Biocel Aula 8 - Matriz extracelular e Parede Celular

Prévia do material em texto

Resumo Biocel - matriz extracelular e parede celular (01/02/2022) 
 
Tecidos são compostos por células e por um ESPAÇO EXTRACELULAR, o qual é preenchido por 
uma rede complexa de macromoléculas. Esse espaço extracelular é chamado de MATRIZ 
EXTRACELULAR. Essa matriz pode ser definida como uma rede organizada de macromoléculas – 
as quais são secretadas pelas próprias células, através do processo de exocitose -, associada à 
superfície das células. Tais macromoléculas são: 
• proteínas 
• polissacarídeos 
A matriz extracelular está presente em todos os tecidos, sendo mais abundante no TECIDO 
CONJUNTIVO. Existem diferentes tipos de tecido conjuntivo: 
• adiposo 
• cartilaginoso 
• ósseo 
➢ células periféricas do epitélio secretam a MEMBRANA BASAL 
 outro tipo de matriz extracelular 
➢ possuem mais matriz do que células 
➢ formam o arcabouço do corpo 
➢ matriz determina as propriedades físicas, adaptada à função do tecido 
 calcificada (dentes e óssos) 
 transparente (córnea) 
 cordões rígidos (tendôes) 
 parede celular de plantas 
Quanto à nossa visão sobre a matriz extracelular 
Antes: 
➢ inerte, de sustentação da célula 
Agora: 
➢ ativa, funções complexas na regulação do comportamento celular – migração, proliferação 
celular, forma do tecidual, função celular e tecidual 
Quanto à origem da matriz extracelular: 
➢ produzida e organizada localmente pelos FIBROBLASTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 células especializadas 
 principais responsáveis pela produção das macromoléculas da matriz extracelular 
 presentes em diversos tipos de tecidos, especialmente nos tecidos conjuntivos 
 associados a filamentos de colágeno 
 
 
Mais especificadamente, os POLISSACARÍDEOS DA MATRIZ são os 
GLICOSAMINOGLICANOS (GAGs): 
 
 
➢ cadeias polissacarídicas não-ramificadas compostas de unidades dissacarídeas repetidas 
➢ formam cadeias rígidas e estendidas 
➢ maioria possui grupos sulfato ou carboxil – carregados negativamente 
● sua carga negativa atrai íons Na+, fortemente hidrofílicas 
 absorve alta quantidade de água formando GÉIS 
• pressão por inchaço ou turgor – suporta forças de compressão 
 GAGs são apenas 10% do peso seco – hidratados preenchem a maior parte dos espaços 
 
 
 
 
 
 
 
➢ 4 principais grupos (mudam açúcares, tipos de ligações, número de sulfatos e localização) 
● Hialuronana (ou ácido hialurônico) 
 GAG mais simples, diferente dos demais 
 sequência repetida de até 25 mil unidades dissacarídicas idênticas não sulfatadas 
 sintetizada por um complexo enzimático embebido na membrana plasmática (não dentro 
das células como as demais) 
 resistência à compressão, processo de cicatrização, lubrificante nas articulações, abrem 
espaço para a migração celular (formação dos órgãos) 
• quando terminada a migração, é degradada pela HIALURONIDASE 
 pele jovem – lisa e elástica – muito ácido hialurônico, que preenche os espaços entre as 
células 
 reabilitação de enfermidades como a artrose (desgaste da cartilagem) 
 podem se associar com proteoglicanos, assumindo o papel nucelar das proteínas (quando 
nos proteoglicanos). Essa associação gera um grande complexo polimérico 
• podem se associar com fibras de colágeno 
 
 
 
 
 
 
 
 
● Sulfato de condroitina e sulfato de dermatana 
● Sulfato de heparan 
● Sulfato de queratana 
 
➢ Com exceção da Hialuronana, todos os GAGs são PROTEOGLICANOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
● estruturas compostas por cadeias peptídicas (proteína) – produzidas pelos ribossomos dentro 
do Retículo Endoplasmático - e por cadeias polissacarídeias (os GAGs) – ligadas no 
complexo de Golgi (um açúcar por vez), sofrendo o processo de sulfatação 
● diversos tipos, tamanhos e funções 
 sinalização química entre as células. Ex: Sulfato de heparan – liga moléculas 
sinalizadoras (FGF), concentrado-as próximas da células, para se ligarem aos receptores 
da membrana (estimulam proliferação celular) 
 ligam-se a proteínas/enzimas. Restringem a área de ação; bloqueiam atividades; 
protegem de degradação. Ex: Sulfato de heparan – liga-se a proteínas de atração de 
leucócitos no local da inflamação – permitindo uma permanência prolongada das 
células de defesa. 
 
 
 
 
 
Mais 
especificadamente, as PROTEÍNAS DA MATRIZ extracelular são: 
➢ Colágeno 
● família de proteinas fibrosas, mais abundante dos mamíferos (25% das proteínas) 
● secretados por fibroblastos e outras células 
● principal componente dos ossos e pele 
● estrutura longa e rígida – fita tripla helicoidal – 3 cadeias polipeptídicas de colágeno 
(cadeias α) 
● ricos em prolina e glicina (a cada 2 aminoácidos – formação da hélice) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
● 42 cadeias α de colágeno conhecidas (genes diferentes) – 
apenas 40 moléculas (tripla-hélice) conhecidas 
● Diferentes tipos: 
♦ Fibrilares: tipo 1 (mais comum – principal da pele e ossos), II, III, V e XI – formam 
fibrilas, feixes 
 
 resistência à forças tensoras 
 diâmetro e organizações variam com tecido. Exemplo: pele – entrelaçadas 
(treliça) – múltiplas direções; tendões – feixes paralelos ao longo do eixo 
principal (por conectar os músculos aos ossos, os tendões sempre vão ser 
tensionados no mesmo sentido) 
♦ Associados à Fibrilas: tipo IX e XII – “decoram” a superfície das fibrilas, ligam as 
fibrilas a outros componentes da matriz 
♦ Formadores de rede: tipo IV e VII 
 tipo IV – forma a lâmina basal 
 tipo VII – forma fibrilas de ancoramento – conexão da lâmina basal ao tecido 
conjuntivo 
● síntese realizada em partes 
♦ inicialmente uma cadeia α é traduzida pelos ribossomos; já dentro do retículo 
endoplasmático, pequenos grupos de açúcar são adicionados às cadeias α; ocorre a 
formação da tripla-hélice; é formado o pró-colágeno, caracterizado por possuir os 
domínios terminais n e c (também chamados de peptídeos sinal), um em cada ponta, 
das três cadeias α. Esses domínios terminais garantirão que as tripla-hélices não 
formem fibrilas dentro da célula e que sejam excretados à matriz extracelular; é só 
quando estão na matriz extracelular que tais peptídeos sinais são clivados, e o 
colágeno é propriamente formado; a associação espontânea com outros colágenos 
formará as fibrilas; a associação de fibrilas formará as fibras. 
 
 
♦ As fibras possuem um padrão estriado, explicado pela alternância das moléculas – 
áreas claras representam as áreas de ligação entre duas moléculas de colágeno 
 
 
 
 
 
➢ Elastina 
● principal componente das fibras elásticas 
● força elástica – resistência e distensão temporária 
● entrelaçadas com fibras de colágeno para evitar rasgo 
● altamente hidrofóbica, rica em prolina e lisina, mas não glicolisada e pouco hidroxilada 
(pobre em radicais livres) 
● assim como o colágeno, é produzida como uma pró-proteína, a qual tornará fibra elástica 
próxima à membrana 
● postas de forma intercruzada – ligações covalentes feitas entre os aminoácidos lisinas 
● proteína predominante predominante em artérias 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
➢ Fibronectina 
● glicoproteína grande, presente só em vertebrados 
● contribui organização da matriz, ligação e comunicação das células à matriz 
● é um dímero – 2 subunidades ligadas por pontes dissulfídicas em uma extremidade – 
geralmente de subunidades não idênticas 
● Subunidades dobradas em domínios funcionais – ligação a uma molécula/célula 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
● presente em duas formas 
♦ isoforma solúvel – fibronectina plasmáticas, presente no sangue e fluídos – 
importante para os processos de coagulação, cicatrização e fagocitose 
♦ isoforma fibrilar – produzida na superfície celular e depositada na matriz – fibrilas 
de fibronectina – interação célula-matriz 
 sua produção requer proteínas adicionais de células específicas 
 importante para processos de desenvolvimento – atua na migração celular no 
embrião, direcionando os movimentos;importante na formação de vasos 
sanguíneos, mutação leva à falha na interação célula-matriz 
 filamentos organizados conforme citoesqueleto das células 
➢ Laminina 
● proteína grande, composta por 3 cadeias polipeptídicas longas (α, β e γ) – cruz 
assimétrica 
● se agrupam em camadas de “feltro” 
● um dos principais componentes da LÂMINA BASAL – inicio do desenvolvimento 
♦ confere suporte (regeneração) e adesão; substrato que guia a migração; proliferação e 
diferenciação celular (leucócitos com função no conjuntivo); influência no 
metabolismo e polaridade celular; filtragem (rins) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A DEGRADAÇÃO DA MEC é necessária em muitas, e frequentes, situações. Por exemplo: útero 
pós-parto, reabsorção de cauda do girino, processo de renovação e reparação natural. 
Os agentes responsáveis por tais processos são as enzimas proteolíticas, secretadas pelas células – 
as PROTEASES, classificadas como METALOPROTEASES de matriz. Ex: colagenase. 
A degradação é importante especialmente para a migração celular: 
• abre caminho, espaço para divisão 
• expor sítios escondidos na proteína clivada 
• promover descolamento da célula 
• liberação de proteínas sinalizadoras que estimulam a migração 
 
Citoesqueletos podem influenciar a organização da matriz e vice-versa, bem como a matriz pode 
propagar instruções célula-célula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As células DEPENDEM do ancoramento para crescer, proliferar e viver. A maioria das células que 
forem retiradas da sua matriz irão entrar em apoptose. 
 
A INTERAÇÃO MATRIZ-CÉLULA é realizada a partir de proteínas chamadas INTEGRINAS. 
➢ Integram os meios 
➢ família de receptores associados à membrana 
➢ duas cadeias associadas - α e β (combinações de diferentes isoformas = diferentes 
integrinas) 
➢ ligação pode ser desligada – mobilidade 
➢ ativa vias de sinalização intracelular – interação com o citoesqueleto 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A PAREDE CELULAR corresponde à matriz celular das células animais, com suas diferenças. Esse 
tipo de matriz (parede celular) confere uma estrutura mais forte, espessa e rígida. 
Existem diferentes tipos de parede celular, e cada uma é especializada de acordo com a função da 
célula 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As principais funções da parede celular são: 
• sustentação e forma celular 
• regulação do crescimento 
• proteção do protoplasma 
• transporte – canais para movimentos dos fluidos 
 
A parede celular possui diferentes fases: 
➢ parede celular primária 
◦ fina e flexível, porém rígida 
◦ permite o crescimento celular 
◦ pode permanecer, mas geralmente é substituída pela secundária 
◦ composta pelo polissacarídeo PECTINA (a qual fica embebida na celulose)– confere 
resistência à compressão 
➢ parede celular secundária 
◦ rígida 
◦ composição similar ou diferente 
◦ composta por uma rede de fibras de celulose 
◦ após a deposição dessa camada, há a adição de LIGNINA 
 
A CELULOSE 
➢ principal componente da parede celular 
➢ é um açúcar, carboidrato 
➢ numerosos monômeros de glicose ligados covalentemente pela extremidade – polímero 
linear 
➢ os polímeros organizados adjacentemente formam as MICROFIBRILAS DE CELULOSE – 
ligados por pontes de hidrogênio, feixes de 40 cadeias 
 conferem força tensora, não esticam 
 arranjadas em camadas (lamelas) – 20 a 40 nm de distância – ligadas por ligações 
cruzadas 
 várias lamelas organizadas = parede primária 
➢ sintetizada (e secretada) pelo complexo enzimático CELULOSE-SINTASE, o qual é ligado 
à membrana plasmática 
 seis unidades globulares em cada roseta 
 movem-se pela membrana depositando as microfibrilas na superfície externa 
▪ movimento dirigido pelo citoesqueleto 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A HEMICELULOSE 
➢ polissacarídeos ramificados 
➢ ligam-se fortemente à superfície das microfibrilas = ligações cruzadas 
➢ analogia – comparadas aos colágenos associados às fibrilas 
➢ longa estrutura central linear de açúcar (glicose, xilose ou manose) com pequenas cadeias 
laterais de outros açúcares 
➢ diferem entre células e plantas 
➢ travam microfibrilas – limitam a expansão celular 
➢ ex: xiloglucano 
➢ produzida no RE-Golgi e excretada por vesículas 
 
 
A PECTINA 
➢ preenchimento do arcabouço formado pelas celuloses 
➢ polissacarídeos ramificados 
➢ formam uma rede altamente hidratada, monômeros de ácido galacturônico (carga negativa) 
➢ analogia – comparados aos GAGs (ocupam grande espaço) 
➢ formam géis – flexibilidade para expansão 
➢ abundantes na LAMELA MÉDIA – região especializada que fixa paredes celulares vizinhas 
➢ produzida no RE-Golgi e excretada por vesículas 
 
 
Além dos açúcares, também existem as PROTEÍNAS na parede celular 
➢ até 5% da massa seca da parede 
➢ enzimas de renovação e remodulamento (crescimento) 
➢ fortalecimento contra patógenos 
➢ produzida no RE-Golgi e excretada por vesículas 
 
Desse modo, a SÍNTESE e o CRESCIMENTO da parede celular seguem tais padrões: 
➢ lamelas são depositadas internamente às anteriores – concêntrica – lamelas mais velhas são 
empurradas para o externo 
➢ a direção das fibrilas é perpendicular ao eixo de crescimento 
♦ se dá pelo deslizamento e/ou separação mas microfibrilas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O arranjo tipo A limita o crescimento, em relação ao tamanho final, mas permite crescimento em 
todas as direções; já o arranjo tipo B permite maior crescimento, em relação ao tamanho final, mas 
restringe tal crescimento a um sentido apenas. 
 
A DEPOSIÇÃO DA PAREDE SECUNDÁRIA 
➢ Ocorre após o cessar do crescimento 
➢ aumenta a resistência, conduz a seiva (contra a gravidade) 
➢ a célula pode morrer – finalidade estrutural e proteção já cumprida 
➢ celulose muito abundante, pouca pectina – sem distensão 
➢ 3 camadas – S1, S2 e S3 (em ordem do mais externo para o menos externo na parede 
celular) 
➢ diferentes orientações de microfibras 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A parede secundária é 
rica em LIGNINA 
➢ composto fenólico 
➢ fornece rigidez e resistência à compressão 
➢ hidrofóbica, substituindo a água 
➢ essa lignificação da célula ocorre de fora para dentro 
➢ importância evolutiva – permitiu suportar a compressão da gravidade, maior 
suportação/robustez, aumentando o porte das plantas 
➢ impermeabilizante: transporte de água para cima 
➢ proteção à fungos (lignina de cicatrização) 
 
Em alguns casos, após a deposição da parede secundária, a célula não irá morrer. Assim, para 
manter o contato com outras células, ela se utiliza dos PLASMODESMOS 
➢ pequenos buracos na parede celular 
➢ permitem a passagem de moléculas 
♦ mais especificadamente, a passagem de porções - projeções - dos retículos 
endoplasmáticos das células