TEMA 4. MATRIU EXTRACELLULARLorganitzaci pluricellular dels vegetals i els animals va evolucionar de forma independent estructura dels seus teixits basada en principis diferents Animals: consumeixen altres ssers vius han de ser forts i gils han de tenir teixits que els permetin moures rpidament les cllules han de generar, transmetre forces i canviar de forma amb rapidesa Vegetals: sedentaris teixits ms o menys rgids (per la paret) i cllules dbils i frgils si no tenen estructura que les sostingui1. La matriu extracellular de les cllules animalsComplexa xarxa macromolecular que constitueix lespai extracellular (teixits). Els seus components sn localment secretats per la cllulaA. Funcions - estructural: forma de les cllules i teixits- regulaci processos cellulars: divisi, diferenciaci, migraci...- funcions especialitzades segons el teixitB. Components a. glucosaminoglucans (GAGs) polisacrid llarg format per disacrids (glcids) repetits: aminoglcid: N-acetilglucosamina o N-acetilgalactosamina cid urnic amb grups sulfat o carboxilat (crrega -) es troba unit covalentment amb protenes (formant proteoglucans) i protenes fibroses funci: resistir compressi i ocupar espais lliures es pleguen en compactes estructures globulars que adopten grans conformacions ocupant un gran volum relatiu a les seves masses, formant gels amb porus forta densitat de crregues - surten Na+ osmticament actius i fan que la matriu sinfli estructura rgida resistncia a forces compressives ocupen major part espai extracellular, fent de suport mecnic pel teixitb. Proteoglucans cadena lineal de pptid i GAG. El pptid, fabricat a la membrana dels ribosomes, viatja pel reticle endoplasmtic fins a laparell de golgi, on suneix als GAG funci- mantenir hidratat el medi i lespai intercellular- regular la secreci de protenes, com proteases i els seus inhibidors Immobilitza la protena acumulant aigua a prop del lloc on es forma i bloqueja la seva activitat i secreci Protegeix la protena de la degradaci proteoltica per allargar-ne la funcionalitat Alterant la concentraci de la protena pq sigui mes efectiva davant dels receptors de la superfcie cellular- regular el trnsit de molcules i cllules depenent de la seva mida i crrega a travs dels porus dels GAG proteogluc altres glucoprotenes : un dels costats de la cadena ha de ser de GAG fins 95% del pes de glcids tenen 1-60% pes glcids formen llargues cadenes lineals formen cadenes doligosacrids ramificades alguns proteoglucans formen part de la membrana i tenen el centre de la protena insertat a la bicapa lipdica o estan units a un lpid de la bicapa com a glucosilfosfatilnositol (GPI). Alguns daquests proteoglucans actuen com a co-receptors (collaboren amb els receptors de protenes de la superfcie cellular. Ex: sindecans) els GAG i proteoglucans es poden associar formant amplis complexes de polmers a la matriu: sindecans: proteoglucans amb el pptid insertat a la bicapa lipdica de moltes cllules, com les epitelials o els fibroblasts. Interaccionen la fibronectina de la superfcie cellular amb el citoesquelet i senyalitzen protenes de linterior de la cllula agregats dagrecan i cid hialurnic: molcules dagrecan (proteogluc) situades al cartleg que suneixen a lcid hialurnic (GAG) de lespai extracellular per formar agregats dagrecan tan grans com un bacteric. Protenes fibroses: es troben a les GAGsI. Estructurals: collagen en mamfers: 25% massa proteica total (pell, ossos, tendons) funci: proporciona resistncia a les forces tensores composici: 3 cadenes unides per ponts dH i enllaos covalents amb Lys formant triple hlix hidrogenat cada cadena pro- t uns 1000 aa, 3 aa per volta. Pro, estructura danell estabilitza conformaci dhlix a cada volta hidroxilisines + hidroxiprolines formen els ponts dH x estabilitzar la triple hlix. Gly proporciona lespai del centre cada 3 molcules. Com que s laa ms petit, permet formar la forma final de superhlix. Sntesi: cadenes pro- (sintetitzades a la membrana del reticle endoplasmtic i translocades cotraduccionalment) tenen senyal amino-terminal que condueix el pptid al RE i aa addicionals (propptids amb N- i C-terminals). Al reticle, hidroxilaci de Pro i Lys formaci hidroxiprolines i hidroxilisines glucosilaci hidroxilisines combinaci de 3 cadenes pro- per formar triples hlix hidrogenades (= procollagen) secreci a lexterior per vescules els enzims proteoltics eliminen els propptids terminals del procollagen la peptidasa hidrolitza el precursor (procollagen) per formar collagen fibrillar formaci de llargues fibrilles de collagen prop de la superfcie cellular per la tendncia del collagen a plegar-se en plecs profunds de la membrana formats per la secreci de vescules interacciona amb el citoesquelet (dna orientaci a les fibrilles) formaci dunions creuades fortes entre Lys o hidroxiLys del collagen donen estabilitat i resistncia en vertebrats shan trobat unes 40 tipus de cadenes , pero nomes unes 40 tipus de molcules de collagen collgens associat a fibrilles: estructura helicodal interrompuda per 1-2 dominis no helicodals curts ms flexibles que les fibrilles del collagen no perden els propptids terminals no poden formar fibrilles (no es poden ajuntar entre ells) es colloquen a la superfcie de fibrilles formades pel collagen fibrillar es creu que interaccionen entre ells i amb altres macromolcules de la matriu funci determinant en lorganitzaci de les fibrilles de la matriu. Collgens formadors de xarxes: Collagen tipus IV (lmina basal) formen estructures ms rgides A la pell dels mamfers formen una estructura correctament encaixada que pot resistir tensions de mltiples direccions Ex: muscle, teixit epitelial...

Elastina Protena hidrofbica duns 750 aa molt rica en Pro i Gly (=collagen). No glucosilada (collagen). T hidroxiprolines, per no hidroxilys. Es troba a la matriu La ms abundant en les artries. Ex: 50% pes en sec de lartria aorta Formaci: la tropoelastina (precursora) es secreta a lespai extracellular i suneix a les fibres elstiques properes a la membrana les molcules de tropoelastina formen uns enllaos creuats entre les seves Lys, formant una xarxa extensa de fibres delastina i lmines. Funci: donar elasticitat al collagen i prevenir el seu trencament Composici: formada per dos tipus de segments curts que salternen al llarg de la cadena de polipptids:a. hidrofbics: proporcionen elasticitatb. helicodals: rics en Ala i Lys formen enllaos creuats amb altres molcules elastina + microfibrilles = glucoprotenes (ex. Fibrilina), essencial per formar fibres elstiquesII. adhesives protenes amb mltiples dominis duni especfica a altres molcules de la matriu o a receptors de la superfcie cellular funcions- organitzar altres components de la matriu- unir les cllules a la matriu- ajudar a la migraci cellular- contribuir a la forma cellular fibronectina Dmer: polmer format per 2 molcules idntiques composici: glucoprotena llarga Dmer format per 2 subunitats llargues unides per ponts disulfur a lextrem. Les 2 cadenes sn semblants, per no idntiques (mateix gen, per tradudes a partir de diferents ARN-m). Cada cadena t uns 2500 aa i es doblega formant 5 o 6 dominis, cada un especialitzat en la uni duna molcula concreta o cllula Dominis separats per regions de polipptid flexible les fibrilles de fibronectina properes a membrana o superfcie fibroblasts salineen per interaccions amb filaments dactina intracellulars (a partir de protenes integrals de membrana). La contracci de lactina i la miosina del citoesquelet empeny la fibronectina creant una tensi les fibrilles sestiren exposant una part amagada de molcules de fibronectina lactina del citoesquelet promou la polimeritzaci i uni de la matriu laminina glucoprotena formada per 3 polipptids (, , ) units per ponts disulfur formant una estructura asimtrica entrecreuada. Cada cadena t 1500 aa aprox sassocia a altres protenes (collagen, fibronectina, proteogluc...) Fa uns 120 nm de longitud i forma part de la lmina basal (travessa totes les capes) Funci: subjectar les cllules epitelials a la lmina basal (t llocs duni per associaci a integrines)2. Comunicaci cllula-matriu extracellular Integrines: protenes receptores transmembranals que uneixen la matriu i el citoesquelet. Permeten que la cllula controli des de dins els llocs duni. Activen i tradueixen els senyals intercellulars Poden induir a respostes globals de la cllula (inclosos canvis en lexpressi dels gens) Les integrines i els senyalitzadors convencionals cooperen sovint per promoure el creixement, la supervivncia i lexpansi de la cllula citoesquelet: interacci entre matriu i citoesquelet recproca els filaments dactina intercellulars interaccionen amb les fibrilles de fibronectina exerceixen forces que orienten les macromolcules que la cllula secreta a la matriu aquestes macromolcules organitzen el citoesquelet de les cllules amb qu estan en contacte la matriu duna cllula pot crear una llarga escala destructures orientades duna cllula a laltra3. Malalties relacionades amb la matriu extracellular Osteognesi imperfecta malaltia hereditria del teixit connectiu afecta a ossos, orella interna, esclertiques, tendons, lligament i pell. Produda per una mutaci al gen collagen tipus I. Si es greu pot provocar mort perinatal. Si es lleu, fragilitat ssia i tendons dbils Condrodisplsies provocada per mutaci gen collagen tipus II. Provoca alteracions al cartlag (deformitats en ossos i articulacions enanisme) Sndrome de Ehler-Danlos: Provocada per mutaci gen collagen tipus III. Provoca fragilitat pell i vasos sanguinis i articulacions hipermbils Sndrome de Marfan Malaltia del teixit connectiu Afecta esquelet, pulmons, ulls, cor i vasos sanguinis Provocada per un defecte en el gen que fabrica les fibrilles Escorbut: Provocada per deficincia vitamina C (cid ascrbic) ala dieta. Provoca inhibici hidroxilaci Pro i Lys i no associaci pro-cadenes del collagen. Tamb fragilitat vasos sanguinis i caiguda de les dents.PARET CELLULAR VEGETAL1. Funcions Estructural i protecci com en totes les altres matrius extracellulars, la resistncia de la paret de la cllula vegetal ve donada per la tensi provocada per llargues fibres orientades en forma parallela a les lnies de tensi.En els vegetals superiors, les fibres sn de cellulosa unides a altres polisacrids i a algunes protenes estructurals, totes unides per formar una complexa que resisteixi a la compressi i la tensi2. Composici Polisacrids- cellulosa- 40% del pes sec de la paret- t fibres de collagen- cadena lineal de fins a 500 residus de glucosa (cinta)- forma microfibrilles (60-70 cadenes en parallel unides per ponts dH, de 3-10m de dimetre)- dna resistncia a forces tensores- hemicellulosa- 20% pes sec de la paret- polisacrids ramificats i heterogenis- uni de microfibrilles de cellulosa entre s i a altres components de la paret- t collagen associat a les fibrilles- pectina- 30% pes sec de la paret- polisacrids ramificats i heterogenis- crrega neta negativa- abundants a lmina mitja- dna resistncia a forces compressives Protenes- extensina- 10% pes sec de la paret- glucoprotena- dna resistncia abundant a teixits de suport estructural- lignina- polmers dalcohol aromtics insolubles- dna rigidesa en teixits llenyosos3. Formaci de les parets primria i secundria Les cllules acabades de formar produeixen parets cellulars primries Les parets cellulars primries sexpandeixen lentament per adaptar-se al creixement cellular grcies a la pressi de turgncia (provocada per lequilibri osmtic entre linterior i lexterior de la cllula). Quan para de crixer, es forma la paret cellular secundaria, que s ms rgida. Quan la cllula vegetal sespecifica, les parets sadapten de forma especfica. Els microtbuls intracellulars dirigeixen i orienten les microfibrilles de cellulosa a la paret cellular: Els complexes enzimtics de cellulosa sintetasa sn protenes integrals de membrana que sintetitzen microfibrilles de cellulosa de forma contnua sobre la cara externa de la membrana plasmtica. Els extrems de les microfibrilles rgides sintegren a la textura de la paret i el seu extrem longitudinal tracciona el complex sintetasa al llarg del pla de la membrana. Com que els microtbuls corticals suneixen a la membrana plasmtica per limitar la localitzaci del complex enzimtic a sectors definits de la membrana, la orientaci dels microtbuls determina la direcci en la qual es colloquen les microfibrilles.

Les cllules A i B comencen amb formes idntiques, per les seves microfibrilles de cellulosa que formen la paret estan diferentment orientades. Encara que la pressi de turgncia s uniforme a totes direccions, cada cllula tendeix a allargar-se, a la orientaci perpendicular a les microfibrilles ms resistncia a la tensi