MODELO DE ESTRUCTURA-FUNCIÓN EN PROTEÍNAS. HEMOGLOBINA Y MIOGLOBINA

DOCENTE ASESOR: Elena Benavides R.

INTEGRANTES:

HEMOGLOBINA

DEFINICIÒN

La hemoglobina (HB) es una proteína globular, que esta presente en altas concentraciones en lo glóbulos rojos y se encarga del transporte de O2 del aparato respiratorio hacia los tejidos periféricos; y del transporte de CO2 y protones (H+) de los tejidos periféricos hasta los pulmones para ser excretados. Los valores normales en sangre son de 13 – 18 g/ dl en el hombre y 12 – 16 g/ dl en la mujer.

ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL

ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA

COORDINACIÓN DEL HIERRO Y POSICIÓN DEL GRUPO HEMO EN LAS GLOBINAS

GENETICA

GENETICA

Esta proteína pude ser la Mioglobina ? : -Alta afinidad al oxígeno.

- Un molécula de baja afinidad ??

P en los pulmones 13,3 Kpa

P en los tejidos 4 Kpa

Unión del Oxigeno

MODIFICACIONES CONFORMACIONALES DE LA HEMOGLOBINA DURANTE LA OXIGENACIÒN

http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/HMS/hemoglobina.htm

UNIÒN COOPERATIVA DEL OXIGENO

INTERACCION ALOSTERICA

COEFICIENTE DE HILL( )Mide el grado de cooperativitad.= 1 Unión no cooperativa

.El efecto del pH y de la concentración de CO2 en la liberación de unión y de oxígeno. Bajando el pH y el aumento de la presión parcial de los resultados de dióxido de carbono en la liberación de O2 de la oxihemoglobina.

FACTORES QUE AFECTA LA UNIÒN DEL OXIGENO

EFECTO BOHR

EFECTO DEL 2,3 BFG

-Es muy importante para ceder el oxigeno en la Periferia.-Tiene un papel importante en las adaptaciones fisiológicas a la menor Po2 a grandes alturas.( Hipoxia)

A MAYOR PRESION DEL OXIGENO , LA 2 , 3 BFG

AUMENTA O DISMINUYE ?

El NO tiene una elevada afinidad por la hemoglobina ,uniéndose al Fe 2+ del hemo con una afinidad 10 000 veces mayor que la del O2.

El hecho de que la Hb no bloquee la acción vasodilatadora del NO dada la elevada afinidad de este por el Fe 2+ del hemo, radica en la interaccion entre el grupo sulfhidrilo de la Cys 93 beta y el NO , para formar un derivado S-nitroso.

La interacción de la Hb con el NO esta controlada por la transición

alostérica entre la forma R(oxiHb) y la forma T (desoxiHb)

INTERACCION DE LA HEMOGLOBINA CON EL OXIDO NITRICO

INTERACCION DE LA HEMOGLOBINA CON EL MONOXIDO DE CARBONO

Suele referirse a las anomalías de la Hb producidas por el simple cambio de un aminoácido en una de las cadenas de globinaHEMOGLOBINOPATÍAS ESTRUCTURALES: Hemoglobina con alteraciones de la secuencia de aminoácidos que causan alteraciones de la función o de las propiedades físicas o químicas.

HEMOGLOBINOPATIA

Hemoglobina S: también llamada anemia Falciforme o Drepanocítica.

OBSERVACIÓN DE LA UN GLÓBULO ROJO NORMAL Y OTRO ANÓMALO.

Hemoglobinopatía C: se caracteriza por la sustitución del ácido glutámico de la posición 6 de la cadena beta por lisina.

Figura 13 . Cruce entre dos estados heterocigotos

Metahemoglobina (Hb M):

La metahemoglobina (ferrihemoglobina) es un derivado de la hemoglobina en que el hierro ferroso se oxida a su forma férrica, lo que origina un color azulado pardo.

ALFA TALASEMIAS: Son cuatro los genes que controlan la producción de la globina alfa y la cantidad de genes faltantes o anormales determina la severidad de la enfermedad .

Perdida según la cantidad de genes

TALASEMIAS

BETA TALASEMIAS: Las beta talasemias son los resultados de la falta de síntesis de las cadenas beta de globina.

MIOGLOBINA

DEFINICION• La mioglobina es una proteína cuya función principal es

transportar el oxígeno a los músculos, necesario para su funcionamiento.

• Su estructura es muy similar a la de la hemoglobina que transporta el oxígeno en la sangre.

• La mioglobina también está considerada como un pigmento, ya que es la responsable del color rojo de los músculos.

• La mioglobina contenida en los músculos puede ser liberada a la sangre después de una lesión muscular grave, especialmente en un infarto de miocardio o incluso en la orina en algunos casos.

• La dosificación de la mioglobina en la sangre o en la orina permite diagnosticar diversas enfermedades.

Es una cadena polipeptídica de 153 residuos aminoaciso (PM 17.000 daltons).

Es una proteína globular con la superficie polar (rojo) y el interior apolar (amarrillo), patrón característico de las proteínas globulares.

Sin contar los dos residuos de His que intervienen en el proceso de fijación del oxígeno, el interior de la mioglobina sólo contiene residuos no polares (por ejemplo, Leu, Val, Phe y Met).

ESTRUCTURA PRIMARIA

Distribución espacial de los residuos de aminoácidos polares y apolares.

Su estructura secundaria es inusual ya que contiene una alta proporción

(75%) de la estructura secundaria α-helicoidal.

ESTRUCTURA SECUNDARIA

Secuencia de aminoácidos

Estructura terciaria de la mioglobina, se denota la presencia del grupo hem (Fe), determinación de los 8 segmentos a-hélice (De la A a la H) y la presencia de los grupos C-terminal y N-terminal

ESTRUCTURA TERCIARIA

UNIÓN MIOGLOBINA-OXIGENO

• Las histidinas F8 y E7 llevan a cabo funciones únicas en la fijación de oxígeno

• El hierro se mueve hacia el plano del hem cuando se fija el oxígeno

• En la mioglobina no oxigenada, el hierro del hem se encuentra aproximadamente a 0.03 nm (0.3 A) fuera del plano del anillo en dirección de a His F8.

• En la mioglobina oxigenada, un átomo de oxigeno ocupa la sexta posición de coordinaci6n del átomo de hierro y entonces &te se desplaza a 0.01 nm (0.1 A) fuera del plano del hem. Figura 1. adición del oxigeno al hierro hemico

en la oxigenación.

• Cuando el oxigeno se une a la mioglobina, el enlace entre este y Fe2' es perpendicular al plano del anillo hemico. Un segundo átomo de oxigeno se une en un Angulo de 121" con respecto al plano del hem y orientado alejándose de la histidina distal (figura 2)

• La orientación preferida del CO para enlazarse al hierro hemico es con los tres átomos (Fe, C, O) en posición perpendicular respecto al anillo hemico.

Figura 2. angulo preferido para la union de oxigeno y monoxido de carbono al atomo de

hierro del hem aislado.

HIERRO DEL HEM AISLADO

¿Por qué entonces no es el CO, en vez del oxigeno el que ocupa la sexta posición de

coordinación del hierro hemico de la mioglobina?

LA APOMIOGLOBINA PROPORCIONA UN AMBIENTE ADVERSO PARA EL HIERRO

HEMICO

Si el monoxido de carbono (CO) se une al hem aislado con una afinidad aproximadamente de 25 000

veces mayor que el oxigeno (O2)

HIERRO DEL HEM

• La orientación preferida del CO para enlazarse al hierro hemico en posición perpendicular respecto al anillo hemico. Aunque esta orientación es posible para el hem aislado. En la mioglobina la histidina distal obstaculiza estéricamente a los enlaces de CO en este Angulo.

• Esto obliga al CO a unirse en una con- figuración menos favorable y reduce la fuerza de la unión hem-CO en más de dos órdenes de magnitud, aproximadamente 200 veces la fuerza del enlace hem- 02. Figura 3. Angulo para el enlace de oxigeno y el

monóxido de carbono al hierro hemico de la mioglobina.

LAS CURVAS DE DISOCIACIÓN DEL OXIGENO PARA LA MIOGLOBINA Y LA HEMOGLOBINA EXPLICAN SUS FUNCIONES FISIOLOGICAS

¿Por que la mioglobina es inadecuada como proteína transportadora de oxígeno,

pero eficaz para almacenarlo?

Para la mioglobina, la forma de la isoterma de absorción de oxígeno es hiperbólica.

Dado que la PO2 en el lecho capilar pulmonar es de 100 mm Hg, la mioglobina podría retener oxigeno de manera eficaz en los pulmones. Sin embargo, la PO2 de la sangre venosa es de 40 mm Hg y la del músculo activo aproximadamente de 20 mm Hg.

Figura 4. Curva de fijación del O2 para la mioglobina. Obsérvese la relación entre el % de

saturación y las presiones parciales representativas en pulmones (100mmHg),

tejidos (20 mmHg) y musculo en trabajo activo (5mmHg)

LA INTERACCIÓN MIOGLOBINA-LIGANDO

La función de la mioglobina depende no solo de la capacidad de la proteína para unir oxígeno, sino también de liberarlo cuando y donde sea necesario.

En general una unión reversible de una proteína [P] a un ligando [L] puede describirse por una ecuación simple ecuación de equilibrio:

La reacción se caracteriza por una constante de equilibrio

Ka alto: mayor afinidad del

ligando para la proteina.

LA INTERACCIÓN MIOGLOBINA-LIGANDO

Cuando la concentración del ligando es mucho mayor que la concentración de los sitios de fijación a ligando, la unión del ligando por parte de la proteína no afecta de manera significativa a la concentración de ligando libre.

Por lo tanto se considera el equilibrio de unión en función de la fracción Ө (teta).

El término Ka puede ser determinado a partir de una representación de Ө frente a la concentración de ligando libre [L]. La [L] a la que la mitad de los sitios de fijación a ligando disponibles están ocupados (Ө = 0,5) corresponde a 1/Ka.

LA INTERACCIÓN MIOGLOBINA-LIGANDO

A veces es más fácil considerar la contante de disociación, Kd, que es el recíproco de Ka (Kd = 1/Ka). Y que se expresa en unidades de molaridad (M). Kd es la constante de equilibrio para la liberación del ligando.

LA INTERACCIÓN MIOGLOBINA-LIGANDO

Como en cualquier ligando, Kd es igual a la [O2] a la que están ocupados la mitad de los sitios de fijación a ligando disponibles, o [O2]0.5 la ecuación pasa a ser:

La unión de oxígeno a la mioglobina sigue los patrones descritos anteriormente. Sin embargo, al ser el oxígeno un gas, se debe de hacer algunos ajustes mínimos en las ecuaciones

En los experimentos en los que el oxigeno es el ligando, el parametro que varia es la presion parcial de oxigeno (pO2)en la fase gaseosa que se encuentra sobre la disolucion debido a que es mas facil de medir la concentracion de oxigeno disuelto.

ENFERMEDADES RELACIONADAS CON LA MIOGLOBINA

• RabdomiólisisCuando el músculo sufre daño, la mioglobina es secretada en el torrente sanguíneo. Ésta es luego filtrada fuera del cuerpo por los riñones. La mioglobina se descompone en compuestos que pueden dañar las células renales.

implicaciones biomedicas• Mioglobinuria Después de lesiones múltiples, la mioglobina liberada de las fibras musculares rotas aparece en la orina, coloreándola de rojo oscuro. Aunque después de un infarto del miocardio es posible detectar la mioglobina en el plasma, el analisis de las enzimas séricas proporciona un índice mas sensible del daño miocárdico.

Figura 5. mioglobinuria.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS • Velasquez J.,Gallardo D.. Fisiologia de la sangre y del sistema

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