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
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Bioquímica de la piel y mucosas- Citación 5 - UBAodon.uba.ar/uacad/bioquimica/docs/bio_piel_mucosas.pdf · Funciones de la piel ... Los dominios Amino y Carboxilo Terminal, no poseen
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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)
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