BIOSÍNTESIS DE COLÁGENO
El siguiente apartado pretende dar una reseña sobre la síntesis y función de una de las proteínas de mayor importancia anatómica, biológica e histológica del cuerpo humano, hablamos del colágeno.
Como sabemos, el destino de una proteína esta ya determinado en la secuencia del ADN que contiene la información para su síntesis o fabricación, hablamos de los genes. Entonces, toda proteína, en la medida que va siendo sintetizada en los ribosomas libres del citosol, presenta en su extremo amino terminal una secuencia que determina su destino , de acuerdo a su función, como en el caso de las proteínas de exportación, como el colágeno, elastina, fibronectina y fibras reticulares.
El colágeno es el mayor componente de las matrices extracelulares de los vertebrados. Representa casi el noventa por ciento de la porción fibrosa de este líquido extracelular. Es una proteína de alto peso molecular, insoluble en agua y solventes polares, y su función esta relacionada con la resistencia a las tensiones y tracciones que pueden experimentar diferentes tejidos. Tal es el caso del tejido óseo, cuyo contenido de colágeno tipo tres es extraordinariamente abundante en comparación con otro tipo de tejidos. Aun así, es bueno recordar que todos los tejidos básicos del ser humano poseen como componente mayoritario de la porción fibrosa de la matriz extracelular a esta proteína fibrosa. Se ha podido determinar la existencia de casi veinte tipos de colágeno diferentes, según el tipo de tejido que se aísle para su estudio. Dichos tipos o grupos de colágeno, se enumeran con números romanos del I al XX.
La estructura básica del colágeno es una triple hélice denominada tropocolageno (ver imagen en anexo). Dicha triple hélice, como su nombre indica, esta formada por tres cadenas polipeptidicas apoyadas una sobre otra. En cada cadena abundan los aminoácidos PROLINA, LISINA Y GLICINA. De hecho uno de cada tres aminoácidos de cada cadena polipeptídica del tropocolageno es GLICINA. Entonces la secuencia X- PROLINA-GLICINA, se repite constantemente en esta triple hélice, donde X puede ser cualquier aminoácido. Es importante volver a remarcar que la LISINA también puede ser un aminoácido importante de cada cadena del tropocolageno. Si analizamos la disposición de estos aminoácidos en cada cadena, veremos que la PROLINA/LISINA, tienden a ubicarse en los extremos, mientras que la glicina suele tener una ubicación mas central. Ya analizaremos cual es la razón de esta disposición.
Biosíntesis del colágeno
Como sabemos, el destino de una proteína esta ya determinado en la secuencia del ADN que contiene la información para su síntesis o fabricación, hablamos de los genes. Entonces, toda proteína, en la medida que va siendo sintetizada en los ribosomas libres del citosol, presenta en su extremo amino terminal una secuencia que determina su destino , de acuerdo a su función, como en el caso de las proteínas de exportación, como el colágeno, elastina, fibronectina y fibras reticulares.
El colágeno es el mayor componente de las matrices extracelulares de los vertebrados. Representa casi el noventa por ciento de la porción fibrosa de este líquido extracelular. Es una proteína de alto peso molecular, insoluble en agua y solventes polares, y su función esta relacionada con la resistencia a las tensiones y tracciones que pueden experimentar diferentes tejidos. Tal es el caso del tejido óseo, cuyo contenido de colágeno tipo tres es extraordinariamente abundante en comparación con otro tipo de tejidos. Aun así, es bueno recordar que todos los tejidos básicos del ser humano poseen como componente mayoritario de la porción fibrosa de la matriz extracelular a esta proteína fibrosa. Se ha podido determinar la existencia de casi veinte tipos de colágeno diferentes, según el tipo de tejido que se aísle para su estudio. Dichos tipos o grupos de colágeno, se enumeran con números romanos del I al XX.
La estructura básica del colágeno es una triple hélice denominada tropocolageno (ver imagen en anexo). Dicha triple hélice, como su nombre indica, esta formada por tres cadenas polipeptidicas apoyadas una sobre otra. En cada cadena abundan los aminoácidos PROLINA, LISINA Y GLICINA. De hecho uno de cada tres aminoácidos de cada cadena polipeptídica del tropocolageno es GLICINA. Entonces la secuencia X- PROLINA-GLICINA, se repite constantemente en esta triple hélice, donde X puede ser cualquier aminoácido. Es importante volver a remarcar que la LISINA también puede ser un aminoácido importante de cada cadena del tropocolageno. Si analizamos la disposición de estos aminoácidos en cada cadena, veremos que la PROLINA/LISINA, tienden a ubicarse en los extremos, mientras que la glicina suele tener una ubicación mas central. Ya analizaremos cual es la razón de esta disposición.
Biosíntesis del colágeno
ETAPA INTRACELULAR
• En el RER se produce la síntesis de cada cadena que formará al tropocolageno, además de las maduraciones estándar que ocurren en esta endomembrana.
• En el aparato de golgi, además de la maduración característica que ocurre en esta organela, se producirá la hidroxilacion de la PROLINA Y la LISINA, que como habíamos mencionado, se encontraban en los extremos de la cadena. Al hidroxilar estos aminoácidos se conforman; la HIDROXIPROLINA y la HIDROXILISINA. Estos aminoácidos, ahora cargados de grupos oxhidrilos, son esenciales para el mantenimiento de la estructura en triple hélice. Tal es así, que la falta de hidroxilacion llevaría a una inestabilidad de la molécula de tropocolageno, por lo tanto del colágeno, y entonces, desencadenaría una inestabilidad y fragilidad en todos los tejidos del cuerpo, principalmente los huesos, arterias y piel. Este procesamiento de hidroxilacion depende de acido ascórbico, o también llamado vitamina C. Este ultimo punto es sumamente interesante, la falta de vitamina c, entonces, puede desencadenar fragilidad ósea, hemorragias intermitentes y debilidad en la piel. La carencia de acido ascórbico, con toda la sintomatología mencionada, se denomina ESCORBUTO.
• Finalmente, cuando las moléculas de tropocolageno terminan su maduración intracelular, abandonan la célula por el proceso de exocitosis constitutiva. Aquí, en la matriz extracelular, continuará el proceso de biosíntesis.
ETAPA EXTRACELULAR
• Las moléculas de tropocolageno se ensamblan por uniones covalentes, puentes de hidrogeno y fuerzas de vander waals, formando las microfibrillas de colágeno.
• Las microfibrillas de colágeno, se ensamblan entre si, mayoritariamente por uniones de carácter débil, para formar las fibrillas de colágeno.
• Estas fibrillas van a ensamblarse también, unas sobre otras para formar, finalmente las fibras de colágeno.
Estas fibras de colágeno pueden disponerse formando redes, manojos paralelos o azarosamente, según el tipo y el tejido analizado. Para terminar, permítaseme mencionar que las células encargadas de secretar colágeno constitutivamente hacia la matriz extracelular, reciben el nombre de FIBROBLASTOS; células mayoritarias en la mayoría de los tejidos del cuerpo humano.
Dejaré, solo a modo ilustrativo, un cuadro con la ubicación de los diferentes tipos de colágeno en el ser humano.
• Colágeno tipo I: Se encuentra abundantemente en la dermis, el hueso, el tendón, la dentina y la córnea. Se presenta en fibrillas estriadas de 20 a 100 nm de diámetro, agrupándose para formar fibras colágenas mayores. Sus subunidades mayores están constituidas por cadenas alfa de dos tipos, que difieren ligeramente en su composición de aminoácidos y en su secuencia. A uno de los cuales se designa como cadena alfa1 y al otro, cadena alfa2. Es sintetizado por fibroblastos, condroblastos y osteoblastos. Su función principal es la de resistencia al estiramiento.
• Colágeno tipo II: Se encuentra sobre todo en el cartílago, pero también se presenta en la córnea embrionaria y en la notocorda, en el núcleo pulposo y en el humor vítreo del ojo. En el cartílago forma fibrillas finas de 10 a 20 nanómetros, pero en otros microambientes puede formar fibrillas más grandes, indistinguibles morfológicamente del colágeno tipo I. Están constituidas por tres cadenas alfa2 de un único tipo. Es sintetizado por el condroblasto. Su función principal es la resistencia a la presión intermitente.
• Colágeno tipo III: Abunda en el tejido conjuntivo laxo, en las paredes de los vasos sanguíneos, la dermis de la piel y el estroma de varias glándulas. Parece un constituyente importante de las fibras de 50 nanómetros que se han llamado tradicionalmente fibras reticulares. Está constituido por una clase única de cadena alfa3. Es sintetizado por las células del músculo liso, fibroblastos, glía. Su función es la de sostén de los órganos expandibles.
• Colágeno tipo IV: Es el colágeno que forma la lámina basal que subyace a los epitelios. Es un colágeno que no se polimeriza en fibrillas, sino que forma un fieltro de moléculas orientadas al azar, asociadas a proteoglicanos y con las proteínas estructurales laminina y fibronectina. Es sintetizado por las células epiteliales y endoteliales. Su función principal es la de sostén y filtración.
• Colágeno tipo V: Presente en la mayoría del tejido intersticial. Se asocia con el tipo I.
• Colágeno tipo VI: Presente en la mayoría del tejido intersticial. Sirve de anclaje de las células en su entorno. Se asocia con el tipo I.
• Colágeno tipo VII: Se encuentra en la lámina basal.
• Colágeno tipo VIII: Presente en algunas células endoteliales.
• Colágeno tipo IX: Se encuentra en el cartílago articular maduro. Interactúa con el tipo II.
• Colágeno tipo X: Presente en cartílago hipertrófico y mineralizado.
• Colágeno tipo XI: Se encuentra en el cartílago. Interactúa con los tipos II y IX.
• Colágeno tipo XII: Presente en tejidos sometidos a altas tensiones, como los tendones y ligamentos. Interactúa con los tipos I y III.
• Colágeno tipo XIII: Es ampliamente encontrado como una proteína asociada a la membrana celular. Interactúa con los tipos I y III.
Aquí dejo el link con la imagen anexa.
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8 comentarios:
Hola buenas noches queria saber si tenian publicado los resultados de los choice de biologia celular 54 que dio pablo?. gracias
hola pablo! soy flor de junin del turno 18 a 21 y ayer rendi biologia celular libre y aprobee! no lo podia creer y dos amigas mas q iban al curso tmb aprobaron!
muchas gracias por todo sos un gran profesor y explicas muy bien, es mas yo nunca la habia cursado y en este mes y medio entendi todo, muchas gracias! un besoo.flor.
Hola Pablo soy Jennifer, la de rulitos (la que siempre preguntaba) del curso del junin de 18 a 21 aprobee con 7 asique estoy mas que contentaa, muchaaaaas gracias por todo de verdad, sos muy buen profesor, es mas el final que nos diste el lunes era mas jodido que el parcial.
Ahora estoy con el tema de las materias de cuantas y en cuales asique te dejo mi mail para que me recomiendes si podes (jenny-hoffmann@hotmail.com) muchas gracias de nueevo!
hola pablo soy maría, del curso de 6 a 9 aunque también iba bastante al de 2 a 5 para escuchar algunas clases dos veces, rendí el martes biología libre y aprobé con siete, la verdad el exámen se me hizo muy fácil y el oral fue un par de preguntas superficiales sobre las que me había equivocado, no duró ni cinco minutos y me mantuvieron la nota del escrito.
muchas gracias por la dedicación y la paciencia.
el viernes me anoté en la carrera pero no me deja anotarme en las materias porque no sé cuál es mi número de LU, me dijeron que es mi dni y probé y no me deja, si sabés y no es molestia me gustaría saber como es, mi mail es marupiekar@hotmail.com
beso!
Hola Pablo soy Carolina q cursaba de 6 a 9 y estaba en final directo. Era para avisarte q me fue bien, me saque un 6. Asique muchas gracias por todo, me re sirvieron tus clases. Sos muy buen profesor!
un beso.
Hola Pablo, yo rendi el parcial de Junin hoy a las 2 de la tarde, cuando llegue a mi casa me di cuenta que me quede con la grilla corregida, como hago?
hola natalia, traete la grilla la proxima clase que tengas o cuando puedas acercarte al instituto dejala en recepcion y explicales que las chicas de recepcion te la van a recibir.
saludos
Hola pablo, mi nombre es kmil y soy estudiante de medicina
el post esta muy bueno muchas gracias pero es muy básico.
Esta bueno como para orientarse.
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