Emoglobina e mioglobina Flashcards
Trasporto ossigeno
L’ossigeno è poco solubile in acqua e deve essere TRASPORTATO. Ferro e rame possono trasportare ossigeno ma possono causare la sua trasformazione in SPECIE REATTIVE che possono DANNEGGIARE le macromolecole
Gruppo EME
Ferro viene incorporato nel gruppo EME.
EME: gruppo TETRAPIRROLICO al cui centro è legato il FERRO. Il nucleo tetrapirrolico ha QUATTRO GRUPPI METILICI, DUE GRUPPI VINILICI e DUE GRUPPI PROPIONICI.
I 4 anelli pirrolici legano con 4 LEGAMI DI COORDINAZIONE il Fe (stato di ossidazione +2).
Il Fe forma anche DUE LEGAMI che stabilisce con l’OSSIGENO (sopra al piano dell’eme) e con l’His F8 (His prossimale sotto il piano).
LEGAME DI COORDINAZIONE: nuvola di elettroni che gli atomi di N mettono in compartecipazione impedisce l’ossidazione del ferro
Stabilizzazione ossiemoglobina
Per stabilizzare l’EME l’OSSIGENO forma anche un legame con l’His E7 (His distale). Altri aa stabilizzano EME: Phe CD1 e Val E11
Mioglobina
Facilita la DIFFUSIONE dell’OSSIGENO nel MUSCOLO.
Costituita da una catena polipeptidica di 153 AA con 8 α-eliche (A-H) collegate da ripiegamenti (AB-GH)
Curva di legame dell’Mb
IPERBOLE.
Grafico DISSOCIAZIONE DELL’Mb: caratterizzata per mezzo della FRAZIONE DI SATURAZIONE cioè la quantità di Mb che lega l’ossigeno rispetto alla quantità totale (Mb legata e non legata).
La frazione di saturazione oscilla tra 0 (Mb non legata) e 1 (tutta Mb legata).
Frazione di saturazione in funzione della pressione parziale dell’ossigeno (K=pO₂ quando si ha il 50% della saturazione).
La frazione di saturazione dipende dalla [O₂] e dalla Kdiss dell’equilibrio di dissociazione.
yO₂=0 quando [O₂]=0
yO₂=1 quando Kdiss indica il valore a cui Mb è completamente saturata (K=0 O₂ non si dissocia)
[O₂] può essere espresso anche come pO₂ perché è un gas (iperbole rettangolare).
50% di SATURAZIONE: META’ DEI SITI della Mb sono SATURATI dall’O₂ mentre META’ saranno LIBERI (yO₂=0.5).
Kdiss ALTA: MINORE quantità di O₂ LEGATO a Mb (saturazione minore di 1)
Kdiss BASSA: AFFINITA’ per O₂ ALTA quindi basta una piccola quantità per saturare la metà delle molecole (maggiore saturazione)
Emoglobina
Proteina TETRAMERICA con struttura quaternaria α₂β₂.
Hb possiede 4 GRUPPI EME legati alle 4 SUBUNITA’ α e β. Il legame dell’O₂ fa AVVICINARE le catene β alterando la struttura del tetramero
Stati conformazionali Hb
Hb è presente in DUE STATI CONFORMAZIONALI:
STATO T: deossiemoglobina, stabilizzato da interazioni ioniche
STATO R: ossiemogloina, stabilizzato dal legame con l’O₂
O₂ condiziona una serie di legami che STABILIZZANO la forma T o la forma R: nella deossiHb la subunità β1 possiede nell’elica C-terminale un’ His HC3. Quando l’Hb lega l’O₂ si verifica un CAMBIAMENTO CONFORMAZIONALE che fa SCIVOLARE i due DIMERI αβ l’uno sull’altro e la TASCA si RESTRINGE (le His interagiscono)
Curva dell’Hb
SIGMOIDE: descrive la TRANSIZIONE dallo STATO T allo STATO R. E’ un equilibrio graduale perché la prima molecola di O₂ ha difficoltà a legarsi ma una volta legata le altre si legano più facilmente (ogni legame favorisce il successivo)
Grafico energia libera in funzione di yO₂
In ASSENZA di O₂ è favorito lo STATO T perché è termodinamicamente PIU’ STABILE (yO₂=0)
In PRESENZA di O₂ è favorito lo STATO R perché è PIU’ STABILE
Quindi lo stato R è favorito ad alte [O₂] mentre lo stato T è favorito a basse [O₂]: c’è un CAMBIAMENTO CONFORMAZIONALE che riflette una MAGGIORE STABILITA’ a un LIVELLO ENERGETICO PIU’ BASSO
Come varia yO₂ in funzione di pO₂ nello stato T e nello stato R
Curva SIGMOIDE riflette la COLLABORAZIONE delle QUATTRO SUBUNITA’: latenza iniziale (stato T che non ha alta affinità per l’O₂) poi dopo il primo legame, gli altri sono facilitati perché c’è un cambiamento conformazionale delle subunità che si adattano al legame con l’O₂. La curva si impenna fino al 100% di saturazione quando tutte le subunità sono legate
Hb vs Mb
Hb: sistema per TRASPORTARE O₂ da regioni ad elevata pO₂ a regioni a bassa pO₂
Mb: sistema per IMMAGAZZINARE O₂, RISERVA che si può utilizzare in caso la pO₂ sia estremamente bassa
GRAFICI
Cooperatività Hb tra siti
ASSENZA DI COOPERATIVITA’: curva iperbolica che non raggiunge la completa saturazione (servono pO₂ molto elevate)
PRESENZA DI COOPERATIVITA’: curva sigmoide che raggiunge la completa saturazione a 100 mmHg
La cooperatività si riflette nella MAGGIORE EFFICIENZA e CAPACITA’ di CEDERE O₂ ai tessuti
No cooperatività: minore efficienza perché non si parte dalla completa saturazione quindi non cede la massima quantità di ossigeno
Modello concertato
Si ha subito una sorta di TRANSIZIONE dallo STATO T allo STATO R.
TRANSIZIONE ALLOSTERICA: transizione in blocco dallo stato T allo stato R mediata dal legame di un EFFETTORE (O₂).
1. Inizialmente non ha nessun legame con O₂. GRAN PARTE dei TETRAMERI si trova nello STATO T mentre POCHISSIMI nello STATO R. Le poche molecole nello STATO R quando arriva O₂ lo LEGANO alla PRIMA SUBUNITA’
2. Il legame alla prima subunità è DIFFICILE ma quando arriva il SECONDO O₂ trova la SECONDA SUBUNITA’ (adiacente) più PREDISPOSTA a legare O₂
3. La TRANSIZIONE è FAVORITA perché le SUBUNITA’ R mano a mano legheranno l’O₂ con MAGGIORE FACILITA’
4. Quindi TUTTE le MOLECOLE saranno nello STATO R
Per cui si parte da uno STATO T SCARICO DEOSSIGENATO iniziale a uno STATO R completamente CARICO passando per STADI INTERMEDI in cui si ha il legame di una subunità, poi della seconda, della terza e della quarta.
MODELLO TUTTO O NULLA: subunità passano dallo stato T allo stato R ma tutte sono o T o R
Modello sequenziale
Dà l’idea della COOPERATIVITA’ DEI SITI.
1. Inizialmente tutte e 4 le SUBUNITA’ sono nello STATO T
2. Arriva l’O₂ e si lega alla PRIMA SUBUNITA’ che CAMBIA CONFORMAZIONE dallo STATO T allo STATO R. Le altre 3 SUBUNITA’ restano nello STATO T
3. Arriva la seconda molecola di O₂ che si lega più FACILMENTE e la SUBUNITA’ CAMBIA CONFORMAZIONE: 2 SUBUNITA’ T E 2 SUBUNITA’ R
4. Poi arriva la terza molecola di O₂ che legandosi determina il CAMBIAMENTO CONFORMAZIONALE della TERZA SUBUNITA’: 1 SUBUNITA’ T e 3 SUBUNITA’ R
5. Infine arriva la quarta molecola di O₂ e si hanno tutte e 4 le SUBUNITA’ nello STATO R
Il PRIMO LEGAME dell’O₂ conferisce una CONFORMAZIONE DIVERSA che si riflette nel legame con la subunità adiacente che è facilitato e così per la terza e la quarta
CO₂ e H⁺
Biossido di carbonio e ioni idrogeno PROMUOVONO il RILASCIO di O₂ dall’Hb STABILIZZANDO la FORMA T.
Reazione
