bioquímica de la piel y mucosas- citación 5 -...
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Cátedra de Bioquímica General y Bucal, Facultad de Odontología de la
Universidad de Buenos Aires
Citación 5- Año 2011
Bioquímica de la piel y mucosas
BIOQUIMICA DE LA PIEL
• queratina
• melanina
• elastina
Funciones de la piel• Impide daño por radiaciones UV en los tejidos subya-
centes (melanina).
• Amortigua fuerzas mecánicas gracias a su tejido adiposo y conectivo
• Barrera de ingreso de sustancias químicas nocivas y de microorganismos
• Termorregulación y respuesta inflamatoria a través de su red vascular.
• Mediadora de las influencias del medio sobre el organismo.
PIEL 3 capas
1) Epidermis
- estrato córneo
- capas de Malpighi: queratinocitos (80%)
melanocitos (5-10%)
células de Langerhans (5-10%)
2) Dermis: tejido conectivo
células (fibrobl, macróf, linfoc, mastoc, etc)
sustancia intercelular: fibras + sust fundamental
Vasos sanguíneso y lifáticos
3) Panículo adiposo o tejido subcutáneo:
tejido conectivo, abundantes adipocitos
TEJIDO CONJUNTIVO
Pocas células
Matriz extracelular abundante
Rica en colágeno y elastina (polímeros)
RESPUESTA A LAS TENSIONES
TEJIDO EPITELIAL
Células estrechamente unidas
Matriz extracelular escasa (lámina basal)
Filamentos intracelulares proteicos anclados a
proteínas transmembrana
PROTECCIÓN
DIFERENCIAS ESTRUCTURALES Y FUNCIONALES
Contactos intercelulares
Adhesión célula-célula y célula-matriz
1. Desmosomas(filamentos intermedios)
2. Hemidesmosomas(filamentos intermedios)
3. Uniones estrechas
Uniones de anclaje
Desmosomas
Los desmosomas son uniones célula-célula formadas por proteínas de adhesión asociadas al citoesqueleto de filamentos intermedios (intracelular). Mantienen la resistencia mecánica (Ej: la piel). Los desmosomas permiten el paso de sustancias entremedio de las células.
Hemidesmosomas
Los hemidesmosomas son uniones que mantienen las células epiteliales unidas a la membrana basal.
EPITELIOS DE PROTECCIÓN
• epidermis de la piel y estructuras relacionadas (uñas, pelos)
• epitelio gingival
• epitelio oral
• mucosas en general
NO NECESARIAMENTE QUERATINIZADOS
SÍEpitelio gingival masticatorio
NOEpitelio gingival crevicularEpitelio mucosal alveolar
Escamas desprendidas de la superficie
Escamas queratinizadas
Cél. granulares
Cél. espinosas
Cél. basales
Lámina basal
Tejido conjuntivo de la dermis
Cél. basal en división
Cél. basal periférica pasando a la capa de cél. espinosas
CAPA EPIDERMICA DE LA PIEL EPIDERMIS:
� estrato córneo queratinocitos secos
α-queratina
� capa de Malpighi 80% de queratinocitos
�Capa basal o estrato germinativo división intensa
reemplazo de las superficiales que descaman
barrera de permeabilidadprotección mecánica
inmunidad inespecífica
DIVISIÓN Y MADURACIÓN DEL QUERATINOCITOCITO = 26 días
En porción superficial de epitelios queratinizados hay:
• Gránulos de queratohialina en citoplasma con:
Proteínas ricas en histidina y arginina: matriz
Proteínas ricas en cisteína: origen a queratina
Proteínas epidérmicas:
Fibrosas: queratinaNo fibrosas: enzimas
Queratinización:• Comienza en la capa de células basales capas malpighianas
• CISTEÍNA CISTINA, (S-S cruzados inter e intracatenarios)
• (en queratina de capas vivientes) (estrato córneo) más insoluble
• A medida que las células ascienden en la epidermis:
cesa la síntesis de nuevos filamentos
se produce un cambio de orientación de las fïbras (fascículos de fibrasse alinean en la superficie de la piel
las células viables se modifican: la membrana celular aumenta de espesor y una capa gruesa se deposita debajo de ella.
QUERATINIZACION
CONVERSION DE PROTEINAS INTRACELULARES HIDRATADAS
PROTEINAS INSOLUBLES, Ocupan casi toda la célula, lisis y pérdida de orga nelas
QUERATINIZACIÓN
• CAMBIO PRINCIPAL: Conversión de la proteína intracelular desde una estructura hidratada, compatible con la vida celular auna proteína muy insoluble
• ESTRATO CÓRNEO: Desaparecen núcleos, mitocondrias, ribosomas, etcy hay deshidratación, (del 70% al 10% )
• Membranas celulares se vuelven aún más gruesas
• La queratinización se acompaña de LISIS CELULAR
• Ambos procesos ocurren en la región donde las enzimas hidrolíticasestán más concentradas
FAMILIA DE LAS
α - QUERATINAS
�Familia de proteínas fibrosas del citoesqueleto (40 <PM< 70 kd)
�No exclusivas de piel (esófago, córnea)
�Helicoidales, organizadas en filamentos intracelulares intermedios (Ø:10 a 20 nm)
�Largas cadenas simples largas y delgadas α - hélice con cabeza aminoterminal y carboxilo terminal
�Dominio central: extensa región en α - hélice con secuencias (heptadas) repetitivas de AA
FORMA NATIVA:
α – QUERATINAS
Proteínas Fibrosas
Dominio Central
NH2+ COO-
Dominio α-héliceSecuencias en Heptada
Dominio Variables
Gly-His-Pro-Ty-Glu-Asp-Asn-----------------Gly-His- Pro-Ty-Glu-Asp-Asn-------------------Gly-His-Pro-Ty -Glu-Asp-Asn1 - 2 - 3 - 4 – 5 - 6 - 7-
Una heptada
NH2+ COO-
Dominio Central de la Proteína
Secuencias Heptadas de la Proteína
Queratinas
Vimentina
Proteínas de los Neurofilamentos
Lamininas Nucleares
1. La gran mayoría de las proteínas fibrosas poseen un dominio central de 310 aaque forma una larga α-hélice .2. Los dominios Amino y Carboxilo Terminal, no pose en α-hélice y son de estructura y tamaño variable.
Proteínas Fibrosas
Crecimiento del Filamento• La célula puede regular el crecimiento del
filamento, mediante la fosforilación de residuos de Serina en el extremo amino-terminal.
ATP ADP
PO-3
Modelo General de Ensamblaje de Proteínas Fibrosas
Dímero
Monómero
Tetrámero Antiparalelo
Dos tetrámeros Empaquetados Conjuntamente: protofilamento
8 Tetrámeros Empaquetados: filamento intermedio
Sección transversal de un cabello
α - hélice
2 cadenas unidas
protofilamento
protofibrilla
Filamento intermedio
células
ESTRUCTURA:
Monómero: α - hélice
Dímero:
2 cadenas α – hélice dextrógiras, enrolladas en forma paralela y
sentido levógiro interacciones entre cadenas
laterales no polares y puentes S-S
TetrámeroProtofilamento = 2 dímeros
en forma antiparalela: estructura no polarizada
Filamento intermedio 8 protofilamentos
PROCESO DE QUERATINIZACIÓN:
En los estratos espinoso y granuloso (zona de diferenciación) se producen procesos intracelulares
culminan con la aparición del estrato córneo (zona funcional).
OCURRE EN LOS QUERATINOCITOS
Citoplasma abundante en
filamentos de queratina
Conectan células adyacentes
indirectamente
Red rígida y flexible
SON INDISPENSABLES:
Citoqueratina
Queratohialina
Proteínas de refuerzo de membrana
Cuerpos laminares
Comienza en las células basales
sigue en las capas de Malpighi
se elaboran distintos polipéptidos
cambia de cisteína a cistina desde las basales al estrato córneo por puentes
disulfuro
cambio en propiedades fisicoquímicas
queratina más insoluble
CAMBIO PRINCIPAL DURANTE LA QUERATINIZACIÓN
CONVERSIÓN DE UNA PROTEÍNA INTRACELULAR
estructura hidratada
proteína insoluble
2 TIPOS DE QUERATINAS
Según su secuencia de AA:
1. de tipo I (ácidas)
2. de tipo II (neutras/básicas)
LOS HETERODÍMEROS forman filamentos
LOS HOMODÍMEROS no pueden formar filamentos
FILAMENTOS DE QUERATINA SON SIEMPRE
HETEROPOLÍMEROS
INSOLUBILIDAD
• elevada insolubilidad debida a la alta conc de AA hidrofóbicostanto en el interior como en la superficie de la proteína
• puentes disulfuro: importantes en la estabilidad de la molécula
ALTA RESISTENCIA
• debida al enrollamiento de varias cadenas helicoidales y a múltiples entrecruzamientos covalentes (ptes S-S) entre cadenas adyacentes
• son proteínas intracelulares• confieren resistencia a las estructuras que las contienen
QUERATINA MUY INSOLUBLE:
alta proporción de puentes S-S que unen cadenas diferentes
Aumenta la solubilidad y < Fuerza tensora
FAMILIA DE LAS
MELANINAS
MELANINA
• pigmentos de colores claros a negros
• sintetizado por los melanocitos
• se concentra en formaciones subcelulares: melanosomas
• localizados en las prolongaciones dendríticas de melanocitos
• fagocitados por los queratinocitos
COLORACION DE PIEL Y PELO
NÚMERO DE MELANOSOMAS
Y
EL CONTENIDO DE MELANINA (melanosomas) PRESENTE EN QUERATINOCITOS
REGULACIÓN NIVEL DE PIGMENTACIÓN
1. Genes
2. Exposición al sol
3. Hormonas hipofisarias: MSH y ACTH
MELANINAS: ESTRUCTURA
• estructura molecular compleja
• heteropolímeros formados por unidades de tipo indólico
• se sintetizan a partir de tirosina y algún otro AA como cisteína
tirosinasa•por acción de sobre tirosina
dopacromo tautomerasa
• Localización de la síntesis: MELANOSOMAS (interior de melanocitos)
•Se ven al microscopio óptico como partículas de color castaño
EUMELANINA
• en pieles oscuras
• color café a negro
• síntesis en melanocitos
• a partir de tirosina
• polímero al azar (indol)
• alto pM e insoluble
NO TODOS LOS PIGMENTOS OSCUROS SON DE MELANINA
FEOMELANINA
• en pieles claras
• color amarillo a castaño rojizo
• síntesis en melanocitos
• a partir de tirosina y cisteína
• desviación de la vía de síntesis de eumelaninas
Tirosinasa(Cu++)
tirosinasa
eumelanina
feomelanina
tirosina
DOPA
BIOSÍNTESIS DE EUMELANINA Y FEOMELANINA
FUNCION DE LA MELANINA
Protección de células subyacentes de las radiaciones energéticas
Ej: rayos ultravioletas de efecto mutágeno
MelanocitosSintetizan
TIROSINASASe incorpora a los
melanosomas
Síntesis de melanina
Secretan melanosomasen los queratinocitos que
se disponen en forma discreta o agregada
Única célula
MELANINA: vía morfológica y metabólica de la pigmentación
PIGMENTACION DE LA MELANINA
tirosinasa
Tirosina → DOPA→ melanina
piel
melanocito
melanosoma
CONSECUENCIA DEL TIPO DE AGREGACIÓN DE LOS MELANOSOMAS
PIEL NEGRA:
En los queratinocitos
• melanosomas grandes
• no agregados
PIEL BLANCA:
En los queratinocitos
• melanosomas pequeños
• agregados
• dentro de fagolisosomas
No se degradan Degradación por fosfatasa ácida y otras enz líticas
PATOLOGÍAS
Por malignificación de los melanocitos
melanomas
Defectos de biosíntesis
albinismo
DERMIS Y ELASTINA
DERMIS: confiere fuerza mecánica a la piel
• proteína fibrosa de gran resistencia a la tracción:COLÁ GENO presente en mayor cantidad
• proteína responsable de elasticidad:ELASTINA
• estructura compleja
• porción central de elastina polimérica e insoluble
• cubierta periférica de microfibrillasque favorecen el alineamiento de la tropoelastina (forma soluble de elastina)
•deposición de elastina provoca desplazamiento de las microfibrillas
MATRIZ EXTRACELULAR
ELASTINA ≠ FIBRA ELASTICA
proteína predominante
MICROFIBRILLAS SON PREVIAS A ELASTINA EN EL DESARROLLO DE LOS TEJIDOS
Otros componentes de microfibrillas
• MAGP: glicoproteína asociada a las microfibrillas
• Lisiloxidasas
• fibrillina (integridad de las fibras elásticas) (alteraciones: S. Marfán)
ELASTINA
•Proteína químicamente inerte
•Alto contenido de AA hidrofóbicos
•Alto contenido de glicina y prolina
•AA exclusivos: DESMOSINA E ISODESMOSINA
•Muy insoluble
•Tejido conectivo de piel
•Propiedades de extensibilidad y contracción
fibroblastosTejido conectivo
ESTRUCTURA BIOSÍNTESIS
• se sintetiza como monómero soluble = TROPOELASTINA ( 800 AA alta concentración hidrofóbicos y pobre en AA ácidos y básicos)
• pM 72000, contiene Lis, pero no Desmosina. 1/3 Gly 1/9 Prol
• se modifica post-translacionalmente (hidroxilación de algunas Pro)
• es empaquetada, se transfiere a la superficie celular y se secreta
• EXTRACELULARMENTE se produce el entrecruzamiento y ensamble: fibras próximas a la membrana
Formas que adopta
• Ligamentos elásticos: piel, pulmón
• Láminas concéntricas elásticas: aorta
• Tridimensional: cartílago elástico
1.- desaminación del grupo εεεε-amino de la LIS: lisil-oxidasa(Cu): alisina
Alisina+ alisina : aldolalisina
Alisina + Lisina:
Lisilnorleucina
4 cadenas laterales: uniones covalentes:desmosina
la interacción entre las lisinas de 4 moléculas de tropoelastina
da origen a la DESMOSINA (e isodesmosina)
y permite unir cadenas de tropoelastina en puntos específicos
Lisil oxidasa(Cu++)
Se generan estructuras que pueden estirarse
REVERSIBLEMENTE
en todas direcciones
DESMOSINA E ISODESMOSINA
Tropoelastina
• Dos segmentos α-héhice :
– largos hidrofóbicos (glicina, valina, prolina) de : prop. elásticas
– cortos: ricos en alanina y lisina: forman entrecruzamientos entre moléculas adyacentes
ESTADO DE REPOSOHebra plegada sobre sí misma
AL TENSIONAR LA FIBRA ELÁSTICAse induce el estiramiento de cada una de las hebras
se disponen paralelas entre sí
permanecen unidas sólo a nivel de las desmosinas
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