Clase 2 - MEC PDF

Preview

Summary

Download Clase 2 - MEC PDF

Description

Bioquímica Oral

Clase II MEC II La clase pasada hablamos respecto a la síntesis del colágeno, cuál sintetiza cada una de las alfa hélices que se unen a otras dos para liberar la triple hélice. Durante ese proceso de formación de cada alfa hélice se va incorporando de forma periódica, cada tres aminoácidos, glicina. Dentro de los mayores componentes de aminoácidos de cada una de las alfa hélice, además de la glicina, se encuentra la prolina, que sufren procesos de hidroxilaciones en el RER a medida que se va generando esta alfa hélice y ensamblándose con la triple hélice, esos procesos de hidroxilaciones generan grupos OH en las estructuras de los residuos de cada uno de estos dos aminoácidos (glicina y prolina) de tal manera que posibilita la formación de puentes de hidrógeno con otros residuos que también tengan grupos OH o directamente entre el grupo OH de ese residuo aminoacídico con los grupos amino de otros aminoácidos. Además en cada uno de los procesos de ensamblaje no tan solo hay la formación de puentes de hidrógeno, sino que también hay formación de puentes de azufre para aumentar la estabilidad de la triple hélice, una vez que se produce el ensamblaje desde el pro-colágeno. Los dominios terminales contienen la información necesaria para formar cada tipo de colágeno o indica el tipo de colágeno que será el pro-colágeno una vez expulsado de la célula. Migra al aparato de golgi, en este se produce la glicosilación del pro-colágeno, la acción de estas pequeñas moléculas de glucosa o galactosa a esta triple hélice para favorecer la salida del pro-colágeno desde la célula al exterior, se produce la decirculación y salida de la molécula pro-colágeno. Una vez que sale la molécula de pro-colágeno enzimas rompen o cortan estos dominios globulares, estos dominios terminales (C-terminal, N-terminal) y transforman la molécula de pro-colágeno a colágeno para que se pueda ordenar en forma paralela, generando fibras de colágeno o formando mallas. Esta disposición en paralelo, presenta una separación que es constante entre cada molécula de colágeno y también una separación entre las cadenas paralelas y con un ligero desplazamiento entre ellas, esto es básicamente para aumentar aún más la resistencia mecánica y darle mejor soporte al tejido en que esté presente este colágeno. Podemos ver el desplazamiento que ocurre, la separación entre ellas, y la separación de cada línea de colágeno. O se pueden generar las hebras entrecruzadas de las moléculas de colágeno generando mallas, que a diferencia de las fibras, que generan mejor resistencia mecánica como soporte, mayor resistencia a la compresión, éstas le dan una mayor elasticidad al tejido del que forman parte. Una de las cosas importantes si observamos la estructura anterior, las cadenas fibrilares de colágeno, son básicamente por ordenamiento, no hay una interacción fuerte o unión

entre ellas, entonces su resistencia a la tracción es mucho más débil que cuando se trata de una malla. En cambio si hablamos de una malla, si uno la estira las moléculas tienen a separarse, pero sin romper las uniones entre ellas, generando una estructura mucho más coordinada, si deja de ejercer esta tracción sobre esta molécula, vuelve a su estado natural. Por lo tanto dependiendo del colágeno que esté presente, éste va a actuar dando más soporte o darle más elasticidad al tejido, dependiendo si es una fibra de colágeno o una lámina de colágeno. Compañero Pregunta: ¿Qué hebra tenía mayor resistencia mecánica? ¿La malla o fibra? (No le responde la pregunta), Mayor resistencia mecánica referente a la compresión que se pueda ejercer sobre el tejido. Pero también le da soporte a distintas estructuras que se puedan generar en ese tejido. Una de las cosas importantes que tiene la molécula de colágeno es que, por la presencia de residuos, generan determinadas uniones sobre ellas, por ejemplo, posibilitan la unión de tejido mineral sobre la estructura del colágeno, también la unión sobre ella de GAG’s (glicosaminoglicanos) genera que esta estructura presente cargas eléctricas y posibilite la unión de sólidos cristalinos sobre ella o que se produzca una mineralización sobre ese tejido. Como podemos ver en la diapositiva, la presencia de condroitin sulfato, el sulfato le confiere carga eléctrica negativa, por lo tanto, podrá participar en procesos de biomineralización, además de generar los centros de nucleación o el lugar físico, donde se va a generar el cristal, la molécula de colágeno en sí, va a servir de soporte para esos cristales que se están formando. Las enzimas que son responsables de los procesos de unión, de generación, o de hidroxilación de la molécula de colágeno. Cuando yo dije lisinhidroxilasa o prolinahidroxilasa que son las que generan grupos OH sobre la lisina y la prolina respectivamente, que son las que permiten la formación de puentes de hidrógeno entre las alfa hexo que forman la triple hélice del pro-colágeno. Del lactocil, glucocil, n-acetilgluconamil, manocil transferasa son las que permiten la glicolisación o glucolisación, la unión de estos hidratos de carbono sobre la molécula de colágeno. Una vez que la molécula de pro-colágeno sale de la célula, la N-proteasa o la acilproteasa transforma la molécula de pro-colágeno en colágeno. Y cuando se trata de colágeno laminar, es decir, que formen mallas, la lisilhidroxilasa permite la formación de esos enlaces transversales “el entrecruzamiento de cadenas” para formar las láminas de colágeno. Entonces tenemos 2 tipos de procesos de formación o estabilización de la molécula de pro-colágeno en el RER, que es la formación de los puentes de hidrógeno y la formación de los puentes de disulfuro. *Estabilización que ocurre solo en el RER, en Golgi: unión de hidratos de carbono para favorecer su salida. Fuera de la célula, rompimiento de los dominios globulares o que lo ataje como aparece normalmente en la literatura y se transforma de pro-colágeno a colágeno.

Si el tipo de colágeno que se genera, es fibrilar, los procesos enzimáticos involucrados llegan a esta etapa, la formación de pro-colágeno en colágeno. Pero si es del tipo laminar, además se generan mallas, entrecruzamientos de cadena entre las moléculas de colágeno que se han generado. Dentro de los componentes que dan cuenta de la estructura del tejido en sí, se refiere al sistema elástico y que le confiere al organismo, al tejido en sí, la elasticidad en forma mucho más fuerte, que lo que puede presentar el colágeno en ese tejido y esto se debe a la elastina que está presente en ese tejido, la elastina está formada por un polímero soluble que se compone por moléculas de tropoelastina mas una glicoproteína llamada fibrina, es decir, una mezcla de proteínas que permiten que la estructura tenga elasticidad es decir que sea mucho más resistente a la tracción. Si ustedes observan la tropoelastina está formada por dos tipos de isómeros la desmosina y la isodesmosina que solo se diferencian por el orden y la forma de sus sustituyentes, además tienen grupos carboxílicos que permiten la formación de puentes de hidrógeno entre moléculas de elastina, pero también la generación de cargas pueden favorecer el entrecruzamiento de cadenas de tal manera que si nosotros observamos la elastina lo que veríamos sería una malla, entrecruzamiento de cadenas que es favorecido por los grupos carboxílicos. Y si el tejido está relajado presentan una forma de nudillo o desordenada y si se ejerce una tracción se estira pero sin romperse lo mismo ocurriría en la lámina de colágeno. En su estructura también presenta dominios globulares que permiten la unión de otras especies de tal manera que aumenta la elasticidad del tejido, entonces las especies que son responsables de mantener la estructura de un tejido serían el colágeno y este sistema elástico que tiene como principal responsable de la elasticidad del tejido a la elastina que se puede unir a la lámina de colágeno o a las fibras de colágeno, por lo tanto, la resistencia mecánica de ese tejido va a estar dada por el colágeno y la elastina, el colágeno le da resistencia mecánica a la compresión y también la elasticidad, y la elastina le da principalmente elasticidad al tejido. Dentro de las macromoléculas que mencionábamos la clase anterior hablábamos de los proteoglicanos, los cuales son macromoléculas formadas por proteínas e hidratos de carbono, el porcentaje de hidrato de carbono en la estructura es mucho mayor que la proteína y esto porque el hidrato de carbono que está unido entre comillas a la proteína es un polisacárido, un polisacárido conformado por unidades repetitivas de disacáridos que no se unen directamente a la proteína. Los Gags no se unen directamente a la proteína sino que necesitan un oligosacárido que puede ser un tetra o trisacárido que sirva de enlace entre el GAGs y la proteína (nunca hay una unión directa entre ellos). La unión entre el GAGs y el tetrasacárido puede ser o-glicosídico o puede ser nglicosídico, esto va a depender de los grupos funcionales que presente el GAGs. Por ejemplo el ácido hialurónico dentro de los grupos funcionales o los dominios globulares que tiene presenta grupos carboxílicos pero también presenta grupos aminos que se pueden unir a ese tetrasacárido a través de estos grupos OH de los grupos

carboxílicos pero también de los grupos OH presentes en la cadena, generando un enlace o-glicosídico o se puede unir a través de grupos aminos a ese tetrasacárido a través de un enlace n-glicosídico. Una de las características importantes que observamos en la estructura del GAGs es que, el tipo de enlace que reune cada uno de los hidratos de carbono de los monosacáridos es de tipo BETA. Cuando se unen monosacáridos entre sí, éstas uniones pueden ser a través de puentes de oxígeno y ese enlace es un enlace o-glicosídico o a través de átomos de nitrógeno y es n-glicosídico, ese tipo de enlace puede ser ALFA o BETA. La disposición espacial de los grupos OH de estos dos átomos de carbono permiten la unión entre esos dos grupos OH generando un enlace o-glicosídico. Si esos dos grupos OH se encuentran en la misma disposición ya sea ecuatorial o axial, nunca hacia arriba o hacia abajo, si tiene la línea de disposición espacial, el enlace es de tipo alfa, o sea, están orientados espacialmente en la misma dirección, por lo tanto al formar ese enlace glicosídico y estar ambos en la misma dirección, se dice que es de tipo alfa. Por el contrario, si están en distinta dirección, la unión va a ser beta ¿Qué importancia tiene que sea un enlace de tipo alfa o beta? Ej: El almidón es un polisacárido que está formado por una mezcla de dos polisacáridos: Amilosa y Amilopectina (A la amilosa se le llama “Almidón soluble” y a la amilopectina “Almidón insoluble”). El almidón soluble presenta enlaces glucosídicos de tipo alfa. Si estos enlaces fuesen de tipo alfa ¿Qué pasaría con estas macromoléculas en nuestro organismo? Se dispersaría en el agua que forma parte de nuestro organismo, por lo tanto, tendríamos un gel de tejido en lugar de un tejido macizo. Al ser de tipo beta, son insolubles en agua, por lo tanto aportan una mayor resistencia mecánica al tejido. Estos proteoglicanos pueden estar presente como tal, por sí solo dentro de las estructuras del organismo formando tejido o pueden formar agregados, uniéndose a proteínas más complejas como glicoproteínas generando entonces una estructura mucho más compleja y mucho más resistente, con funciones mayores que permiten, no tan sólo la unión entre las macromoléculas que forman parte de la matriz extracelular, sino que también del tejido vivo, o también pueden estar por sí solos. Características principales: Grupos funcionales que pueden adquirir carga eléctrica, por lo tanto, esa carga eléctrica de los glicosaminoglicanos, es la responsable del equilibrio iónico del tejido y de nuestro equilibrio ácido-base, grupos carboxílicos que se pueden disociar y liberar protones, grupos aminos que se pueden protonar por aceptación de protones. Heparina, grupos sulfonato, grupos aminos sulfonatos se pueden unir a especies más complejas, a glicoproteínas como la fibronectina, condroitín sulfato, grupos aminos, grupos sulfanatos, grupos carboxilatos. Dependiendo de qué glicosaminoglicano éste presenta en la estructura de ese proteoglicano es el nombre que recibe, por ejemplo decorina presenta dermatan sulfato, condroitin sulfato en la estructura siglicanos decicano diglicanos y cada uno de estos proteoglicanos tiene un determinada función, por ejemplo la decorina controla la formación fibrilar e influencia la

elasticidad del tejido conectivo y esto por qué? Por los grupos funcionales no tan solo presentes en los glicosaminoglicanos sino también por la proteína a la que se pueda unir, entonces que es un proteoglicano? Un polisacárido unido a una proteína, no en forma directa si no a través de un oligosacarido de enlace que puede ser un tri o tetrasacarido. ¿Cuál es la principal función de un proteoglicano? Otorgar o dar cuenta del equilibrio iónico en un tejido cualquiera, por la presencia de grupos funcionales que pueden generar cargas dentro de los glicosaminoglicanos, grupos carboxílicos, grupos sulfúricos, grupos amínicos e incluso los grupos OH de cada polisacárido pueden protonarse generando cargas eléctricas positivas. Responsables del equilibrio iónico, responsables del equilibrio ácido base porque tiene aceptores y dadores de protones, pero también esas cargas eléctricas que están presentes en el proteoglicano pueden hacer que la matriz extracelular de ese tejido o esa parte de la matriz extracelular actúe en procesos de biomineralizacion, un proteoglicano tiene mayor porcentaje de hidratos de carbono que de proteínas pero podemos tener macromoléculas que combinen también hidratos de carbono con proteínas pero cuya proporción se ve inversa, mayor proporción de proteínas que de hidratos de carbonos, y esas especies reciben el nombre de glicoproteínas, que son responsables principalmente de los mecanismos de adhesión del tejido ya sea de la célula a matriz extracelular como de las macromoléculas que están presentas en la matriz extracelular, fibronectina, laminina, tenacina, trombospondina, por ejemplo. Estas tienen diferentes funciones. El colágeno y la elastina son responsables de la estructura, tiene un carácter lubricante y protector. Mayor presencia en nuestra cavidad bucal de glicoproteínas que cumplen esa función son las glicoproteínas que están contenidas en nuestra saliva que permiten que nuestra cavidad bucal esté siempre hidratada y lubricada, como por ejemplo las mucinas son responsables de fenómenos de transporte porque también presentan características de una transferrina o inmunológica como las globulinas. Los enlaces normalmente, al igual que los proteoglicanos pueden ser O-glucosidico o N-glicosidico. En los N-glicosidico tenemos un enlace a través de un puente de hidrogeno con la proteína y en los O-glucosidico es a través de un puente de oxígeno. Si hacemos una comparación entre glicoproteínas podemos definirlas como proteínas conjugadas a hidratos de carbono que presentan unidades repetidas seriadas, pero estos hidratos de carbono son de bajo peso molecular por lo tanto la proporción de proteínas va a ser mucho mayor que la de hidratos de carbono. En cambio en proteoglicanos son proteínas unidas a polisacáridos, en otras palabras la proporción de hidratos de carbono es mucho mayor que la de proteínas. La fibronectina está formada por dos cadenas, cada una de ellas con dominios C terminal, N terminal y unidas a través de puentes de azufre que favorecen la estabilidad de esa molécula. Una característica importante es que estas especies de fibronectina tienen sitios de unión a

proteoglicanos por lo tanto permiten la unión de los componentes de matriz extracelular entre ellos y también de los componentes de la matriz extracelular a la célula y la unión al colágeno, por lo tanto, participa no tan solo en la elasticidad, sino que, son moléculas principalmente de adhesión por los dominios globulares que permiten la unión con otras especies, sitios que permiten la unión a fibrinas, a colágeno a glicosaminoglicanos por ejemplo, entonces:  Fibronectina: La podemos definir como una glicoproteína de adhesión celular ¿Por qué?, porque presenta dominios globulares que permiten la unión entre macromoléculas que forman parte de la matriz extracelular y la célula, entre esas macromoléculas proteoglicanos y colágeno, características importantes: una molécula tremendamente estable difícil de romper por la presencia de esos puentes disulfuros presente entre ellos.



Otra estructura, otra glicoproteína: La Laminina está constituida por 7 tipos distintos y que también dentro de su estructura presenta dominios globulares que permiten la adhesión con proteoglicanos y con la célula en particular, presenta uniones gap, algunos tipos de colágeno o glicosaminoglicanos.



Tenascina C: Otra proteína de unión similar al colágeno tipo IV, la unión entre ellas que es a través de puentes disulfuros, también con dominios globulares que permiten la unión no tan solo de macromoléculas orgánicas sino también sirven de soporte a tejidos mineralizados, en el caso de la dentina permite la unión de este tejido al tejido pulpar.



Trombospondina: Una especie que está presente tanto en la matriz extracelular también se puede encontrar como glicoproteína en la saliva, es una glicoproteína que tiene como característica principal sitios que permiten la unión directa de calcio iónico a su estructura por lo tanto los mecanismos de adhesión no son tan solo de tipo de enlaces covalentes entre estas glicoproteínas y los demás componentes de la matriz extracelular sino que también a partir de enlaces iónicos y la presencia de cargas permite la comunicación entre células a través de esas cargas eléctricas.

¿Qué es lo que ocurre en un tejido si la matriz extracelular no se puede unir a la célula? No tenemos una estructura definida ni estable, si los sitios de los componentes de esa matriz extracelular no son viables de unirse a la célula, la célula secreta integrinas que permiten la unión entre la célula y la macromolécula de la matriz extracelular. Es como una suerte de anclaje entre la matriz y la célula, entre la pared celular y la MEC. Estos sitios activos, formados por un dominio globular alfa y uno beta permiten la unión con la matriz extracelular, dependiendo del tipo de componente presente en la matriz extracelular. Normalmente cuando se producen entrecruzamientos de cadena que bloquean los sitios activos de las macromoléculas de la matriz extracelular es cuando participan estas moléculas secretadas por las células para favorecer la unión entre la matriz y la célula.

Cuando nos referimos a integrinas, nos referimos a dos, un conjunto de dos especies que están unidas entre sí: integrina beta y alfa, que permiten la unión entre la pared celular y la matriz extracelular. Glicoproteínas presentes normalmente en nuestra matriz extracelular: elastina, fibronectina, laminina, con sus respectivas funciones.  Elastina: Facilita el estiramiento de la elasticidad al tejido 

Fibronectina: Principal función, adhesión celular, mediadora entre los odontoblastos y las fibras extracelulares



Laminina: Media la unión y la diferencia del estado de las células epiteliales



Osteocalcina: no la mencionamos, no la mostramos pero vamos a hablar un poco mas delante de la osteocalcina cuando hablemos de formación del tejido dentario



Tromboposdina: renovación de tejidos, eso principalmente por la formación de sitios receptores del calcio



Tenascina: Participa en la formación de matrices mineralizadas, no tan sólo en la formación de tejido dentario, sino también en la formación del sistema óseo



Integrina: receptores de adhesión



Colágeno: Aquitectura de los tejidos.

En el fondo qué tenemos en la matriz extracelular: distintas macromoléculas que las podemos clasificar en dos tipos: Glicoproteínas y proteoglicanos. Glicoproteínas encargadas en la unión del tejido; Proteoglicanos encargado del equilibrio iónico de ese organismo. De estas especies, las má...