Matriz Extracelular, Ejercicios de Biología Celular

¡Descarga Matriz Extracelular y más Ejercicios en PDF de Biología Celular solo en Docsity! MATRIZ EXTRACELULAR ¿Qué es? Durante los anteriores temas hemos estudiado el interior de las células, hemos llegado hasta la membrana plasmática. Sin embargo, hay que tener la idea de que las células no son elementos aislados; no hay células sueltas aunque lo parezca. En la sangre, parece que las células están sueltas, circulando en el plasma sanguíneo. Da la sensación de que son independientes entre sí pero no es así. Las células se unen, se asocian entre sí para formar los tejidos. CÉLULAS -> TEJIDOS (Células se unen con la finalidad de realizar una misma función entre todas) -> ÓRGANOS (Conjunto de tejidos que se han asociado para realizar una única función) Ejemplo del aparato digestivo: Formado por una serie de órganos que da lugar a un aparato. A su vez, es un conjunto de tejidos que entre todos realizan una función, la cual es la digestión del alimento. En un órgano, tengo un conjunto de células organizadas para desarrollar una función. NO EXISTEN CÉLULAS AISLADAS. ¿Cómo se asocian entre sí las células? ¿Cómo se disponen en el espacio y se organizan para formar los tejidos? Se colocan y forman un tejido. Lo que ocurre es que entre esas células que se han asociado no puede existir la “nada”, el vacío, tiene que existir algo que las una. Entre medias de esas células hay matriz extracelular. La matriz extracelular es un elemento que vamos a encontrar entre las células. Para saber lo que es, tenemos que pensar en dos cosas: 1. Las células son seres vivos, necesitan oxígeno, nutrientes y además necesitan eliminar sustancias (catabolitos, co2, etc.). Todas las células consiguen ese oxígeno y eliminan esas sustancias de desecho a partir de un único elemento que es la sangre. La sangre estará dentro de los vasos sanguíneos. Todas las células del organismo deben estar conectadas con dichos vasos. Esto resulta imposible, por lo que esa matriz extracelular va a tener que tener una característica: PERMITIR LA DIFUSIÓN DE ESOS GASES, NUTRIENTES Y CATABOLITOS ENTRE LAS DISTINTAS CÉLULAS Y LOS VASOS SANGUÍNEOS. 2. Un órgano no es una bolsa de canicas (las células no se pueden disponer como quieran, tienen que estar perfectamente distribuidas dentro de ese tejido o dentro de ese órgano). Ese tejido u órgano debe tener una cierta consistencia. Si cogemos dichos órganos no se deshacen ni se desparrama porque tienen un esqueleto interno que les aporta una cierta consistencia. Esa consistencia también la confiere la matriz extracelular. CIERTA CONSISTENCIA Al final, la matriz extracelular va a estar constituida por dos elementos: 1. SUBSTANCIA FUNDAMENTAL AMORFA. 2. FIBRAS (DEL TEJIDO CONJUNTIVO). Esa matriz extracelular en realidad es uno de los componentes de uno de los tejidos que hay en el cuerpo (tejido conjuntivo o conectivo). El tejido conjuntivo es la matriz extracelular más unos tipos de células (fibroblastos, macrófagos, leucocitos, etc.). ¿Qué tipos de fibras tenemos en el cuerpo? Tres tipos de fibras: 1. FIBRAS DEL TEJIDO CONJUNTIVO. Son moléculas, estructuras moleculares. 2. FIBRAS MUSCULARES. Son células completas, células muy largas, y por ser tan largas y delgadas se les llama fibras. 3. FIBRAS NERVIOSAS. Son prolongaciones celulares. NUNCA se puede decir fibras a secas, porque se da a entender que hablas de las fibras del conjuntivo. Luego, hay que especificar de qué tipo. ESTUDIO DE LOS DIFERENTES ELEMENTOS SUBSTANCIA FUNDAMENTAL AMORFA. Es un gel muy hidratado, tiene mucha agua, a través del cual difundirán el oxígeno, los catabolitos, las sustancias de desecho entre la sangre y las células. Esta sustancia fundamental amorfa está constituida por agua, por sales y por tres tipos moleculares de muy importantes: • PROTEOGLUCANOS. • GLUCOSAMINOGLUCANOS. • GLUCOPROTEÍNAS MULTIADHESIVAS. 1. PROTEOGLUCANOS. Son el elemento principal, más abundante e importante de la sustancia fundamental amorfa. Moléculas constituidas por una cadena polipeptídica sobre el cual se unen de forma covalente y de forma perpendicular en el espacio unas moléculas de glucosaminglucanos (segundo componente importante de la sustancia fundamental amorfa). Los proteoglucanos son moléculas cargadas, además de fijar cationes van a fijar grandes cantidades de agua por eso la substancia fundamental amorfa es acuosa. Gracias a esa agua, ella tiene la característica de permitir la difusión entre las células y la sangre. Son los proteoglucanos los que van a fijar el agua para que no se escape, y tenga un vehículo de transmisión y me permite la transmisión de las sustancias. El ácido hialurónico de las cremas, es un proteoglucano que fija agua y entra en la piel. Aumenta la cantidad de los proteoglucanos y se hidrata más, se dilata y “te van a desaparecer las arrugas”. Algunos de los proteoglucanos que vamos a tener: Agrecano, decorina, sindecano, versicano. -AGRECANO. Proteoglucano que se encuentra en el cartílago. Es una molécula muy grande que tiene unos 200 glucosaminglucanos. Esos glucosaminglucanos van a ser el condroitín sulfato y el queratán sulfato. -DECORINA. Tiene una sola molécula de glucosaminglucanos. Su función es la de estabilizar las fibras de colágeno porque establecen uniones entre esas fibras de colágeno y otras moléculas químicas que están en la substancia fundamental amorfa. Para que las fibras no se vayan, hay moléculas químicas que forman puentes entre ellas y otras moléculas. -SINDECANO. Proteoglucano transmembrana. Participa en algunas funciones como la migración y la diferenciación. ellas; de una hilera a la otra, las hileras se han desplazado aproximadamente ¼ de la longitud de la otra. Va a haber zonas donde se encontrarán grandes espacios y otras zonas más pequeñas donde no hay espacios. El citrato de plomo se acumula en las zonas con gran espacio, mientras que en las zonas pequeñas con menor espacio, hay plomo de un tono más claro. Lo que se ha visto es que cada molécula de colágeno está formado por tres cadenas polipeptídicas llamadas cadenas alfa. Están enrolladas en espiral, se han encontrado 42 tipos de cadenas alfa. También, se han encontrado 28 tipos de colágeno que se numeran mediante números romanos del I al XXVIII. Cada tipo de colágeno será específico de una clase de colágeno diferente atendiendo a sus características estructurales y de disposición en diferentes partes del cuerpo o diferentes tejidos. Sólo citaremos 4: 1. COLÁGENO FIBRILAR. Es el que forma haces, el que va a conferir esa característica de resistencia al resto de los tejidos. Encontraremos colágeno de tipo I, II, III, V y XI. No tienen por qué estar todos siempre, pero los colágenos de clase fibrilar tendré algunos o todos de esos tipos. 2. COLÁGENO ASOCIADO A FIBRILLAS. Tiene la función de engarzar las fibrillas que forman las fibras de colágeno con la matriz extracelular. Para que se queden estáticas y fijas dichas fibras, aparece este colágeno que las engarza con proteoglucanos de la sustancia fundamental amorfa. Son más numerosos, nombraremos sólo a los de tipo XX, XXI y XXII. 3. COLÁGENO TRANSMEMBRANA. Lo encontramos en los desmosomas, el cual es de tipo XIII y el tipo XVII aparece en los hemidesmosomas. 4. COLÁGENO FORMADOR DE LÁMINAS BASALES. Son los tipos de colágeno que se encuentran en las láminas basales, que son de tipo IV, VI y VII. Una lámina basal es un conjunto de moléculas que tienen una ultraestructura muy definida y tienen la función de separar los tejidos epiteliales del resto de los tejidos del cuerpo. Siempre que haya un tejido epitelial habrá una lámina basal. Sólo se ven al microscopio electrónico. BIOSÍNTESIS DEL COLÁGENO En los ribosomas del retículo endoplasmático rugoso, se van a sintetizar las cadenas alfa, pero de una longitud mayor de la normal por lo que se van a sintetizar las denominadas procadenas alfa. A continuación, estas procadenas alfa, lo que van a hacer ahora es introducirse en las cisternas de ese retículo endoplasmático rugoso. a. En primer lugar, ocurre la adición de grupos sacáridos porque el colágeno es una glucoproteína. b. Lo último que ocurrirá prácticamente es la formación de la triple hélice que se denomina como el tropocolágeno. El tropocolágeno está en esas cisternas, y pasa al aparato de Golgi, de allí pasará a una serie de vesículas de exocitosis y mediante esas vesículas de exocitosis pasará al espacio extracelular o intercelular. En ese espacio extracelular ocurrirán dos cosas también: a. Ese tropocolágeno pasará a colágeno mediante la acción de la enzima tropocolágeno peptidase, que corta los extremos que sobran a la cadena de tropocolágeno para que quede el colágeno. b. Las moléculas de colágeno van a constituir las fibrillas de las fibras colágenas. Las células encargadas de constituir las fibras colágenas son los fibroblastos, hacen todo esto anterior. Pero la última fase, se da fuera de la célula pero se da en unas oquedades de la membrana plasmática, que son como una pequeña invaginación. Allí se polimerizan y forman las fibrillas colágenas. DEGRADACIÓN DEL COLÁGENO En el cuerpo humano todos los tejidos se están renovando continuamente, el envejecimiento consiste en que fallan los mecanismos genéticos para esa renovación. Es la base del envejecimiento, que es un fallo o supresión de los procesos de renovación de los tejidos, de las células y de los componentes celulares. Las fibras se desgastan por lo que hay que sustituirlas. Hay que quitar en primer lugar lo que está en malas condiciones para renovarlas, lo que se conoce como la degradación de las fibras del colágeno. 1. DEGRADACIÓN PROTEOLÍTICA. Se desarrolla fuera de las células y lo va a desarrollar un conjunto de enzimas que son las llamadas metaloproteinasas de la matriz. Estas metaloproteinasas de la matriz, como las colagenasas, gelatinasas, etc. lo que hacen es disolver. Van a ser sintetizadas y segregadas por algunas células como por ejemplo los macrófagos, los monocitos, los neutrófilos. Las células tumorales han aprendido a sintetizar esas enzimas y hacerse hueco en el tejido conjuntivo para seguir avanzando. 2. DEGRADACIÓN FAGOCÍTICA. La van a llevar a cabo sobre todo los macrófagos. Algunos fibroblastos tienen también esta función de degradación de las fibras colágenas. • FIBRAS RETICULARES. Cuando se observan al microscopio óptico se ve que son más delgadas que las fibras de colágeno, miden entre 0.5-2 micras de diámetro. Las fibras reticulares son una especie de hilos, que forma unas redes tridimensionales (como la de un pescador) y no haces como las colágenas. Se tiñen con sales de plata y la técnica de PAS. Las fibras reticulares tienen la función de conferir consistencia mecánica al tejido donde esté. Embriológicamente, el mesénquima (tejido conjuntivo embrionario) encontraré fibras reticulares, pero cuando se transforma en tejido conjuntivo son sustituidas por fibras colágenas. Tras el nacimiento de la persona, quedan fibras reticulares en ciertos lugares como alrededor de los adipocitos (células de la grasa blanca y parda), alrededor de las fibras musculares lisas (para sujetarlo y dar consistencia), las encontraré también en órganos macizos (formado por un conjunto de células que necesitan asentarse), en las glándulas como el hígado. Hay un esqueleto que se llama estroma y está formado por fibras reticulares. También en los órganos linfoides y los órganos hematopoyéticos. Hay un estroma que es un esqueleto y un parénquima. Estas fibras reticulares son sintetizadas por diversos tipos celulares que reciben el nombre de células reticulares o reticulocitos, y en el resto de los órganos macizos las formarán los fibroblastos. Las fibras reticulares químicamente son idénticas al colágeno tipo III, diferenciándose tan solo en el tamaño de sus fibrillas, y en las relaciones que tienen esas fibrillas con los proteoglucanos que las estabilizan. • FIBRAS ELÁSTICAS (Y LÁMINAS ELÁSTICAS). Son las más delgadas de todas porque miden entre 0.2-1 micra de diámetro. Son fibras que poseen ramificaciones y tienden a formar redes. Las fibras elásticas confieren elasticidad al tejido u órgano donde se encuentran (aparecen en las arterias elásticas). Cuando abundan en los tejidos, en fresco dan un color amarillento, como por ejemplo el ligamento amarillo de la columna vertebral. Cuando las estudio al microscopio óptico, se utiliza el tinte orceína que tiñe específicamente el tejido elástico de color rojo. Estas fibras elásticas están constituidas por dos elementos: a. MICROFIBRILLAS. Son fibrillas muy pequeñas. Van a estar constituidas por diferentes proteínas pero sobre todo por la proteína fibrillina que es la proteína más importante que aparece. Para formar la fibra elástica las microfibrillas se disponen en hileras, poseen ramificaciones. Esas hileras van a estar embebidas en una matriz amorfa que estará formada por la proteína elástica. b. ELASTINA. Proteína soluble que embebe las microfibrillas para formar las fibras elásticas. Hay ocasiones en que las microfibrillas se disponen formando esa estructura sin elastina, a esa estructura se le denomina como fibras de oxitalán. Son fibras elásticas pero que solo tienen microfibrillas, no tienen elastina. Aparecen en el ojo, en los dientes, etc. Las láminas elásticas, son sábanas y una fibra elástica es un hilo. Están constituidas exclusivamente por elastina, son estructuras aplanadas, extendidas y están constituidas exclusiv amente por elastina. Están en las paredes de las arterias.