la concentración de ligando libre en equilibrio?
Pregunta clave: ¿Cómo cambia la fracción de receptores ocupados con la concentración de ligando libre en equilibrio?
En equilibrio, la fracción de receptores de membrana ocupados por el ligando sigue una relación hiperbólica simple respecto a la concentración del ligando libre: crece rápido a concentraciones bajas y luego se aplana a medida que casi todos los receptores de membrana quedan ocupados. Sin embargo, cuando existe unión cooperativa entre múltiples sitios del receptor de membrana, esta relación deja de ser hiperbólica y pasa a ser una relación sigmoidea de Hill, caracterizada por un coeficiente de Hill propio del receptor de membrana: cuanto mayor es este coeficiente de Hill, más abrupta es la transición entre receptores de membrana vacíos y receptores de membrana completamente ocupados. En todo momento, la conservación del receptor total vincula la forma libre y la forma unida del receptor de membrana: la cantidad de receptor de membrana libre más la cantidad de receptor de membrana unido al ligando siempre suma el mismo total de receptores de membrana disponibles. Muchos receptores de membrana, además, transitan a un estado desensibilizado tras una exposición prolongada al ligando: aunque la ocupación del receptor de membrana por el ligando se mantenga sostenida, la respuesta que genera ese receptor de membrana se reduce, precisamente porque el receptor de membrana desensibilizado deja de traducir su ocupación en una respuesta funcional completa.
ID:7700
Grupo 4: Grupo 4: Cooperatividad y relación de Hill
Descripción
¿Cómo cambia la ocupación cuando múltiples sitios del receptor presentan unión cooperativa?
Pregunta clave: ¿Cómo cambia la ocupación cuando múltiples sitios del receptor presentan unión cooperativa?
Sin embargo, cuando existe unión cooperativa entre múltiples sitios del receptor de membrana, esta relación deja de ser hiperbólica y pasa a ser una relación sigmoidea de Hill, caracterizada por un coeficiente de Hill propio del receptor de membrana: cuanto mayor es este coeficiente de Hill, más abrupta es la transición entre receptores de membrana vacíos y receptores de membrana completamente ocupados.
ID:7701
Grupo 5: Grupo 5: Conservación del receptor total
Descripción
¿Cómo se vinculan las formas libre y unida del receptor por conservación del receptor total?
Pregunta clave: ¿Cómo se vinculan las formas libre y unida del receptor por conservación del receptor total?
En todo momento, la conservación del receptor total vincula la forma libre y la forma unida del receptor de membrana: la cantidad de receptor de membrana libre más la cantidad de receptor de membrana unido al ligando siempre suma el mismo total de receptores de membrana disponibles. El receptor de membrana, el mismo tipo de receptor ya descrito de forma general en la sinapsis química, se activa por neurotransmisores, hormonas o fármacos siguiendo la ley de acción de masas: el ligando libre, que puede ser cualquiera de estas tres sustancias, se une de forma reversible al receptor libre de membrana para formar un complejo formado por el ligando y el receptor unidos. Cuando dos ligandos compiten por el mismo sitio de unión de un receptor de membrana, las cinéticas de ambos ligandos se acoplan a través del receptor de membrana libre que ambos comparten: cuanto más ligando de un tipo ocupa el receptor de membrana libre, menos receptor de membrana libre queda disponible para el otro ligando. Muchos receptores de membrana, además, transitan a un estado desensibilizado tras una exposición prolongada al ligando: aunque la ocupación del receptor de membrana por el ligando se mantenga sostenida, la respuesta que genera ese receptor de membrana se reduce, precisamente porque el receptor de membrana desensibilizado deja de traducir su ocupación en una respuesta funcional completa. La rapidez con la que se forma y se deshace este complejo depende de dos constantes propias del receptor de membrana, una constante de asociación y una constante de disociación, cuyo cociente define la afinidad del sistema, resumida en la constante de disociación del receptor de membrana.
ID:7702
Grupo 6: Grupo 6: Desensibilización del receptor
Descripción
¿Cómo reduce una exposición prolongada al ligando la respuesta funcional pese a una ocupación sostenida?
Pregunta clave: ¿Cómo reduce una exposición prolongada al ligando la respuesta funcional pese a una ocupación sostenida?
Muchos receptores de membrana, además, transitan a un estado desensibilizado tras una exposición prolongada al ligando: aunque la ocupación del receptor de membrana por el ligando se mantenga sostenida, la respuesta que genera ese receptor de membrana se reduce, precisamente porque el receptor de membrana desensibilizado deja de traducir su ocupación en una respuesta funcional completa. La respuesta funcional resultante de esta competencia se resume, en cada caso, mediante una curva dosis-respuesta que crece con la dosis del ligando hasta acercarse a una respuesta máxima, sin llegar nunca a superarla. En conjunto, es este mismo receptor de membrana, con su afinidad, su posible cooperatividad, su capacidad de desensibilizarse y su comportamiento ante ligandos que compiten entre sí, el que determina la respuesta funcional final ante neurotransmisores, hormonas o fármacos.
ID:7703
Grupo 7: Grupo 7: Competencia entre ligandos
Descripción
¿Cómo se acoplan dos ligandos que compiten por el mismo sitio de unión mediante el receptor libre compartido?
Pregunta clave: ¿Cómo se acoplan dos ligandos que compiten por el mismo sitio de unión mediante el receptor libre compartido?
Cuando dos ligandos compiten por el mismo sitio de unión de un receptor de membrana, las cinéticas de ambos ligandos se acoplan a través del receptor de membrana libre que ambos comparten: cuanto más ligando de un tipo ocupa el receptor de membrana libre, menos receptor de membrana libre queda disponible para el otro ligando. El receptor de membrana, el mismo tipo de receptor ya descrito de forma general en la sinapsis química, se activa por neurotransmisores, hormonas o fármacos siguiendo la ley de acción de masas: el ligando libre, que puede ser cualquiera de estas tres sustancias, se une de forma reversible al receptor libre de membrana para formar un complejo formado por el ligando y el receptor unidos. En todo momento, la conservación del receptor total vincula la forma libre y la forma unida del receptor de membrana: la cantidad de receptor de membrana libre más la cantidad de receptor de membrana unido al ligando siempre suma el mismo total de receptores de membrana disponibles. En equilibrio, la fracción de receptores de membrana ocupados por el ligando sigue una relación hiperbólica simple respecto a la concentración del ligando libre: crece rápido a concentraciones bajas y luego se aplana a medida que casi todos los receptores de membrana quedan ocupados. Muchos receptores de membrana, además, transitan a un estado desensibilizado tras una exposición prolongada al ligando: aunque la ocupación del receptor de membrana por el ligando se mantenga sostenida, la respuesta que genera ese receptor de membrana se reduce, precisamente porque el receptor de membrana desensibilizado deja de traducir su ocupación en una respuesta funcional completa.
ID:7704
Grupo 8: Grupo 8: Respuesta funcional dosis-respuesta
Descripción
¿Cómo se transforma la ocupación y el estado del receptor en una respuesta funcional saturable?
Pregunta clave: ¿Cómo se transforma la ocupación y el estado del receptor en una respuesta funcional saturable?
La respuesta funcional resultante de esta competencia se resume, en cada caso, mediante una curva dosis-respuesta que crece con la dosis del ligando hasta acercarse a una respuesta máxima, sin llegar nunca a superarla. En conjunto, es este mismo receptor de membrana, con su afinidad, su posible cooperatividad, su capacidad de desensibilizarse y su comportamiento ante ligandos que compiten entre sí, el que determina la respuesta funcional final ante neurotransmisores, hormonas o fármacos. Muchos receptores de membrana, además, transitan a un estado desensibilizado tras una exposición prolongada al ligando: aunque la ocupación del receptor de membrana por el ligando se mantenga sostenida, la respuesta que genera ese receptor de membrana se reduce, precisamente porque el receptor de membrana desensibilizado deja de traducir su ocupación en una respuesta funcional completa.
ID:7705