Colageno - alumnosmedicinaunahvs

Es la proteína mas abundante de la mayoría de
los vertebrados.
Las fibras de colágeno forman la matriz de los
huesos; estas fibras constituyen la mayor parte
de los tendones y una red de fibras de colágeno
es un constituyente importante de la piel.
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La unidad básica es la
molécula de tropocolágeno
(una hélice triple de tres
cadenas polipeptídicas).
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Las cadenas individuales son
hélices a izquierdas, tres de
estas cadenas se enrollan unas
alrededor de las otras a
derechas con enlaces de
hidrogeno entre ellas.
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Cada tercer residuo que
debe encontrarse cerca del
centro de la hélice triple,
solo puede ser glicina. La
glicina es el único aa con
un grupo R lo
suficientemente pequeño
para el espacio disponible.
Los grupos R mas grandes
desestabilizarían la
estructura de su triple
hélice.
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La formación de las hélices
individuales del tipo
colágeno también resultan
favorecidas por la presencia
de prolina o hidroxiprolina
en la molécula de
tropocolágeno. Un conjunto
en la secuencia que se repite
es la forma Gly-X-Y, donde
X suele ser prolina e Y,
prolina o hidroxiprolina.
La mayoría de los enlaces de hidrogeno entre las
cadenas en la hélice triple se establecen entre protones
amidas y oxígenos carbonilo, aunque los grupos -OH
de la hidroxiprolina también parecen participar en la
estabilización de la estructura.
 Se produce la hidroxilación de los residuos de lisina en
el colágeno y este desempeña una función distinta ya
que sirven para formar lugares de unión para los
polisacáridos.
 La enzima que cataliza la hidroxilacion de la prolina
necesita vitamina C, acido ascórbico.
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Un síntoma de carencia grave de vitamina C, que se denomina
escorbuto, consiste en el debilitamiento de las fibras de
colágeno producido por el fallo de la hidroxilacion de la prolina
y la lisina.
Las consecuencias son: lesiones de la piel y las encías y
debilitamiento de los vasos sanguíneos.
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Las moléculas individuales de
tropocolágeno se empaquetan
juntas formando una fibra de
colágeno de una manera
especifica. Cada molécula tiene
una longitud de 300nm y se
solapan con su vecina en
aproximadamente 64nm
produciendo el aspecto
característico de bandas de
fibras.
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Parte de la dureza del colageno se debe al entrecruzamiento de las moleculas de
tropocolageno mediante una reaccion que utiliza las cadenas laterales de la lisina.
Algunas de estas se oxidan para dar lugar a derivados de aldehidos para reaccionar
con un residuo de lisina mediante una condensacion aldolica y deshidratacion para
dar lugar a un entrecruzamiento:
Este proceso sigue a lo largo de la vida y los entrecruzamientos que se
acumulan hacen que el colageno sea cada vez menos elastico y quebradizo.
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Paso 1, empieza con la traduccion.
Paso2, el polipeptido recien traducido se
hidroxila.
Paso3, se unen los azucares (Gluc y Galact)
en reticulo endoplasmico.
Paso4, tres moleculas de procolageno
enrollan sus regiones centrales formando la
triple helice, mientras que las dos regiones
terminales se pliegan formando estructuras
proteicas globulares, el procolageno
contiene alrededor de 1500 residuos de los
cuales 500 estan en las regiones N-terminal
y C-terminal
Paso5, las helices triples de procolageno se
exportan al espacio extracelular:
Paso6, en este punto las regiones terminales
se separan mediante proteasas especificas
dejando solo la triple helice de
tropocolageno.
Paso7, finalmente los entrecruzamientos por
desaminacion de los residuos de lisina, unen
las moleculas formando el colageno.
La degradación del colágeno en los tejidos se lleva a
cabo por un numero de enzimas denominadas
colagenasas (son métaloenzimas y su pH es
optimo=neutro).
 Las colagenasas actúan a la altura de ¾ contando a
partir del N-terminal y cortan entre la glicina y leucina
o entre glicina – isoleucina
 Al sufrir el corte la fibrilla se disuelve y pasa a un
estado de gelatina, en este estado la molécula es
atacada por proteasas.
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El colágeno en lugar de ser una proteína única, se
considera una familia de moléculas estrechamente
relacionadas pero genéticamente distintas,
describiéndose varios tipos de colágeno:
Colágeno tipo I:
•Abundantemente en: dermis, hueso, tendón y
córnea.
•Se presenta en fibrillas estriadas de 20 a 100 nm de
diámetro, agrupándose para formar fibras colágenas
mayores.
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•Sus subunidades mayores están constituidas por
cadenas alfa de dos tipos, que difieren ligeramente
en su composición de aminoácidos y en su
secuencia. A una se designa como cadena alfa1 y a la
otro, cadena alfa2.
•Es sintetizado por fibroblastos, condroblastos y
osteoblastos.
•Función principal: resistencia al estiramiento.
 Colágeno tipo II:
 Sobre todo en el cartílago, pero también 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 micro ambientes 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 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 sosten de los órganos expandibles.
 Colágeno tipo IV:
 Es el colágeno que forma la lámina basal que
subyace a los epitelios.
 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.
 Sintetizado por las células epiteliales y
endoteliales.
 Su función principal es la de sostén y
filtración.
 Colágeno tipo V y VI: Presentes en la mayoría del
tejido intersticial. Sirve de anclaje a las celulas en su
entorno. Asociado con el tipo I.
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Colágeno tipo VII: Se encuentra en la lámina basal.
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Colágeno tipo VIII: Presente en algunas células
endoteliales.
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Colágeno tipo IX: Se encuentra en el cartílago
articular maduro. Interactúa con el tipo II.
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Colágeno tipo X: Presente en cartílago hipertrófico
y mineralizado
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Colágeno tipo XI: Se encuentra en el cartílago.
Interactúa con los tipo II y IX
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Colágeno tipo XII: Presente en tejidos sometidos a
altas tensiones como los tendones y ligamentos.
Interactúa con los tipos I y III
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Síndrome de Ehlers-Danlos:
Conjunto de por lo menos 10 desórdenes que son
clinica, genética y bioquímicamente diferentes, pero
que se manifiestan todos ellos por una debilidad
estructural del tejido conjuntivo.
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Se conocen al menos 4 enfermedades con este nombre
caracterizadas por fracturas múltiples y deformidades.
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Un desorden del tejido conjuntivo que afecta sobre todo a los sistemas
musculoesquéletico y cardiovascular y a los ojos. Los pacientes muestran
una complexión asténica, con estatura alta, largos brazos y manos y dedos
como los de una araña. La musculatura está pobremente desarrollada, con
poca grasa subcutánea y una gran laxitud de las articulaciones y
ligamentos. La enfermedad se debe a una mutación del gen FBN1 que
codifica la fibrilina-1.
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Una enfermedad muy rara, adquirida o congénita, en la que la
degeneración de las fibras elasticas de la piel hace que esta
quede suelta y pendulante. La enfermedad se debe a un defecto
de la lisil-oxidasa, una enzima dependiente de cobre que cataliza
las reacciones de entrecruzamiento de la elastina.
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1. Importancia de que cada tercer aa de colágeno sea glicina.
2. A que aa se unen los carbohidratos del colágeno?
3. Como se explica que la hidroxiprolina e hidroxalisina que se encuentran en la
orina provienen de forma exclusiva de la degradación del colágeno?
4. Describa las siguientes etapas posribosomales en la síntesis del colágeno:
a. acoplamiento de las tres cadenas de aa.
b. hidroxilacion (que vitamina se necesita)
c. glicosilación
d. empacamiento para la secreción
e. conversión de procolageno a tropocolágeno
5. Explique porque el procolageno no puede formar fibrillas y la importancia
fisiológica de esto.
6. Describa en que consiste la maduración del colágeno.
7. Acción de las colagenasas.
8. Análisis de las mas pequeñas diferencias estructurales de repercusión fisiológica.