Unidade estrutural do colágeno. Estrutura da fibrila de colágeno (fragmento)

Colágeno- proteína fibrilar que constitui a base do tecido conjuntivo do corpo (tendão, osso, derme, etc.) e garante a sua resistência e elasticidade. É o principal componente do tecido conjuntivo e a proteína mais abundante nos mamíferos, constituindo 35% das proteínas corporais e 70% das proteínas da pele do corpo humano. É por isso que a aparência da nossa pele depende tanto da quantidade de colágeno no corpo. A existência de variedades de tecido conjuntivo fibroso: frouxo e denso (formado e não formado) é em grande parte explicada pela presença de todos os tipos de combinações de diferentes tipos de colágeno, cujas moléculas são codificadas por quase 20 genes.

Funções desempenhadas pela “proteína da juventude”

Graças às espirais de colágeno, os tecidos do corpo humano estão funcionando bem. Eles são duráveis ​​e não são fáceis de esticar. Além disso, esta proteína desempenha uma série de funções, sem as quais é difícil imaginar a atividade vital da derme:

- Protetor. Protege a derme de danos mecânicos.
- Regenerando. Restaura a estrutura dentro das células.
- Apoiar. Cola as estruturas das formas dos órgãos. Plástico. Torna a pele firme e elástica.
- Antitumoral. Previne o desenvolvimento de diversas neoplasias.
- Renovando. Ativa processos de renovação celular.

Síntese de colágeno
A síntese de colágeno é um processo enzimático complexo de vários estágios que deve ser fornecido com uma quantidade suficiente de vitaminas e minerais. A síntese ocorre no fibroblasto e em vários estágios fora do fibroblasto. Um ponto importante na síntese é a reação de hidroxilação, que abre caminho para novas modificações necessárias à maturação do colágeno. Enzimas específicas catalisam (aceleram) reações de hidroxilação. Assim, a formação de 4-hidroxiprolina é catalisada pela prolina hidroxilase, cujo centro ativo contém ferro. A enzima está ativa quando o ferro está na sua forma divalente, que é fornecida pelo ácido ascórbico (vitamina C). A deficiência de ácido ascórbico interrompe o processo de hidroxilação, o que afeta outras etapas da síntese de colágeno: glicosilação, clivagem de peptídeos N e C-terminais, etc. Essas mudanças estão na base do desenvolvimento do escorbuto. O colágeno e a elastina formam uma espécie de “base” da pele, que previne a flacidez e garante sua elasticidade e firmeza. A elastina, como proteína, para de produzir enzimas humanas aos 14 anos e colágeno aos 21-25 anos, após o que a pele não é restaurada e envelhece.

O colágeno é geralmente dividido em 4 grupos de acordo com sua estrutura. .
1. Colágeno fibrilar
Os colágenos fibrilares incluem colágenos dos tipos I, II, III, V e XI. Os mais comuns são o colágeno I (principal componente da pele, ligamentos, tendões, ossos, bem como da esclera e da córnea do olho) e o colágeno II, que constitui a estrutura da matriz do tecido cartilaginoso.
No tecido, o colágeno está presente na forma de microfibrilas com diâmetro de 3-5 nm, que consistem em 5 macromoléculas de tropocolágeno, localizadas paralelamente com um deslocamento entre si em aproximadamente 1/2 do comprimento da molécula.
2. Colágeno reticular
Os colágenos reticulares incluem o colágeno tipo IV, que forma a rede de suporte das membranas basais. Quatro moléculas longas e flexíveis de colágeno IV estão ligadas antiparalelamente, formando uma estrutura de rede.
3. Colágeno filamentoso
As moléculas de colágeno tipo VI são agrupadas em tetrâmeros adjacentes uns aos outros. Acredita-se que tais estruturas, encontradas em muitos tecidos, revestem grandes fibrilas de colágeno tipo I.
4. Colágenos associados a fibrilas

Os colágenos tipos IX, XII, XIV não formam estruturas próprias, mas decoram a superfície dos colágenos fibrilares, garantindo a interação do colágeno com outros componentes da matriz. Tais colágenos consistem em vários domínios helicoidais separados por domínios globulares.
Nem todos os tipos de colágeno se enquadram na classificação acima, por exemplo, colágeno microfibrilar VII. Para muitos dos tipos de colágeno não examinados, apenas a sequência do DNA é conhecida e a estrutura é desconhecida.
Mais de 90% de todo o colágeno em organismos superiores é colágeno dos tipos I, II, III e IV.

Distribuição da espessura das fibras de colágeno nos tecidos
A distribuição da espessura da fibra de colágeno é um dos fatores mais importantes que determinam as propriedades mecânicas dos tecidos.
Assim, a resistência à deformação plástica na flexão e torção está diretamente relacionada à proporção de fibrilas, ou seja, fibras de pequeno diâmetro, o que é explicado pela interação significativa das fibrilas com outros componentes da matriz. Ao mesmo tempo, fibrilas de grande diâmetro são capazes de suportar altas cargas de tração, o que está associado a um aumento no número de ligações cruzadas intermoleculares. As fibrilas, cujos eixos ficam na direção da carga aplicada, proporcionam alongamento e resistência à tração do tecido. Consequentemente, a orientação das fibrilas umas em relação às outras difere em diferentes tecidos. Por exemplo, nos ligamentos, as fibrilas estão localizadas ao longo do eixo longitudinal; na pele e na córnea, as camadas de colágeno são observadas com a mesma orientação das fibrilas dentro da camada.
Para a formação de fibras colágenas com resistência suficiente, é necessária a presença de um sistema de ligações cruzadas intra e intermoleculares. Somente após a conclusão da formação dessas ligações covalentes é alcançada a estabilização das estruturas de colágeno.
A formação de ligações cruzadas ocorre de duas maneiras - enzimática e não enzimática (glicação).

1. Mecanismo enzimático
Nessa via, no primeiro estágio, na presença de uma enzima contendo cobre, os resíduos terminais dos aminoácidos lisina e hidroxilisina são oxidados a um grupo aldeído (alisil). Esses grupos então entram em reações de condensação com o grupo amino não modificado da lisina ou hidroxilisina, resultando na formação de ligações cruzadas bifuncionais redutíveis imaturas (isto é, contendo ligações duplas) encontradas no tecido conjuntivo de animais jovens. A estrutura química detalhada e outras modificações destas ligações cruzadas são determinadas pelo tipo de tecido. Assim, formam-se ligações cruzadas maduras e irreparáveis ​​na pele. Após a formação de ligações cruzadas maduras, o colágeno torna-se insolúvel em água e ácidos.

2. Glicação não enzimática
A taxa de remodelação da fibra de colágeno no corpo é muito baixa. A meia-vida do colágeno é estimada em mais de 100 anos e a glicação desempenha um papel fundamental na patogênese e no envelhecimento. Atualmente falta uma descrição completa de todas as reações químicas que levam a produtos finais de glicação avançada (AGEs).
Gostaria de ressaltar que quando exposto à radiação UV, que inicia a formação de radicais livres de oxigênio, a concentração de AGEs aumenta. O acúmulo de AGEs prejudica significativamente as propriedades do tecido conjuntivo.

Nos tecidos contendo colágeno com a idade, isso se manifesta como uma diminuição no teor de água, um aumento na rigidez e perda de elasticidade e um aumento na fragilidade. A tendência para a perda de água na pele durante o envelhecimento também pode aumentar devido à destruição dos proteoglicanos, cujos componentes polissacarídeos possuem propriedades excepcionais de adsorção de água. O resultado de todas essas mudanças físicas e químicas é uma disfunção do tecido conjuntivo. Por exemplo, com o aumento dos níveis de glicose no sangue, sintoma característico do diabetes, observa-se uma progressão acelerada da glicação com todas as consequências daí decorrentes.

A perda de “proteína da juventude” é influenciada não só pela idade, mas também por fatores como:

• expressões faciais muito ativas;
• maus hábitos (tabagismo, álcool);
• distúrbios neuropsicológicos (depressão, estresse);
• dieta desequilibrada;
• exposição prolongada da pele à luz solar direta;
• estado negativo do meio ambiente;

Estas razões não só retardam a produção de colagénio natural, mas também não têm o melhor efeito na sua qualidade.

Tipos e fontes de colágeno
Os cosméticos que contêm “proteína da juventude” ajudam a prevenir o envelhecimento da pele. Três tipos de colágeno são utilizados em cosméticos: animal, marinho e vegetal.
Colágeno animal- o tipo de colágeno mais barato, por isso é o mais comum. É usado em cosméticos baratos (menos frequentemente em cosméticos mais caros). Este tipo de proteína vem da camada superior da pele do gado. Tem características: esta espécie difere em composição da humana, pelo que não penetra bem nas células da derme ou pode simplesmente causar alergias. Com o processamento adequado, mesmo esse colágeno pode reter substâncias úteis como polissacarídeos, ácido hialurônico e outros, mas sua quantidade é mínima.
Colágeno marinho também chamado de “peixe” por um motivo óbvio (feito de pele de peixe marinho). Tem uma estrutura muito próxima da proteína produzida no corpo humano, portanto é incapaz de causar dependência, penetra perfeitamente nas células e, o mais importante, promove a produção de colágeno pelo organismo. Mas aqui também há nuances: a produção só é possível em baixas temperaturas, o que complica a tarefa. Este tipo é menos alérgico em comparação ao anterior, mas é possível intolerância individual.
Colágeno vegetal- não é exatamente colágeno, é produzido a partir de proteínas do trigo, apesar disso, contém substâncias contendo colágeno que atuam na pele, melhorando sua firmeza e elasticidade. A proteína obtida do trigo ou de outras plantas é rica em vitaminas, minerais e outros elementos, hipoalergênica, mas, infelizmente, a produção desse tipo é extremamente cara. É por isso que os preços dos produtos com colágeno vegetal parecem incrivelmente altos.

Os cosmetologistas aconselham a compra de cosméticos com proteínas vegetais e marinhas, já que o primeiro atua na camada superficial, e o segundo - nas camadas profundas da epiderme. Não há necessidade de pressa para usar esses fundos. Máscaras com colágeno devem ser usadas a partir dos 25-30 anos, e cremes e preparações mais concentradas (soros) - não antes dos 35 anos.

O colágeno está incluído em produtos cosméticos para:

• Formação de uma camada permeável ao ar e retentora de umidade na superfície da pele, que possui propriedades plastificantes (suavizantes), com propriedades de compressa úmida;
• Ampliar a ação de extratos, óleos, etc. em composições cosméticas;
• Adicionando brilho aos cabelos, criando uma camada de colágeno (protetora) na superfície dos cabelos.

Em cosmetologia, são utilizados diferentes tipos de colágeno, mas, como já mencionado, o colágeno animal é o mais utilizado:

• Uso externo. Incluído em géis, cremes e máscaras antienvelhecimento. Deve-se levar em consideração que moléculas grandes não conseguem penetrar no estrato córneo, podendo preencher temporariamente microfissuras. O efeito surge principalmente do fato do colágeno ser higroscópico, mas como esse efeito é apenas superficial, não pode ser considerado extremamente eficaz. A desvantagem é que o colágeno cria uma película e evita que o líquido saia dos poros; esse efeito pode ser comparado a “hidratar” as mãos com luvas de látex. Se a composição contiver outras substâncias úteis, por exemplo, microelementos, vitaminas, será observado um efeito positivo.
• Na forma de preenchedores, também chamados de preenchedores, são utilizados para injeções, contornos, mesoterapia (em conjunto com ácido hialurônico) e são produzidos à base de colágeno humano (ou bovino) na forma de géis. Estimula a produção do seu próprio colágeno. A hidratação e seu efeito aparecem literalmente imediatamente e são observados dentro de 6 a 12 meses (em casos raros, um pouco mais que esse período)
• Em suplementos alimentares em diversos tipos e formas de liberação (cápsulas, pós, etc.).

Recomenda-se também consumir produtos que contenham colágeno, por exemplo: carne, língua de animal, fígado, produtos que contenham gelatina. Além de grãos integrais, maçãs verdes contendo ferro, claras de ovo (ricas em enxofre), vegetais vermelhos. Groselhas pretas, kiwis e frutas cítricas contêm vitamina C, que ajuda a produzir colágeno.
Conclusão: Um estilo de vida saudável, uma alimentação equilibrada, cosméticos devidamente selecionados e os procedimentos de salão necessários ajudarão a prolongar e manter a juventude da pele, melhorar o seu aspecto, torná-la firme e elástica.
Lista de literatura usada:
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%BB%D0%B0%D0%B3%D0%B5%D0%BD
2. “O colágeno é a principal proteína do tecido conjuntivo”, autor N. Ignatieva, Candidato em Ciências Químicas, Journal of Aesthetic Medicine, Volume IV No.
http://skindows.ru/kosmetologiya/morshhiny/kollagen.html

O colágeno (do grego Kolla - cola, genes - dar à luz) une um grupo de proteínas fibrilares relacionadas do tecido conjuntivo, que representam 25 a 33% de todas as proteínas do corpo. Os colágenos são as principais glicoproteínas da pele, tendões, cartilagens, ligamentos, ossos, dentes e vasos sanguíneos.

O colágeno é a base das fibras de colágeno, que são coletadas em feixes de espessuras variadas e formam uma única estrutura de malha no tecido conjuntivo. As fibras de colágeno consistem em minúsculas fibrilas que possuem alta resistência mecânica e praticamente não se esticam. Eles apoiam a estrutura específica dos órgãos e tecidos durante o desenvolvimento e funcionamento do corpo.

O colágeno nativo é resistente a enzimas proteolíticas, ácidos e álcalis. Os resíduos de carboidratos localizados na superfície das fibrilas protegem o colágeno da ação das proteases, por isso é pouco absorvido pelo organismo. O colágeno é insolúvel em água, soluções salinas, solventes orgânicos e soluções fracas de ácidos e álcalis, pois 70% dos aminoácidos em sua composição são hidrofóbicos. O colágeno é capaz de inchar e sua massa aumenta de 1,5 a 2 vezes. A alta hidratação de uma molécula de proteína está associada à presença de um número significativo de grupos polares laterais em sua estrutura.

Propriedades mecânicas do colágeno associadas às suas estruturas primárias e espaciais. Uma peculiaridade da composição química é que cada terceiro aminoácido do colágeno é glicina, 1/3 são resíduos de prolina e hidroxiprolina, 1% é hidroxilisina, 10% é alanina, o restante são outros aminoácidos. Falta cisteína e triptofano; histidina, metionina e tirosina estão contidas em pequenas quantidades. O colágeno é a única proteína que contém hidroxiprolina. As cadeias peptídicas das proteínas são construídas a partir de um “tripleto”, em que um dos aminoácidos é a glicina.

As posições X e Y podem conter qualquer aminoácido, mais frequentemente X prolina, B hidroxiprolina ou hidroxilisina. Esses grupos de aminoácidos são repetidos muitas vezes na cadeia. Uma molécula de proteína contém cerca de 1000 resíduos de aminoácidos. Cada corrente forma uma espiral torcida. Mais de 20 tipos de αlanzygives foram identificados, que diferem na sequência de aminoácidos. O passo de uma volta da hélice consiste em menos de 3 resíduos de aminoácidos, em vez de 3,6 por volta, como na maioria das proteínas. O empacotamento próximo da hélice se deve à presença de glicina. A prolina não forma ligações de hidrogênio, portanto a hélice da cadeia peptídica do colágeno é estabilizada pela repulsão estérica dos anéis de pirrolidina nos resíduos de prolina. Graças à prolina, aparecem curvas na cadeia polipeptídica, que estabilizam a estrutura da hélice. A distância entre os aminoácidos ao longo do eixo da hélice aumenta, torna-se mais desdobrada do que a hélice α das proteínas globulares.

As moléculas de colágeno consistem em três polipeptídeos α-lancs, formando uma hélice tripla destra de tropocolágeno. Os colágenos podem conter três cadeias idênticas ou diferentes. Todas as três espirais são torcidas uma em torno da outra, formando um feixe denso34).

A estrutura terciária do colágeno é mantida por ligações de hidrogênio que surgem entre os grupos amino e carboxila de diferentes cadeias peptídicas (C = O HN) e ligações de hidrogênio dentro de cada polipeptídeo (Fig. 35).

Todas as três cadeias da molécula de colágeno estão localizadas em paralelo - de um lado está Nkinets, do outro - Skinets, todos os radicais de aminoácidos hidrofóbicos estão localizados para fora.

A prolina e a hidroxiprolina limitam a rotação da cadeia polipeptídica e aumentam a estabilidade da tripla hélice. A glicina, que possui um átomo de hidrogênio em vez de um radical, está sempre localizada na intersecção das cadeias, o que permite que elas se encaixem perfeitamente.

Por sua natureza, o colágeno é uma glicoproteína contendo resíduos de monossacarídeo (galactosil) e dissacarídeo (galactosglucosil) ligados à oxilisina. Devido à agregação de moléculas de tropocolágeno nas direções longitudinal e transversal, forma-se a estrutura quaternária do colágeno - microfibrilas, a partir das quais se formam fibrilas mais espessas, e a partir delas fibras e feixes de fibras. As moléculas de colágeno são formadas em fibrilas por ligações covalentes formadas por resíduos de oxilisina.

Atualmente, foram descritos 28 tipos de colágenos, que diferem entre si na estrutura primária, grau de modificação - hidroxilação ou glicosilação, funções e localização no corpo. Os colágenos são divididos em várias classes dependendo de seu papel no tecido: domínios formadores de fibrilas, associados a fibrilas, formadores de peneira, microfibrilas, ancorados em fibrilas, transmembrana e outros. Cerca de 95% do colágeno do corpo humano é representado pelo tipo III, que formam fibrilas fortes e são os principais componentes estruturais de tendões, cartilagens, vasos sanguíneos e outros, e também participam da formação do estroma dos órgãos parenquimatosos. Um ou outro tipo de colágeno pode predominar em um tecido. Vários tipos de colágeno são encontrados em órgãos individuais (Tabela 7).

A composição dos colágenos em órgãos individuais pode mudar durante a ontogênese ou devido a doenças.

Existem dois tipos de cadeias de colágeno, cadeias α1 e α2, e quatro variedades de cadeia α1: α1 (I), α1 (II), α1 (III) e α1 (IV). Para designar a estrutura de cada tipo de colágeno, são utilizadas as seguintes notações: o tipo de colágeno é escrito em algarismos romanos entre colchetes, os αlants são designados em algarismos arábicos. Por exemplo, os colágenos dos tipos II e III são formados por αlanzygams idênticos, suas fórmulas são [α1 (II)] 3 e [α1 (III)] 3, respectivamente; Os colágenos tipos I e IV são heterotrímeros, formados por dois tipos diferentes de αlanzygives, suas fórmulas são [α1 (I)] 2α2 (I) e [α1 (IV)] 2α2 (IV), respectivamente. O índice fora do colchete indica o número de αlancs idênticos. O colágeno tipo I mais comum.

Síntese de colágeno

A síntese de colágeno ocorre nas células, principalmente nos fibroblastos do tecido conjuntivo, de onde é secretado para o espaço extracelular.

Existem estágios intracelulares e extracelulares de biossíntese de colágeno, contendo os seguintes estágios:

- transmissão;

— modificação pós-tradução de cadeias peptídicas:

— hidroxilação de prolina e lisina;

— proteólise parcial — clivagem do peptídeo sinal

- glicosilação de hidroxilisina;

— formação de ligações SS no propeptídeo final;

— formação de uma tripla hélice;

— transferência transmembrana;

- modificações extracelulares - clivagem do propeptídeo N e Scintsev;

- formação de fibrilas de colágeno:

— desaminação oxidativa de resíduos de lisina e oxilisina;

— formação de ligações cruzadas entre moléculas de colágeno;

- formação de fibras de colágeno.

1. Síntese de pré-procolágeno. A síntese de precursores polipeptídicos – prolancinas de colágeno – ocorre em polirribossomos associados às membranas do retículo endoplasmático (RE). No Nkinci do precursor do colágeno existe um peptídeo “sinal” hidrofóbico de 100 aminoácidos. Ele é projetado para direcionar cadeias peptídicas sintetizadas na cavidade do RE. O colágeno proαlanzyg contém N adicional e propeptídeo Skintsevi, consistindo em 100 e 250 aminoácidos, respectivamente.

A composição do propeptídeoC inclui resíduos de cisteína, que formam ligações SS internas e intermediárias. Os propeptídeos terminais não participam da formação da tripla hélice, mas formam domínios globulares. A ausência dos peptídeos N e Skints na estrutura do proαlanzyug atrapalha a formação correta da tripla hélice.

Modificações pós-traducionais do colágeno

A. Hidroxilação de resíduos de prolina e lisina

ocorre simultaneamente com a síntese de colágeno e continua durante toda a tradução até a separação da cadeia polipeptídica dos ribossomos

nós37). A reação é catalisada por oxigenases microssomais – prolil4hidroxilase e lisil5hidroxilase, respectivamente. A reação envolve: oxigênio molecular, α-cetoglutarato e ácido ascórbico.

Um átomo de oxigênio é utilizado para a hidroxilação dos resíduos de prolina e lisina, o segundo está “incluído” no grupo carboxila do succinato, que se deve à descarboxilação do αcetoglutarato. O cofator da prolil4hidroxilase e da lisil5hidroxilase é Fe++. O ácido ascórbico, que possui propriedades redutoras, preserva os átomos de ferro em estado divalente (ferofórmio) e, assim, mantém a atividade enzimática). A forma oxidada da vitamina C - ácido desidroascórbico - é novamente reduzida pela glutationa:

Após a formação da tripla hélice, a hidroxilação dos resíduos de prolina e lisina é interrompida. A hidroxilação de resíduos de prolina é importante para a subsequente formação de uma tripla hélice estável de colágeno devido às ligações de hidrogênio formadas pelo grupo OH da hidroxiprolina. Resíduos de lisina hidroxilados e não hidroxilados estão envolvidos na formação de ligações covalentes entre moléculas de colágeno durante a formação de fibrilas de colágeno.

B. Glicosilação de hidroxilisina. A cadeia de procolágeno, com a ajuda do peptídeo sinal N-kin, penetra através da membrana na cavidade do RE. Depois de cumprir sua função, o peptídeo sinal é clivado. Na cavidade do RE, os resíduos de hidroxilisina nos prolanos de colágeno são glicosilados com a participação de glicosiltransferases específicas.

A galactose e o dissacarídeo galactosilglicose formam ligações glicosídicas covalentes com os grupos SO dos resíduos de hidroxilisina .

O número de resíduos de carboidratos na molécula depende do tipo de tecido; seu papel não foi estabelecido. Eles podem ser responsáveis ​​pelas propriedades mecânicas do colágeno. A glicosilação do colágeno proαlanzygives é concluída após a formação da tripla hélice.

Síntese e secreção de procolágeno. Após a modificação, cada proαlanjug é ligado por hidrogênio a dois outros proαlanzyugs, formando uma hélice tripla de procolágeno. Os propeptídeos finais desempenham um papel importante na orientação correta das cadeias. A helicalização dos filamentos de procolágeno começa após a formação de pontes dissulfeto intercadeias entre as cadeias propeptídicas Skintsevima devido ao grupo SH da cisteína. Esse processo começa no lúmen do RE, de onde as moléculas de prócolágeno se movem para o aparelho de Golgi, são incluídas nos grânulos secretores e são liberadas no espaço intercelular.

Síntese de tropocolágeno (colágeno solúvel). No espaço intercelular, sob a ação de amino e carboxipeptidases específicas, os propeptídeos finais são clivados do procolágeno (colágenos tipos I, II e III), resultando na formação do tropocolágeno - unidade estrutural das fibrilas de colágeno36). Nos colágenos que não participam da formação de fibrilas (IV, VIII, X), o propeptídeo final NÃO é clivado. Esses colágenos formam uma estrutura semelhante a uma rede, na formação da qual o N e os peptídeos finais desempenham um papel importante.

5. A formação de fibrilas de colágeno ocorre de forma espontânea, por automontagem. As fileiras de moléculas de tropocolágeno nas fibrilas são dispostas em paralelo e deslocadas ¼ umas em relação às outras. Em uma fileira, as moléculas são colocadas ponta a ponta, mas as pontas não estão conectadas, há lacunas de 35 a 40 nm entre elas.

Esta estrutura fibrilar é frágil (“colágeno imaturo”), sua força é conferida por ligações cruzadas covalentes internas e intermediárias formadas entre resíduos de lisina ou hidroxilisina com a participação de flavoproteínas contendo Cu - lisil oxidase. A desaminação oxidativa de grupos εamino ocorre em resíduos de lisina e hidroxilisina com a formação de grupos aldeído (alisina e hidroxilisina). Esses grupos participam da formação de ligações covalentes entre eles e outros resíduos de lisina e hidroxilisina de moléculas vizinhas de tropocolágeno.

Numerosas ligações cruzadas formadas estabilizam a estrutura da fibrila e o colágeno insolúvel é formado. O número de ligações cruzadas numa molécula de proteína aumenta com a idade, o que retarda o seu catabolismo. Alguns tipos de colágeno não formam fibrilas.

6. A formação de fibras colágenas ocorre por agregação de fibrilas36). Possuem alta resistência mecânica e formam uma malha tridimensional, que é preenchida com outras substâncias da matriz intercelular.

O catabolismo do colágeno ocorre lentamente. As enzimas proteolíticas nos tecidos e no trato gastrointestinal NÃO o decompõem. A destruição do colágeno é causada por espécies reativas de oxigênio e colagenases teciduais específicas). A enzima é sintetizada por células do tecido conjuntivo e possui alta especificidade). A colagenase “corta” a tripla hélice do colágeno (3 cadeias ao mesmo tempo) a uma distância de ¼ de Skints, entre os resíduos de glicina e leucina (isoleucina).

Os fragmentos formados são solúveis em água; à temperatura corporal, desnaturam-se espontaneamente e tornam-se acessíveis à ação de proteases celulares (catepsinas).

A regulação do metabolismo do colágeno ocorre através de vários mecanismos:

Avaliação negativa. Colágeno e Npropeptídeos inibem a tradução do colágeno.

Ação de ativadores e inibidores:

 o ácido ascórbico estimula a síntese de colágeno e proteoglicanos, proliferação de fibroblastos;

 vitaminas PP, B6, íons Cu++ contribuem para a “maturação” do colágeno (formação de ligações cruzadas covalentes internas e intercadeias;

 plasmina, calicreína, catepsina B, íons Zn - ativadores da colagenase, ou seja, promover a hidrólise do colágeno.

Regulação hormonal:

- inibir a síntese de colágeno no nível da tradução (reduzir a quantidade de mRNA que codifica a estrutura do procolágeno);

- inibir a modificação pós-tradução do procolágeno (hidroxilação de resíduos de prolina e lisina), reduzindo a atividade da prolil lisil hidroxilase).

Hormônios sexuais:

- ativar a síntese de colágeno. Os receptores dos hormônios sexuais estão localizados no estroma dos órgãos genitais, fibroblastos de outros órgãos e tecidos;

- Os estrogênios promovem a síntese de colágeno na pele.

A síntese de colágeno aumenta durante a cicatrização de feridas, cirrose hepática, aterosclerose, distrofias musculares, como resultado da formação de uma cicatriz de tecido conjuntivo no local da ferida, hepatócitos mortos, células da parede vascular, miócitos são substituídos por tecido conjuntivo no qual as fibrilas de colágeno são aleatoriamente localizado.

A taxa de renovação do colágeno diminui com a idade. Nos jovens é mais intenso do que nos idosos. O número de ligações cruzadas no colágeno dos idosos é significativamente maior, o que reduz sua disponibilidade para a ação da colagenase.

Os distúrbios do metabolismo do colágeno (colagenose) ocorrem devido a:

Mutações genéticas que levam a alterações na estrutura nativa da tripla hélice ou formação inadequada de fibrilas de colágeno;

Comprometimento de modificações proteicas pós-tradução devido à diminuição da atividade enzimática:

Hidroxilação (prolina, lisina hidroxilase);

Glicosilação (glicosiltransferases);

Peptidase (Nprocolagênica e Esprocolagênica);

“maturação” do colágeno (lisil oxidase);

Deficiência de vitaminas C, B6, cobre;

Doenças infecciosas e alérgicas.

As manifestações características da colagenose são danos aos ossos, articulações, ligamentos, cartilagens, pele, vasos sanguíneos e o desenvolvimento de miopatia. A síntese prejudicada de colágeno é a causa de doenças como síndrome de Ehlers-Danlos, doença de Marfan, osteogênese imperfeita, reumatismo, artrite reumatóide, lúpus eritematoso sistêmico, esclerodermia sistêmica e outras.

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Helen Berman e Vileainur Ramachandran trabalharam na estrutura do monômero de colágeno.

Vários modelos contraditórios (apesar da estrutura conhecida de cada cadeia peptídica individual) deram lugar à criação de um modelo de hélice ternária que explicava a estrutura quaternária da molécula de colágeno.

Propriedades

O colágeno existe em diversas formas. A estrutura básica de todos os tipos de colágeno é semelhante. As fibras colágenas são formadas pela agregação de microfibrilas; elas são rosadas quando coradas com hematoxilina e eosina e azuis ou verdes com várias manchas tricrômicas; quando impregnadas com prata, tornam-se marrom-amareladas.

Estrutura fibrilar

O tropocolágeno (unidades estruturais de colágeno) unem-se espontaneamente, ligando-se entre si em extremidades deslocadas a uma certa distância, formando estruturas maiores na substância intercelular. Nos colágenos fibrilares, as moléculas estão deslocadas umas em relação às outras em aproximadamente 67 nm (unidade que é designada pela letra “D” e varia dependendo do estado de hidratação da substância). Em geral, cada período D contém quatro moléculas inteiras e parte de uma quinta molécula de colágeno. O valor de 300 nm dividido por 67 nm (300:67) não dá um número inteiro e o comprimento da molécula de colágeno é dividido em segmentos D que não são de tamanho constante. Consequentemente, no contexto de cada repetição do período D da microfibrila existe uma parte composta por cinco moléculas chamada “sobreposição” , e a parte composta por quatro moléculas é a “lacuna”. Os tropocolágenos também estão dispostos em estrutura hexagonal ou pseudo-hexagonal (em seção transversal), em cada área de “sobreposição” e “lacuna”.

Dentro dos tropocolágenos, há ligações covalentes entre as cadeias, bem como alguma quantidade variável dessas ligações entre as próprias hélices do tropocolágeno, formando estruturas bem organizadas (por exemplo, fibrilas). Feixes mais espessos de fibrilas são formados por diversas outras classes de proteínas, incluindo outros tipos de colágenos, glicoproteínas, proteoglicanos, usados ​​para formar diferentes tipos de tecidos a partir de diferentes combinações das mesmas proteínas básicas. A insolubilidade do colágeno foi um obstáculo ao estudo do monômero de colágeno até que se descobriu que era possível extrair o tropocolágeno de um animal jovem porque ele ainda não havia formado ligações fortes com outras subunidades fibrilares. No entanto, melhorias nos microscópios e nas máquinas de raios X tornaram a pesquisa mais fácil, e imagens cada vez mais detalhadas da estrutura da molécula de colágeno tornaram-se disponíveis. Estas descobertas tardias são muito importantes para uma melhor compreensão de como a estrutura do colagénio afecta as ligações entre as células e a substância intercelular, como os tecidos mudam durante o crescimento e regeneração, como mudam durante o desenvolvimento embrionário e a patologia.

A fibrila de colágeno é uma unidade estrutural semicristalina de colágeno. As fibras de colágeno são feixes de fibrilas.

Uso

Indústria alimentícia

Do ponto de vista nutricional, o colágeno e a gelatina são proteínas de baixa qualidade porque não contêm todos os aminoácidos essenciais necessários ao ser humano – são proteínas incompletas. Os fabricantes de suplementos nutricionais à base de colágeno afirmam que seus produtos podem melhorar a qualidade da pele e das unhas, bem como a saúde das articulações.

Hidrolisados ​​de colágeno relativamente baratos, muitas vezes oferecidos hoje no mercado sob o pretexto de uma fonte de aminoácidos livres, nem sempre são capazes de satisfazer as necessidades humanas de aminoácidos livres, uma vez que esses produtos não contêm aminoácidos prontos para absorção, mas são apenas extratos parcialmente “digeridos” de tecidos articulares de mamíferos, aves ou habitantes do mar. Por exemplo, os hidrolisados ​​​​de colágeno são quase completamente desprovidos do aminoácido L-glutamina, que não é resistente aos efeitos térmicos e ao armazenamento a longo prazo de matérias-primas; a maior parte da glutamina é destruída já nos primeiros estágios de armazenamento e processamento de matérias-primas materiais; o pequeno resíduo restante se desintegra quase completamente durante a extração térmica do tecido cartilaginoso.

As fontes de aminoácidos da mais alta qualidade são as preparações que contêm os chamados “aminoácidos livres”. Como os aminoácidos livres estão praticamente prontos para absorção, o corpo da pessoa que os recebe não precisa perder tempo, enzimas digestivas e energia para digeri-los. Eles conseguem entrar no sangue no menor tempo possível e, sendo por ele entregues em locais que necessitam de síntese adicional de colágeno, são imediatamente incluídos em sua formação.

Ferramentas cosméticas

1. Formação de uma camada permeável ao ar e retentora de umidade na superfície da pele, que possui propriedades plastificantes (suavizantes), com propriedades de compressa úmida;
2. Prolongar a ação de extratos, óleos, etc. em composições cosméticas;
3. Adicionando brilho aos cabelos, criando uma camada de colágeno (protetora) na superfície dos cabelos.

Pesquisa científica

Em 2005, os cientistas conseguiram isolar o colágeno do tecido mole preservado do Tyrannosaurus rex e usar sua composição química como mais uma evidência da relação entre os dinossauros e as aves modernas.

Pesquisa científica em medicina

A síntese de colágeno é um processo enzimático complexo de vários estágios que deve ser fornecido com uma quantidade suficiente de vitaminas e minerais. A síntese ocorre no fibroblasto e em vários estágios fora do fibroblasto. Um ponto importante na síntese é a reação de hidroxilação, que abre caminho para novas modificações necessárias à maturação do colágeno. Enzimas específicas catalisam reações de hidroxilação. Assim, a formação de 4-hidroxiprolina é catalisada pela prolina hidroxilase, cujo centro ativo contém ferro. A enzima está ativa quando o ferro está na sua forma divalente, que é fornecida pelo ácido ascórbico (vitamina C). A deficiência de ácido ascórbico interrompe o processo de hidroxilação, o que afeta outros estágios da síntese de colágeno - glicosilação, clivagem de peptídeos N e C-terminais, etc. Essas mudanças estão na base do desenvolvimento do escorbuto.

Tipos de colágeno

Atualmente, foram descritos 28 tipos de colágeno, que são codificados por mais de 40 genes. Eles diferem entre si na sequência de aminoácidos, bem como no grau de modificação - a intensidade da hidroxilação ou glicosilação. Comum a todos os colágenos é a existência de 1 ou mais domínios contendo uma tripla hélice e sua presença na matriz extracelular. Mais de 90% de todo o colágeno em organismos superiores é colágeno dos tipos I, II, III e IV.

Além das proteínas de colágeno, existem muitas proteínas que contêm um domínio com uma tripla hélice de colágeno em sua estrutura. E ainda assim, eles não são posicionados como colágenos, mas apenas como “semelhantes ao colágeno”. O grande grupo de proteínas semelhantes ao colágeno inclui o subcomponente C1q do complemento, fator semelhante a C1q, adiponectina, colectinas e ficolinas, estrutura terminal da acetilcolinestarase, três receptores de macrófagos, ectodisplasina e EMILIN. Essas proteínas, assim como os colágenos, desempenham funções estruturais e reguladoras.
O primeiro tipo de colágeno, o mais arquetípico, é uma proteína trimérica que se agrupa em hélices triplas sem quebras, se automonta em fibrilas e possui maior resistência mecânica. Entretanto, todos os outros colágenos diferem dele em um ou mais aspectos. Alguns colágenos apresentam quebras na hélice tripla e não necessariamente se agrupam em fibrilas.

Tipo de colágeno	Genes	Moléculas	Órgãos	Doenças associadas
EU	COL1A1 COL1A2	α1(I) 2 α2(I), α1(I) 3	Em todos os lugares em tecidos moles e duros, pele, ossos	Síndrome de Ehlers-Danlos, osteogênese, reumatismo, síndrome de Marfan, displasia
II	COL2A1	α1(II) 3 + cm tipo XI	Cartilagem, corpo vítreo, discos intervertebrais	Colagenopatia tipos II e XI, síndrome de Stickler, acondrogênese
III	COL3A1	α1(III)3	Tecidos moles e órgãos ocos	Síndrome de Ehlers-Danlos, displasia fibromuscular, aneurisma da aorta
4	COL4A1 COL4A2 COL4A3 COL4A4 COL4A5 COL4A6	α1(IV) 2 α2(IV), outros não claros	Membranas basais	Síndrome de Alport, síndrome de Goodpasture
V	COL5A1 COL5A2 COL5A3	α1(V) 2 α2(V), α1(V)α2(V)α3(V) + cm tipo XI	Tecidos moles, placenta, vasos, córion	Síndrome de Ehlers-Danlos
VI	COL6A1 COL6A2 COL6A3 COL6A4 COL6A5 COL6A6	α1(VI)α2(VI)α3(VI)	Microfibrilas em tecidos moles e cartilagem	Miopatia de Ullrich, miopatia de Bethlem, dermatite atópica
VII	COL7A1	α1(VII)3	Fibras de fixação no ligamento da pele e na epiderme	Epidermólise bolhosa
VIII	COL8A1 COL8A2	α1(VIII)α2(VIII)	Córnea, endotélio	Distrofia da córnea
IX	COL9A1 COL9A2 COL9A3	α1(IX)α2(IX)α3(IX)	Cartilagem, vítreo	Síndrome de Stickler, osteoartrite, displasia epifisária
X	COL10A1	α1(X)3	Zona hipertrófica da área de crescimento	Displasia metafisária de Schmid
XI	COL11A1 COL11A2	α1(XI)α2(XI)α1(II), α1(XI)α2(V)α1(II)	Cartilagem, corpo vítreo	Colagenopatia tipos II e XI, osteoporose
XII	COL12A1	α1(XII)3	Tecidos macios	Lesões nos tendões
XIII	COL13A1	α1(XIII)3	Superfície celular, células epiteliais
XIV	COL14A1	α1(IV)3	Tecidos macios
XV	COL15A1	α1(XV)3	Células endoteliais	carcinoma
XVI	COL16A1	α1(XVI)3	Em todos os lugares
XVII	COL17A1	α1(XVII)3	Superfície das células epidérmicas	Epidermiólise bolhosa, pênfigo
XVIII	COL18A1	α1(XVIII)3	Células endoteliais
XIX	COL19A1	α1(XIX)3	Em todos os lugares	Melanoma, carcinoma
XX	COL20A1	α1(XX)3	Isolado de um embrião de galinha
XXI	COL21A1	α1(XXI)3	Veias de sangue
XXII	COL22A1	α1(XXII)3	Somente nas junções músculo-tendíneas
XXIII	COL23A1	α1(XXIII)3	Células tumorais
XXIV	COL24A1	α1(XXIV)3	Formando Ossos	Osteocondrose
XXV	COL25A1	α1(XXV)3	Placas ateroscleróticas	doença de Alzheimer
XXVI	COL26A1=EMID2	α1(XXVI)3	Órgãos genitais
XXVII	COL27A1	α1(XXVII)3	Tecidos macios
XXVIII	COL28A1	α1(XXVIII)3	Sistema nervoso

Aspectos médicos

Distúrbios na síntese de colágeno estão subjacentes a doenças hereditárias como dermatosporaxia em animais, latirismo (caracterizado por frouxidão articular, luxações habituais), síndrome de Ehlers-Danlos (até 14 tipos de manifestações), osteogênese imperfeita (doença do homem de vidro, raquitismo congênito, fragilidade óssea congênita ), doença de Marfan.

Uma manifestação característica dessas doenças são danos ao aparelho ligamentar, cartilagem, sistema esquelético e presença de defeitos nas válvulas cardíacas.

As doenças do colágeno, incluindo as chamadas colagenoses, surgem por vários motivos. Isso pode ser devido a uma mutação em um gene que causa uma mudança na forma da molécula de colágeno ou a um erro na modificação pós-tradução do colágeno. Além disso, as doenças podem ser causadas por uma deficiência ou “mau funcionamento” de enzimas envolvidas na biossíntese de colágeno - deficiência de enzimas de hidroxilação (prolina-, lisina hidroxilases), glicosiltransferases, N-procolágeno e C-procolágeno peptidases, lisil oxidases com subsequente ruptura de cruzamento -links, deficiência de cobre, vitaminas AT 6 , . Em doenças adquiridas, como o escorbuto, restaurar o equilíbrio enzimático ao normal pode levar à cura completa.

Quase qualquer mutação genética leva à perda ou alteração das funções do colágeno, o que, por sua vez, afeta as propriedades dos tecidos e órgãos. Mutações genéticas no domínio do colágeno podem levar a alterações no formato da tripla hélice, através da inserção/deleção de um aminoácido ou da substituição de Gly por uma base diferente. Mutações em domínios não colágenos podem levar à montagem incorreta de cadeias α em estruturas supramoleculares (fibrilas ou redes), o que também leva à perda de função. As cadeias A mutantes são capazes de formar um complexo de três hélices com cadeias A normais. Na maioria dos casos, tais complexos não são estáveis ​​e são rapidamente destruídos, mas tal molécula pode normalmente desempenhar o seu papel se áreas funcionalmente importantes não forem afetadas. A maioria das doenças causadas por mutações nos genes do colágeno são dominantes.

Notas

Ligações

• Colágeno- artigo da Grande Enciclopédia Soviética

B02A	Inibidores da fibrinólise Aminoácidos Ácido aminocapróico (B02AA01) Ácido tranexâmico (B02AA02) Ácido aminometilbenzóico (B02AA03) Inibidores da proteinase plasmática Aprotinina (B02AB01) Alfa1-antitripsina (B02AB02)
B02B	Vitamina K e outros medicamentos hemostáticos Vitamina K Menádio (B02BA02) Medicamentos hemostáticos para uso local

A principal função do colágeno é fornecer suporte estrutural aos tecidos

Os colágenos são uma família de mais de 20 proteínas diferentes da matriz extracelular. Essas proteínas são as mais comuns no reino animal

Todos os colágenos são organizados em "subunidades de colágeno" de tripla hélice, que possuem uma estrutura superenrolada e são compostas por três polipeptídeos separados.

As subunidades de colágeno deixam as células e então, no espaço extracelular, reúnem-se em fibrilas e fibras maiores.

Mutações nos genes do colágeno causam uma variedade de condições patológicas, que vão desde o aparecimento de rugas até o desenvolvimento de ossos frágeis e doenças graves como a formação de bolhas na pele.

Família colágenos inclui mais de 20 proteínas, que estão entre as proteínas mais comuns nas células animais. Em organismos multicelulares, o colágeno existe há pelo menos 500 milhões de anos. Quase todas as células animais sintetizam e secretam pelo menos uma forma de colágeno.

Colágenos fornecem suporte estrutural aos tecidos e existem em múltiplas formas organizadas em diferentes estruturas. Todas as proteínas da família do colágeno são caracterizadas por uma propriedade comum: elas são montadas em estruturas superenroladas de hélice tripla finas (aproximadamente 1,5 nm de diâmetro) que consistem em três subunidades de proteínas de colágeno que são mantidas juntas por ligações covalentes e não covalentes.

As subunidades de colágeno se agrupam em estruturas de tripla hélice, que se organizam em fibrilas ou redes,
onde estão interligados por outras proteínas da matriz extracelular, incluindo colágenos associados a fibrilas.

As estruturas superenroladas são de três tipos - fibrilar, em camadas e associado a fibrinas:

EM colágenos fibrilares hélices superenroladas são organizadas em fibrilas ou “cordas” que conferem resistência à estrutura ao longo de um único eixo (esta estrutura se assemelha a um forte cabo de aço formado por feixes de fios). Quando estas fibrilas estão dispostas em feixes paralelos, como nos tendões, proporcionam uma força estrutural incrível que pode suportar as forças exercidas pelos músculos ligados aos ossos.

Colágenos em camadas são uma rede que consiste em estruturas helicoidais superenroladas. Eles são menos resistentes às forças musculares, mas são muito mais capazes de resistir ao alongamento em diversas direções. Uma rede dessas estruturas, por exemplo, é característica da pele.

Terceiro tipo de colágeno, conhecidos como “emaranhados fibrilares”, formam estruturas helicoidais superenroladas que unem as fibrilas de colágeno.

Sem considerar organizações, os colágenos formam a principal estrutura de suporte da matriz extracelular. Proteínas da matriz extracelular, como a fibronectina e a vitronectina, ligam-se aos colágenos e são tecidas nas estruturas formadas pela estrutura do colágeno. Um dos membros da família do colágeno é uma proteína transmembrana que está envolvida na formação de contatos intercelulares.

Há aproximadamente 20 tipos diferentes de colágeno, a maioria dos quais pode ser agrupada em quatro classes. Cada uma das estruturas de hélice tripla é designada por um algarismo romano (I, II, III, etc.). Cada subunidade de colágeno é designada como subunidade a, e seu tipo recebe um número (a1, a2, a3, etc.), seguido de um algarismo romano para indicar o tipo em que é encontrado. Por exemplo, o principal colágeno fibrilar da cauda (e de outros tecidos) de ratos é do tipo I e consiste em duas cópias da subunidade a1(1) e uma cópia da subunidade a2 (I).

A figura abaixo mostra estrutura da fibra de colágeno. As três subunidades polipeptídicas são enroladas umas nas outras em paralelo e formam uma estrutura helicoidal superenrolada de 300 nm de comprimento. Os colágenos são caracterizados por uma sequência repetida de aminoácidos contendo um elemento glicina-XY, onde X e Y podem ser qualquer aminoácido, mas geralmente são prolina e hidroxiprolina, respectivamente.

Essa sequência ajuda três subunidades firmemente embaladas e facilita a formação de uma estrutura super-helicoidal. As subunidades de 300 nm de comprimento são mantidas juntas por ligações covalentes que se formam entre a região N-terminal de uma subunidade e a região C-terminal da adjacente. Estruturas helicoidais superenroladas estão dispostas em paralelo, formando pequenos espaços entre si (64-67 nm). Essas lacunas proporcionam a aparência característica (estriações) de fibrilas visíveis em um microscópio eletrônico.

As proteínas de colágeno são divididas em quatro grupos principais, que diferem na fórmula molecular,
a natureza das formas do polímero e distribuição nos tecidos. Alguns grupos incluem vários tipos de colágeno.

Completamente estruturas de colágeno montadas(fibrilares ou reticulares) são muito maiores em tamanho que as próprias células; algumas fibrilas podem atingir vários milímetros de comprimento. Assim, as subunidades de colágeno são sintetizadas e secretadas como estruturas helicoidais superenroladas, e as etapas finais de sua montagem ocorrem fora da célula. Conforme mostrado na figura abaixo, a síntese de colágeno e seu processamento posterior ocorrem ao longo da via secretora. Durante a síntese, as proteínas de colágeno são enviadas ao retículo endoplasmático granular (RE) com a participação de partículas de reconhecimento de sinal e do aparelho proteico associado.

Subunidades de colágeno são sintetizados na forma de polipeptídeos extremamente longos, chamados procolágenos e contêm propeptídeos, que são “caudas” localizadas nas extremidades amino e carboxila.

Depois procolágenos entraram no lúmen do RE, à medida que são transportados do RE através do aparelho de Golgi e para as vesículas secretoras, sofrem uma série de modificações. Durante o transporte do procolágeno através do RE e do aparelho de Golgi, grupos hidroxila (-OH) são adicionados às cadeias laterais de prolina e lisina localizadas na parte central das moléculas de procolágeno. Isso produz hidroxiprolina e hidroxilisina.

Estas modificações garantem ligação de hidrogênio, que mantém as três subunidades juntas em uma estrutura de bobina superenrolada. Ligações dissulfeto são formadas entre as partes amino e carboxi-terminais dos propeptídeos, que então garantem o arranjo correto das três subunidades do procolágeno para formar uma estrutura superenrolada de hélice tripla. A hélice então se forma espontaneamente, na direção do terminal C para o terminal N.

Os propeptídeos interferem na interação hélices superenroladas entre si, evitando assim a polimerização do colágeno. Uma vez ocorrida a secreção das hélices triplas do procolágeno, enzimas chamadas proteases do procolágeno separam os propeptídeos. A proteína restante, conhecida como tropocolágeno, é quase inteiramente organizada em uma tripla hélice e representa a unidade estrutural básica da fibrila de colágeno.

Fibrilas Eles são simplesmente montados: as cadeias laterais da lisina no tropocolágeno são modificadas pela ação da enzima lisil oxidase, formando alisinas. Estas lisinas modificadas formam ligações cruzadas covalentes que permitem a polimerização de tropocolágenos. A lisil oxidase é uma enzima extracelular e esse estágio de montagem da fibrila ocorre somente após o procolágeno ter deixado a célula. Uma vez montadas, as fibrilas podem agregar-se para formar grandes feixes ou fibras características do colágeno fibrilar.

Levando em conta a importância colágeno ao fornecer suporte estrutural aos tecidos, pode-se imaginar as graves consequências que uma interrupção do processo de montagem das fibrilas teria no corpo. Mutações em genes que codificam a síntese de colágeno ou enzimas que modificam o procolágeno causam o desenvolvimento de muitas doenças genéticas que afetam quase todos os tecidos. Por exemplo, o colágeno tipo I é a principal proteína estrutural do tecido ósseo. Mutações em genes de colágeno desse tipo causam osteogênese incompleta, a chamada. desenvolvimento de “doença dos ossos frágeis”.

Mutações no gene do colágeno o tipo IV leva à interrupção da montagem da lâmina basal na maioria dos tecidos epiteliais e ao desenvolvimento de uma doença de pele como a epidermose bolhosa.

As células se ligam ao colágeno através de receptores específicos chamados integrinas. Esses receptores permitem que as células se liguem reversivelmente ao colágeno à medida que se movem através da matriz extracelular. Os receptores de integrina também ativam vias de sinalização de modo que a ligação aos colágenos (e outras proteínas da matriz extracelular) altera a atividade dos processos bioquímicos celulares e, assim, contribui para o controle do crescimento e diferenciação celular.

ASSUNTO: Bioquímica da cavidade oral. Bioquímica do tecido conjuntivo.

Relevância do tema.

O dentista deve conhecer a composição química do tecido conjuntivo, suas funções, pois a ele pertencem, sem exceção, todos os tecidos esqueléticos (ossos, cartilagens, ligamentos e tendões), dentina, corpo vítreo e paredes dos vasos sanguíneos. O colágeno é a principal proteína do tecido conjuntivo, constituindo 30% da massa total de proteínas do corpo.

Perguntas para autocontrole.

Funções do tecido conjuntivo.

Colágeno. Características da composição e estrutura de aminoácidos.

Estágios da biossíntese de colágeno. Quebra de colágeno.

Estrutura e funções da elastina.

Classificação, estrutura e funções dos glicosaminoglicanos.

Proteoglicanos grandes (agrecan) e pequenos (decorin, biglycan).

Proteínas não colágenas (adesivas) da matriz intercelular: fibronectina e laminina. Seu papel nas interações intercelulares.

Resumo sobre o tema da aula.

Todos os tipos de tecido conjuntivo são caracterizados pela presença de três componentes:

Células (fibro e histiócitos, células pigmentares, mastócitos).

Substância fundamental intercelular. A sua consistência gelatinosa deve-se à sua composição. A substância principal é um gel altamente hidratado, composto por 30% de compostos de alto peso molecular (glicosaminoglicanos e proteínas) e 70% de água.

Estruturas fibrosas e fibrilares (fibras colágenas, elásticas e reticulínicas).

A composição do tecido conjuntivo é determinada pela sua localização e função. Por exemplo, os ligamentos contêm muitas fibras e pouca substância fundamental, e o corpo vítreo do olho consiste praticamente em substância fundamental.

1. Funções do tecido conjuntivo

1. Unindo. Ele conecta os órgãos entre si e determina em grande parte a forma externa dos órgãos e de todo o organismo.

2. Apoiar. Os tecidos dos tendões, fáscias, ligamentos, cartilagens, tecido ósseo são densos e fortes e, portanto, “suportam” o corpo (mecanócitos: condroblastos, osteoblastos, odontoblastos).

3. Barreira (protetora). Serve como barreira entre o ambiente externo e interno (derme), entre o sangue e os elementos celulares. Protege o corpo da penetração de agentes infecciosos (fagocitose, biossíntese de anticorpos: mastócitos, macrófagos, leucócitos).

4. Depósitos. As substâncias que surgem como resultado de processos metabólicos são depositadas nas células por um longo tempo. Por exemplo, o tecido subcutâneo é rico em gordura; pigmentos de melanina e um produto metabólico da hemoglobina, a hemossiderina, acumulam-se nos histiócitos.

5. Reparativo. A destruição e morte de células do fígado, cérebro ou miocárdio, epiderme e derme (ferida) são acompanhadas pela ativação da proliferação de fibroblastos, sua migração para o local do dano e síntese ativa de colágeno, nova formação de compostos. tecido, reação fibrosa de granulação. Isto também é facilitado pela indução da agregação plaquetária pelo colágeno.

6. Trófico. Os produtos da quebra de componentes são utilizados como material estrutural e energético.