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Cuestiones de Bioquímica

Tema 3

1) La hemoglobina es una proteína tetramérica compuesta por dos subunidades α y dos subunidades β. Las estructuras de estas subunidades se parecen mucho a la cadena polipeptídica de la mioglobina. Sin embargo, si comparamos la superficie de ambas proteínas, algunos residuos polares de la superficie de la mioglobina están reemplazados, en lugares equivalentes, por residuos hidrofóbicos en la hemoglobina.

a) ¿Cómo puede estar de acuerdo esta observación con el hecho de que los residuos hidrofóbicos se disponen hacia el interior de las proteínas globulares?

b) En este sentido ¿qué puede decirse sobre la naturaleza de las interacciones que determinan la estructura cuaternaria de la hemoglobina?

2) La hemoglobina es una de las proteínas más estudiadas. En humanos se conocen decenas de variantes en su secuencia (mutaciones), algunas de las cuales afectan negativamente a la función de transporte de oxígeno y se denominan hemoglobinopatías. En la tabla del ANEXO I se resumen las mutaciones características de algunas variantes de hemoglobina, así como sus consecuencias.

a) Comenta a qué se debe el efecto de la mutación característica de la hemoglobina Hiroshima

b) Cuál es la consecuencia de la mutación presente en la hemoglobina Bibba sobre su estructura cuaternaria. Dibuja la curva de la función de saturación por O2 correspondiente a esta hemoglobina junto a la curva de la hemoglobina normal.

3) La electroforesis es una técnica de separación de proteínas en un campo eléctrico. En una de las variantes de esta técnica, las proteínas se depositan sobre una membrana humedecida con tapón a pH 7,0 y se aplica un campo eléctrico entre ambos extremos. Como consecuencia, las proteínas que posean carga positiva a ese pH migrarán hacia el polo negativo (cátodo), y las que tengan carga negativa migrarán hacia el polo positivo (ánodo). La figura de la derecha representa el resultado de someter una muestra de hemoglobina normal a electroforesis. La banda oscura es la posición que alcanza la hemoglobina al final del experimento.

a) Señala sobre esa figura qué posición ocuparían las variantes de hemoglobina (S; M. Iwate; Hiroshima; Bibba) de la tabla del ANEXO I.

4) Comentar la siguiente frase:

La hemoglobina mutante Rahere tiene un residuo de Thr que sustituye a la Lys 82 de la cadena β normal. Este cambio afecta al lugar de unión del 2,3-BPG, de manera que la P50O2 (presión parcial de O2 a la que se alcanza una saturación del 50%) no es de 25 torr, como en la hemoglobina normal, sino de 10 torr.

5) Dibujar en una misma gráfica la función de saturación frente a la presión parcial de O2 correspondiente a la hemoglobina en cada una de las siguientes situaciones:

a) Hemoglobina aislada y purificada a pH 7,2 b) Hemoglobina a pH 7,4 y en presencia de una concentración normal de 2,3-BPG (2 mM)

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c) Hemoglobina a pH 7,2 y en presencia de una concentración normal de 2,3-BPG (2 mM) d) Hemoglobina en condiciones normales correspondientes al tejido muscular activo e) Hemoglobina en la mismas condiciones que en d) pero en presencia de 2,3-BPG 5 mM

6) El corredor favorito para la maratón que se ha de celebrar en La Paz (Bolivia) se ha entrenado durante varias semanas para adaptarse a los 3700 m de altura a que se encuentra la ciudad. Un fabricante de ropa deportiva que patrocina a un rival a invitado al corredor favorito a pasar unos días en una playa de la costa peruana, asegurándole que podrá llegar a la Paz la víspera de la carrera ¿Crees que la invitación es una muestra de amabilidad o un intento de perjudicar al corredor? Explica la base molecular de tu respuesta.

7) Para una proteína que sigue el modelo de Monod, indicar de manera razonada si se dará cooperatividad en cada uno de los siguientes supuestos:

a) El ligando de esta proteína se une exclusivamente a la forma R b) El ligando se une a las formas T y R con idéntica afinidad c) El ligando se une preferentemente a la forma R, pero debido a una mutación no puede

haber interconversión entre las formas R y T

8) Los fetos humanos poseen su propia clase de hemoglobina, denominada hemoglobina F (α2γ2), diferente de la hemoglobina de los adultos, denominada hemoglobina A (α2β2). Las curvas de saturación por el O2 de ambos tipos de hemoglobina se representan en la figura.

a) ¿Cuál presenta mayor afinidad por el oxígeno? b) ¿Cuál es el significado fisiológico de tal

diferencia? c) ¿Cuál es su causa molecular?

9) El monóxido de carbono (CO) puede unirse a la hemoglobina en el sitio correspondiente al oxígeno, formando un complejo de estructura esencialmente idéntica a la de la oxi-hemoglobina. La afinidad de la hemoglobina por el CO es aproximadamente 200 veces mayor que por el oxígeno, por lo que la inhalación de pequeñas cantidades de este gas pueden causar una disminución grave de la oxigenación de la sangre (hipoxia). Teniendo en cuenta esta información, explica porqué es especialmente peligroso fumar durante el embarazo. NOTA: la combustión del cigarrillo produce cantidades significativas de CO.

Hemoglobina A

Y

Hemoglobina F