Concetti Chiave
- La matrice extracellulare (MEC) fornisce supporto meccanico e separa i tessuti adiacenti, influenzando la forma e l'attività cellulare.
- Il collagene è una proteina fibrosa dominante nella MEC, con alta resistenza alla trazione, fondamentale per la struttura e la funzione dei tendini.
- I proteoglicani, grazie alla loro capacità di legare acqua, formano un gel idratato nella MEC che resiste alla compressione e conferisce solidità ai tessuti.
- La fibronectina, composta da due catene polipeptidiche, facilita l'interazione tra cellule e MEC grazie ai suoi siti di legame specifici.
- Le laminine, glicoproteine extracellulari, influenzano la migrazione e differenziazione cellulare e contribuiscono alla resistenza e flessibilità della membrana basale.
N. B.= Glicocalice => strato strettamente aderente alla superficie esterna della membrana plasmatica; contiene carboidrati ed altri materiali extracellulari secreti dalla cellula nello spazio esterno, dove restano esternamente associati alla superficie cellulare.
Ruolo della matrice extracellulare
La matrice extracellulare (MEC), presente in molti tipi di cellule animali, è una rete organizzata di materiali extracellulari presente nelle vicinanze della membrana plasmatica, può giocare un ruolo chiave nel determinare la forma e le attività di una cellula. Una delle matrici extracellulari meglio definite è la Membrana Basale (o lamina basale) uno strato spesso circa 50-200 nm che circonda le cellule muscolari ed adipose che è presente al di sotto della superficie basale delle cellule epiteliali, come nell’epidermide, nel rivestimento interno del canale digerente e respiratorio e nel rivestimento interno dei vasi sanguigni, inoltre fornisce un supporto meccanico per le adesioni delle cellule, fungono come barriera cellula-cellula separando tessuti adiacenti all’interno di un organo.
Composizione della matrice extracellulare
La matrice extracellulare può assumere diverse forme ma generalmente è composta da proteine molto simili; composte da estese molecole di tipo fibroso.
Tra le molecole più importanti:
- Collagene = appartiene alla famiglia delle glicoproteine e sono proteine fibrose appartenenti esclusivamente alla matrice extracellulare, costituendo il 25% delle proteine totali (più alto), sono caratterizzate da un’alta Resistenza alla Trazione. Vi sono diversi tipi di collagene ma tutte hanno le stesse caratteristiche strutturali:
---> sono trimeri, formati da 3 catene polipeptidiche chiamate catene α.
---> sono avvolte per gran parte della loro lunghezza in una tripla elica.
Alcuni collageni, tra cui i tipi I, II e III sono chiamati Collageni Fibrillari perché si assemblano in fibrille a forma di cavo; all’interno di ogni fibrilla, le singole molecole di collagene non sono allineate in registro ma sono sfalsate, ciò fa si che aumenti la resistenza meccanica del complesso e produce il caratteristico bandeggio delle fibre collagene. Tra i vari componenti della MEC, le molecole di collagene costituiscono l’ intelaiatura insolubile che determina molte delle proprietà meccaniche della MEC, ad esempio: i tendini, che connettono i muscoli alle ossa, devono resistere ad enormi forze di trazione durante la contrazione muscolare. Non tutti i collageni formano fibrille, come quello di tipo IV la cui distribuzione è limitata alle membrane basali che sono delle lamine di supporto molto sottili nelle quali le molecole di collagene sono organizzate a formare una rete che fornisce un supporto meccanico e funziona come un traliccio per la deposizione d’altri materiali extracellulari.
- Proteoglicani = complesso proteico-polisaccaridico formati da una proteina centrale alla quale sono legate covalentemente catene di (GAG) glicosamminoglicani. Data la natura acida dei GAG, i proteoglicani possono legare enormi quantità di cationi, che attirano un enorme numero di molecole d’acqua, formando cosi un gel poroso, idratato che resiste alla compressione. Insieme ai collageni essi danno alla cartilagine e alle MEC solidità e resistenza alle deformazioni.
- Fibronectina = formata da 2 catene polipeptidiche simili, unite da un paio di legami disolfuro, ciascun polipeptide è composto di una serie lineare di moduli distinti che sono organizzati in alcune unità funzionali più grandi. Ciascuna delle due catene polipeptidiche contiene:
---> siti di Legame per altri componenti della MEC, inclusi collageni e proteoglicani;
---> siti di Legame per recettori della superficie cellulare che mantengono le cellule stabilmente legate alla MEC.
- Laminina = sono una famiglia di glicoproteine extracellulari che hanno 3 differenti catene polipeptiche legate da ponti disolfuro (ed organizzate a formare una molecola a forma di croce) esse possono influenzare fondamentalmente le capacità di migrazione, di crescita e di differenziazione di una cellula. Inoltre oltre a legarsi a recettori della superficie cellulare, a molecole di laminino stesse ed altri componenti della membrana basale si ritiene che assieme al collagene di tipo IV possano formate reti separati ma interconnesse fornendo alle membrana basale sia resistenza che flessibilità.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo principale della matrice extracellulare (MEC) nelle cellule animali?
- Quali sono le caratteristiche strutturali comuni dei collageni?
- Come contribuiscono i proteoglicani alla struttura della matrice extracellulare?
- Qual è la funzione della fibronectina nella matrice extracellulare?
- In che modo le laminine influenzano le cellule?
La MEC gioca un ruolo chiave nel determinare la forma e le attività di una cellula, fornendo supporto meccanico e fungendo da barriera cellula-cellula.
I collageni sono trimeri formati da tre catene polipeptidiche chiamate catene α, avvolte in una tripla elica, e si assemblano in fibrille a forma di cavo, aumentando la resistenza meccanica.
I proteoglicani formano un gel poroso e idratato che resiste alla compressione, contribuendo alla solidità e resistenza della cartilagine e della MEC.
La fibronectina lega altri componenti della MEC e recettori della superficie cellulare, mantenendo le cellule stabilmente legate alla MEC.
Le laminine influenzano la migrazione, crescita e differenziazione cellulare, formando reti interconnesse con il collagene di tipo IV per fornire resistenza e flessibilità alla membrana basale.
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