Lezione 7-8-9: Emoglobina E Mioglobina Flashcards
Quali meccanismi si sono evoluti per garantire un adeguato trasporto e immagazzinamento di ossigeno?
-L’apparato respiratorio—-> garantisce che l’emoglobina leghi l’ossigeno;
- L’apparato circolatorio—-> consente agli organismi di trasportare l’ossigeno verso i tessuti periferici;
- Emoglobina e mioglobina (proteine evolutive)—-> garantiscono rispettivamente il trasporto di ossigeno ai tessuti e l’immagazzinamento di ossigeno
Come aumenta la capacità del sangue di trasportare ossigeno con l’emoglobina?
-capacità del sangue di trasportare ossigeno senza emoglobina (ossia O2 disciolto nel sangue)—-> 3ml di ossigeno per litro di sangue
-capacità del sangue di trasportare ossigeno con emoglobina—-> 200ml di ossigeno per litro di sangue
Descrivi questo schema
Dove trovo l’emoglobina?
Nel citosol degli eritrociti (proteina globulare intracellulare)
Dove si trova la mioglobina?
Nelle fibre muscolari (proteina globulare intracellulare)
Qual è la funzione di
-emoglobina
-mioglobina
-emoglobina—->trasporta O2
-mioglobina—-> immagazzina O2
Qual è la principale differenza tra la struttura di Mb e Hb?
-Emoglobina—->struttura quaternaria (composta da 4 subunità)
-Mioglobina—->presenta struttura terziaria (composta da 1 sola catena polipeptidica)
Quanti O2 alla volta può legare una molecola di
-emoglobina
-mioglobina
-emoglobina—->4
-mioglobina—->1
Com’è l’affinità dell’emoglobina e della mioglobina per il CO rispetto a quella per l’O2?
L’affinità di emoglobina e mioglobina per CO è 200 volte maggiore rispetto all’affinità per O2
Cos’è un’apoproteina?
La proteina senza il gruppo prostetico (quindi inattiva)
Da cosa sono costituite sia l’emoglobina che la mioglobina?
-apoproteina + gruppo eme
Il gruppo eme dell’emoglobina e dalla mioglobina sono uguali?
Si
Dimmi 4 cose sul gruppo eme di mioglobina e mioglobina
-è il gruppo prostetico della proteina (non è legato in maniera covalente, ma è incastrato in maniera stabile nella proteina)
-è costituito da Protoporfirina IX e Fe2+
-presenta al massimo 6 legami dativi/di coordinazione
-presenta 1 His prossimale in posizione F8(sotto il piano della protoporfirina) e 1 His distale in posizione E7 (sopra il piano della protoporfirina)
Quali sono le posizioni di coordinazione del gruppo eme?
Qual è la funzione dei legami di coordinazione del gruppo eme?
Servono per tenere Fe2+ legato al centro del gruppo eme
Dimmi 4 cose sull’istidina distale
-non lega direttamente il gruppo eme
-si trova sopra il piano della protoporfirina in posizione E7
-indebolisce il legame tra il gruppo eme e molecole potenzialmente tossiche (es.CO)
-orienta il legame tra Fe2+ e O2 (costringe O2 a legarsi a 120 gradi
Dimmi 3 cose sulla struttura della protoporfirina IX
Qual è la differenza tra
-ferro emoglobina
-ferri emoglobina
-ferro emoglobina—-> emoglobina con Fe2+ (quindi può legare O2); può esistere in due diverse conformazioni:
*DEOSSIEMOGLOBINA (Stato T)—-> la VI posizione di coordinazione è vuota (non c’è O2)
*OSSIEMOGLOBINA (STATO R)—->la VI posizione di coordinazione è occupata da O2
-ferriemoglobina—> emoglobina con Fe3+ (ossia la forma ossidata di Fe2+), non può legare O2 (=proteina inattiva, quindi la VI posizione di coordinazione è vuota perchè c’è solo un legame tra Fe3+ e l’H2O del citosol)
Con quale reazione si può passare dalla ferriemoglobina alla ferroemoglobina?
Attraverso le reazioni di riduzione
Descrivi l’Hb A
Quante Hb diverse sono state identificate?
Sono state identificate 60 emoglobine diverse, ma in ogni struttura ci sono sempre 9 residui amminoacidici (es. His distale e prossimale)
Dimmi 4 cose sulla struttura della mioglobina
-è costituita da 153 aa
-presenta una struttura terziaria contenente solo alfa eliche e loop (NO STRUTTURE BETA!)
-presenta 1 solo gruppo eme (uguale a quello dell’Hb)
-è composta da 8 segmenti di alfa elica denominati da A ad H
Che vuol dire che l’istidina prossimale suoi trova in posizione F8?
F—->indica l’etica della struttura tridimensionale
8—>indica la posizione del residuo amminoacidico
Qual è la funzione di
-His prox
-His distale
Nel gruppo eme?
-His prox—-> mantiene Fe2+ al centro della protoporfirina IX
-His distale—< orienta il legame tra Fe2+ e O2 (costringe O2 a legarsi a 120°)
Quale fu la prima proteina ad essere cristallizzata?
L’emoglobina nel 1959 da Perutz
Dimmi 2 motivi per cui il nostro organismo crea le strutture proteiche di emoglobina e mioglobina se poi basta solo il gruppo eme per legare l’ossigeno
1) la struttura proteica rallenta il distacco dell’ossigeno dall’eme (ossia preserva Fe2+ del gruppo eme dall’ossidazione)
2) la struttura proteica diminuisce l’affinità del gruppo eme verso il CO
Cosa succede se metto O2 e gruppo eme purificato con Fe2+ in una provetta?
Fe2+ si ossida velocemente a Fe3+ (così il gruppo eme rilascia O2)
Perché è importante il fatto che la proteina vada a rallentare il distacco dell’ossigeno dall’eme?
questo è importante perché l’emoglobina deve cedere ossigeno non tutto contemporaneamente, ma una parte la cederà ai tessuti più vicini ai polmoni, ma poi deve arrivare anche nella zona periferica.
Quindi ci vuole tempo e se l’ossigeno si staccasse troppo rapidamente arriveremmo ad avere intorno ai polmoni tessuti con ossigeno, ma tutto il resto del corpo senza ossigeno e ciò renderebbe impossibile la sopravvivenza adun organismo aerobico.
Come fa la struttura proteica di emoglobina e mioglobina a diminuire l’affinità del gruppo eme verso il CO?
Com’è il folding tra le 2 catene (alfa e beta) dell’emoglobina e la mioglobina?
Folding conservato—-> ossia le 3 catene proteiche hanno il 60% degli aa uguali e il 40% degli aa diversi.
Quindi le strutture delle 2 molecole sono simili tra loro,infatti:
-il gruppo eme si lega in maniera simile nelle tre catene (in particolare il legame tra gruppo eme e ossigeno è reversibile)
-Hanno tutte e tre l’ istidina distale e prossimale
Quali sono le 5 proprietà dell’emoglobina legate al suo comportamento allosterico?
1)cooperatività
2)l’affinità di Hb per O2 dipende dal ph
3)Hb trasporta CO2 e protoni
4) l’affinità di Hb per O2 dipende da composti con gruppi fosforici
5)Hb ha minore affinità per O2 rispetto ad Mb
In cosa consiste la cooperatività dell’emoglobina?
-Il legame con un ossigeno facilita il legame con l’altro ossigeno (ossia l’ossigeno all’inizio si lega più difficilmente all’emoglobina vuota ma, una
volta legata una molecola, la seconda si lega più facilmente e così progressivamente la terza e la quarta)
-se c’è poco ossigeno nell’ambiente l’Hb fa molta fatica a legarlo
Cosa indica la curva di dissociazione dell’ossigeno?
-indica come varia la SATURAZIONE (ordinate) dell’emoglobina o della mioglobina in funzione della PRESSIONE PARZIALE di O2 (ascisse)
Cosa indica la
-pO2
-Y
Nella curva di dissociazione dell’ossigeno?
-pO2—> pressione parziale di O2 (frazione di molecole di O2 disponibili nell’ambiente e quindi disponibili per il legame con Hb)
-Y—->saturazione (frazione di molecole di Hb legate ad O2; varia da 0 a 1!)
Cosa vuol dire se
-Y=1
-Y=0
nella curva di saturazione dell’ossigeno?
-Y=1—> Vuol dire che tutti i siti di emoglobina o mioglobina sono legati all’ossigeno
-Y=0—> tutti i siti sono vuoti
Cosa indica la P50?
La pressione parziale di O2 in corrispondenza della quale il 50% della proteina è satura
Qual è la p50 di
-Hb
-Mb
-Hb—->26 torr
-Mb—->2 torr 8 questo è un valore molto basso, quindi vuol dire che la mioglobina ha maggiore affinità per l’ossigeno)
Dimmi 4 cose sulle curve di dissociazione dell’ossigeno di emoglobina e mioglobina
-la curva dell’emoglobina si trova sotto quella della mioglobina
- Tutte e due le curve tendono entrambe ad andare asintoticamente verso il 100%: “asintoticamente” perchè il legame è reversibile, ovvero c’è sempre qualche molecola che in un certo istante è vuota prima di legare, nell’istante dopo, un ossigeno (equilibrio dinamico).
- Le molecole individuali che legano l’ossigeno ad una data pressione parziale non sono le medesime nel tempo: poiché il legame è reversibile, le molecole si legano e si slegano continuamente all’ossigeno, ma in media la saturazione rimane la medesima (es. a 20 torr, 30%).
- Entrambe le curve salgono con un andamento diverso e arrivano ad un plateau (la curva si appiattisce)—->Ciò avviene quando vengono saturati tutti i siti di legame:(ossia l’Hb lega 4 02 e Mb lega 1 02).t
Dimmi 2 cose sulla curva di saturazione della mioglobina
-la curva è un’iperbole, ma la prima parte può essere assimilata ad una retta perché la PENDENZA è costante (ossia la saturazione della molecola aumenta in maniera lineare, quindi Mb è efficiente nel legare O2 sia all’inizio della curva che nel plateau)
-la curva di Mb è più alta di quella di Hb (questo vuol dire che Mb ha maggiore affinità per l’ossigeno rispetto a Hb)
Dimmi 2 cose sulla curva di saturazione dell’emoglobina
-la curva è un sigmoide
-il primo tratto della curva ha una pendenza variabile (la pendenza della curva aumenta da sx verso dx)
Che vuol dire che la pendenza della curva di satiurazione dell’emoglobina aumenta da sx a dx?
Vuol dire che la saturazione di Hb aumenta da sx a dx (=ossia la tendenza dell’emoglobina a legare O2 aumenta man mano che aumenta la pressione parziale di O2= cooperatività)
Qual è l’equazione della curva di saturazione della mioglobina
Qual è l’equazione della curva di saturazione dell’emoglobina?
Dimmi 4 cose sul grado di cooperatività
-si indica con “n”
-è anche detto coefficiente di Hill
-ha un valore massimo di 4 e un valore minimo di 1
-
N Qual è il valore di n
-nell’emoglobina
-nella mioglobina
A Ph neutro?
-in Mb—-> n=1 (legame non cooperativo)
-in Hb—-> n=2.8 (legame cooperativo)
Che vuol dire se n dell’emoglobina è uguale a 1?
Il legame non è cooperativo (ossia la curva di Hb si avvicina molto a quella di Mb)
Da cosa può dipendere la cooperatività di Hb?
Dalle condizioni ambientali (es. Ph)
Perché l’Hb è un trasportatore di ossigeno migliore rispetto alla mioglobina?
Infatti il delta di saturazione dell’emoglobina è maggiore di quello della mioglobina
Cosa succede all’Hb ad una pressione di
-100 torr
-20 torr
Come variano l’affinità dell’emoglobina e la curva di saturazione a seconda del ph?
-A ph BASSO, di circa 7.2 (ossia il ph dei tessuti in attività che consumano ossigeno e producono CO2)—-> la curva di Hb si abbassa (diminuisce affinità per O2) e si sposta a destra (quindi aumenta n, ossi diventa > di 2.8, e di conseguenza Hb cede ossigeno ai tessuti)
-A ph ALTO (es.7.6)—-> la curva di Hb è alta e si sposta a sx
Cos’è l’effetto bohr?
- è un meccanismo fisiologico che descrive come il ph del sangue (ossia la concentrazione di H+) e la concentrazione di CO2 influenzano l’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno
In che modo l’emoglobina lega i protoni?
Quali sono i 3 modi in cui trasportiamo la CO2 nel nostro organismo?
Come fa l’Hb a legare la CO2?
Lega direttamente la CO2 formando i CARBAMMATI—-> sono gruppi carichi negativamente che possono formare ponti salini con residui carichi positivamente (così si abbassa l’affinità dell’emoglobina per l’Ossigeno)
Descrivi questo schema
Negli alveoli polmonari, dove la concentrazione di CO2 è bassa perché il sangue passa da venoso ad arterioso, si ha tanto ossigeno e poca anidride carbonica: il pH è più alto, l’emoglobina rilascia CO2 e protoni, tornando a legare ossigeno.
Nei tessuti, avviene il contrario: l’emoglobina lega CO2 e protoni mentre rilascia ossigeno (infatti il ph si abbassa e diminuisce l’affinità di Hb per O2).
In seguito il ciclo riprende
In che direzione , lungo la curva di saturazione dell’Hb, mi sto muovendo se passo da
-tessuti a polmoni
-polmoni a tessuti
-tessuti a polmoni—-> da sx a dx (aumenta affinità)
-polmoni a tessuti—-> da dx a sx (diminuisce affinità)
Dimmi 2 cose sul 2,3 BPG
-lo troviamo nel citosol degli eritrociti
Qual è l’effetto del 2,3 BPG sull’affinità dfell’emoglobina per l’ossigeno?
Il 2,3 BPG diminuisce l’affinità di Hb per O2
Come fa il 2,3 BPG ad influenzare l’affinità di Hb per O2 ?
Stabilizza la struttura quaternaria della deossiemoglobina (così viene favorito il rilascio di O2).
Infatti
Qual è la differenza tra
-legame ionico
-interazione ionica
-legame ionico—-> forte
-interazione ionica—-> è un’interazione elettrostatica debole
A cosa è dovuta l’affinità tra Hb e 2,3 BPG?
Al Goodness of fit (bontà di adattamento spaziale e chimico9-fisica)
Come varia la curva di Hb
-con BPG
-senza BPG
Il 2,3 BPG si lega sia ad Hb che ad Mb?
No, si lega solo ad hb (perchè si può legare solo al centro del tetramero)
Cosa sono gli effettori allosterici?
Gli effettori allosterici sono molecole che modulano l’attività di una proteina (spesso un enzima o una proteina di trasporto come l’emoglobina) legandosi a un sito allosterico, cioè a un sito della proteina che non è il sito di legame principale per il substrato
Dimmi 3 effettori allosterici dell’emoglobina
-CO2, H+ e 2,3 BPG (si legano all’Hb nel suo sito allosterico che è diverso dal sito di legame per l’O2)
Cosa succede quando ci troviamo in montagna ad alte pressioni?
Il 2,3 BPG si lega all’emoglobina fetale?
Il 2,3 BPG presenta un’affinità minore per l’emoglobina fetale, rispetto a quella adulta, perchè Hb fetale presenta un amminoacido che riduce la sua affinità per BPG.
In questo modo l’emoglobina fetale sarà più affine all’ossigeno rispetto a quella materna
Dimmi 3 segnali di richiesta di O2 da parte dei tessuti
⁃ pressione parziale di O2 più bassa perché l’ossigeno viene usato per la produzione di ATP;
-Diminuzione di pH in periferia (producendo tanto ATP, si produce anche CO2 che abbassa il pH, questo contribuisce all’aumento degli ioni H+—->infatti
la CO2 aumenta, si complessa all’acqua e si forma acido carbonico che scinde in ione bicarbonato e ione H+.
A questo punto gli ioni H più si accumulano e contribuiscono a diminuire il pH mentre lo ione
bicarbonato contribuisce al trasporto della CO2 ai polmoni.
⁃ Produzione di acido lattico che contribuisce all’aumento di ioni H+ nel distretto periferico.
Cos’è il coefficiente di hill dal punto di vista grafico?
È il coefficiente angolare della retta ottenuta combinando il
-logaritmo della pressione parziale di O2 (sulle ascisse)
-logaritmo del rapporto tra la frazione di siti occupati e la frazione di siti non occupati)
L’Hb fetale ha comportamento cooperativo?
Sì, però il comportamento cooperativo di HbF è minore rispetto a quello di Hb A
Metti a confronto le curve di saturazione di Hb F e Hb A
Com’è fatta Hb F?
È maggiore l’affinità per L’ ossigeno di HbA o HbF?
Hb F ha un’affinità per l’ossigeno maggiore rispetto ad HbA
Qual è il sito attivo dell’emoglobina?
Il sito che lega l’O2
Quali sono le differenze strutturali tra deossiemoglobina e ossiemoglobina?
Di quanti gradi differiscono lo stato T e R dell’emoglobina?
Le due conformazioni differiscono di una rotazione di 15 gradi di metà molecola rispetto al piano di simmetria
In cosa consiste il comportamento allosterico?
-allosteria vuol dire “altro sito”
-avviene una trasmissione di piccoli movimenti all’interno di una subunità che si trasmettono a tutte le altre subunità (così la proteina cambia conformazione)
Da dove hanno inizio quei movimenti all’interno di una subunità dell’emoglobina che poi portano tutta la proteina a cambiare conformazione?
Il legame tra Fe2+ e O2 rappresenta il punto specifico in cui si origina una reazione a catena all’interno di una subunità dell’Hb
Quali proteine possono presentare comportamento allosterico?
-solo le proteine costituite da più catene polipeptidiche (ossia con struttura quaternaria, per questo Mb non è allosterica)
Come cambiano i legami tra le subunità dell’emoglobina nel passaggio dalla conformazione T a R?
Qual è la minima distanza per formare il legame a H?
1-3 micro Angstrong
Qual è la funzione dei modelli per il meccanismo di transizione allosterica dell’emoglobina?
Spiegano il passaggio dalla conformazione T a R
Descrivi il modello Koshland dell’emoglobina
È anche detto modello sequenziale
Perchè il modello sequenziale è stato criticato?
È stato criticato, perché mostra che il cambio di configurazione (da T a R) avviene una subunità alla volta, quando, in realtà, il cambio di conformazione avviene contemporaneamente in tutte e quattro le subunità
Descrivi il modello di transizione allosterica di Monod, Wyman e Changeux
È anche detto modello concertato
Dimmi 3 caratteristiche generali delle proteine allosteriche
Secondo l’evoluzione perchè si è passati dalla mioglobina all’emoglobina?
Chi e come scoprì l’anemia falciforme?
Herrick nel 1904 scoprì l’anemia falciforme perchè attraverso il MICROSCOPIO OTTICO aveva individuato una forma anomala degli eritrociti
Chi presenta l’anemia falciforme?
Presentano la malattia gli omozigoti per il gene mutato, invece fu eterozigoti sono portatori sani
Quale fu la prima malattia ad essere identificata come mutazione puntiforme?
L’anemia falciforme
A cosa è dovuta l’Hb S dell’anemia falciforme?
Quanti tipi di Hb anormali sono state scoperte?
Dimmi 3 difetti di sintesi dei una o più catene di Hb che possono causare le talassemie
Dimmi 2 cose sui cambiamenti conformazionali delle proteine
-sono alla base del comportamento allosterico delle proteine
- sono alterazioni della struttura terziaria o quaternaria di una proteina importanti per la regolazione e lo svolgimento delle funzioni della proteina
Cosa sono le interazioni allosteriche?
-sono un tipo di cambiamento conformazionale delle proteine
-prevedono cambiamenti nella conformazione di una subunità di una proteina che poi vengono trasmessi a tutte le altre subunità
Dimmi una forma specifica di all’osteria
Il comportamento cooperativo dell’Hb
Qual è la differenza tra allosteria e cooperatività?
-allosteria—-> modulatore allosterico e ligando sono due molecole diverse (es. nel caso dell’emoglobina, il legame tra Hb e CO2, che è il suo modulatore allosterico, influenza l’affinità di legame tra la proteina stessa e il suo substrato, ossia l’O2)
-cooperatività—-> è una forma particolare di allosteria in cui il modulatore allosterico e il ligando sono la stessa molecola (es. nel caso dell’emoglobina, il legame tra la proteina e il suo modulatore allosterico, ossia l’O2, influenza l’affinità tra la proteina stessa e il suo substrato, che è sempre l’O2)
Qual è la differenza tra cooperatività positiva e negativa per l’emoglobina?
-cooperatività positiva—-> il legame con un ossigeno aumenta l’affinità tra l’Hb e le altre molecole di O2
-cooperatività negativa—>in questo caso si parte dall’emoglobina completamente saturata, in particolare il rilascio di un O2 da parte del gruppo prostetico di una delle 4 subunità dell’emoglobina provoca una diminuzione dell’affinità per l’ossigeno dei restanti siti con conseguente rilascio dell’ossigeno stesso
È maggiore l’affinità tra emoglobina e bifosfoglicerato o tra emoglobina e ossigeno?
È maggiore l’affinità tra emoglobina e ossigeno, infatti il bifosfoglicerato si può legare all’emoglobina solo quando si trova allo stato T/deossidato (ossia senza O2)
Il sito attivo e il sito allosterico, nel caso dell’emoglobina, sono gli stessi?
-NO:
-sito attivo—->parte del gruppo e e che si lega all’O2
-sito allosterico—->sito per legare es. 2,3 BPG/CO2
Che vuol dire che l’emoglobina è una proteina coniugata?
Vuol dire che è composta da una parte proteica (la globina) e una non proteica (gruppo eme)
Cosa succede al grado di cooperatività dell’emoglobina se diminuisce il PH?
Il grado di cooperatività aumenta (infatti dal momento che nell’ambiente c’è meno ossigeno, l’affinità di Hb per O2 diminuisce)
L’O2 è un ligando o un substarto per l’Hb?
È un ligando!
