Post on 24-Sep-2018
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Emoglobina e mioglobina
Per molti organismi, l‘O2 è una molecola di importanza vitale: l'ossigeno è infatti l'accettore finale degli
elettroni, che "fluendo" attraverso i complessi della catena respiratoria, consentono la produzione di
energia, sotto forma di molecole di ATP. Se privata di un costante apporto di ossigeno, la cellula non potrebbe produrre ATP in maniera
adeguata e andrebbe rapidamente incontro alla morte
PROTEINE GLOBULARI: le catene polipeptidiche sono
strettamente avvolte in forme sferiche o globulari e sono
caratterizzate da una struttura terziaria che comprende segmenti ad a-elica e b-foglietto ripiegato collegati tra loro da piccole
sequenze. Solubili in acqua.
Funzioni diverse (enzimi, proteine regolatorie, di trasporto….)
Es. MIOGLOBINA ed EMOGLOBINA
I vertebrati hanno sviluppato due meccanismi principali per rifornire le loro cellule di una quantità adeguata di O2: • il sistema circolatorio • proteine deputate al trasporto di O2
1L di plasma ~ 5 ml O2 1L di sangue ~ 150 gr di Hb dato che 1gr Hb/1.5 ml O2 ~ 250 ml O2/1L di sangue
N.B. Motivo strutturale comune : a-elica
L’emoglobina è un tetramero composto da due catene di tipo a e due catene di tipo b (struttura IV)
Proteine coniugate: emoproteine (Globina + eme) Mioglobina Emoglobina
La mioglobina consiste in un’unica catena polipeptidica (struttura III)
O2
Hb HbO2
Mb
MbO2 2 SH2
2S + 4H+ O2
O2
O2
2 H2O
Cytochrome c oxidase
e -
L’emoglobina si trova esclusivamente nei globuli rossi
dove la sua funzione principale è il trasporto dell’ossigeno dai polmoni ai capillari tissutali
La mioglobina funge sia da deposito che da trasportatore dell’ O2 nel tessuto muscolare
cardiaco e scheletrico; aumenta la velocità di
spostamento dell’ossigeno all’interno delle cellule
muscolari
Mioglobina vs emoglobina
α β
α β
Fibrocellule del miocardio e del muscolo scheletrico Globulo rosso
Trasporto di O2 Deposito di O2
Alta affinità per O2 Bassa affinità per O2
Cooperativa ed allosterica
Mb
Mioglobina Peso Molecolare : 16.700 Da 1 catena: 153 aminoacidi struttura III: 8 segmenti (A-H) ad a-elica (circa 80%) 1 gruppo eme, ferroprotoporfirina IX Ferro allo stato ferroso (Fe2+) coordinato con 6 ligandi: 4 con i quattro atomi di azoto dell’anello tetrapirrolico, 1 con un azoto dell’anello imidazolico dell’ istidina ‘prossimale’ (HIS F8), 1 con l’O2 molecolare
R e s i d u i I D R O F O B I C I : disposti tutti all’interno della molecola R e s i d u i I D R O F I L I C I : disposti quasi esclusivamente s u l l a s u p e r f i c i e d e l l a molecola
Emoglobina (HbA) Peso molecolare: 64.500 Da 4 catene: 2a (141 aa) 2b (146 aa) struttura III: circa 80% in a-elica 4 gruppi eme: ferroprotoporfirina IX struttura IV: sferica Ferro allo stato ferroso (Fe2+) coordinato con 6 ligandi: 4 con i quattro atomi di azoto dell’anello tetrapirrolico, 1 con un azoto d e l l ’an e l l o i m i d azo l i c o d e l l ’ i s t i d i n a ‘prossimale’ (HIS F8), 1 con l’O2 molecolare
Residui IDROFILICI Residui IDROFOBICI
IL GRUPPO EME (protoporfirina IX + Fe2+) L’atomo di ferro (II) centrale è legato ai quattro atomi di azoto dell’anello porfirinico, con una catena laterale di un’istidina (HIS prossimale) e, quando è presente, con l’ossigeno molecolare.
NH2
COOH
Protoporfirina Ferroprotoporfirina IX (eme)
4 gruppi metilici 2 gruppi vinilici 2 gruppi propionici
Sepolti nell’interno idrofobico
Esposti sulla superficie della
molecola
Ferro allo stato ferroso (Fe2+): esa-coordinato quando la proteina è in forma ossigenata (4 legami planari e due assiali, perpendicolari alla struttura planare del gruppo eme)
Hb nel trasporto dell’ossigeno Hb + 4O2 Hb4O2
Un efficace trasportatore deve: • essere in grado di trasportare molta merce • essere in grado di liberare questa merce una volta giunto a destinazione
~96% HbO2
~64% HbO2
Emoglobina: cooperatività di legame
L’emoglobina è un classico esempio di proteina allosterica, intendendo con questo termine un meccanismo di cooperatività tra i quattro gruppi eme presenti in una molecola di emoglobina. La cooperatività consiste nel fatto che quando una molecola di ossigeno si lega ad un gruppo eme di una molecola di emoglobina, gli altri tre gruppi eme presenti nella stessa molecola, acquistano una maggiore affinità per l’ossigeno e quindi possono legare con maggiore facilità altre 3 molecole di ossigeno.
Emoglobina : nelle emazie trasporta O2 ( 4 gruppi eme)
P50 Mb = 2,8 mmHg O2 P50 Hb = 26 mmHg O2
Cosa provoca un cambio conformazionale nell’ Hb?
Il valore della pressione parziale di ossigeno
(nei globuli rossi)
Questa molecola si trasforma da una molecola ad alta affinità (a livello polmonare) ad una molecola a bassa affinità (a livello tissutale) nei confronti dell’ossigeno. Si verifica un cambio conformazionale della proteina, per cui ne viene modificata l’affinità nei confronti dell’ossigeno.
Deossiemoglobina
Ossiemoglobina