Proteínas Especializadas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO – 2012

PROTEÍNAS ESPECIALIZADAS

1) COLÁGENO:

El colágeno es una importante proteína estructural presente en numerosos tejidos y que participa en

diversos procesos patológicos. Más del 30% de la proteína del organismo humano es colágeno, lo

cual hace de ella la proteína más abundante con gran diferencia. La tabla 2.8 ofrece una lita del

contenido en colágeno y elastina de distintos tejidos. Los órganos blandos como el hígado

contienen sólo pequeñas cantidades de colágeno, mientras que los tejidos más duros, como la piel y

los tendones, se hallan integrados casi enteramente por colágeno. Ello responde al papel estructural

de esta proteína (tabal 2.9). Aunque la mayor parte del colágeno en el adulto es metabólicamente

estable, no es ni muchos menos inerte. La piel, por ejemplo, se halla sujeta a un proceso continuo de

descamación y resíntesis. Por otro lado, el colágeno cambia considerablemente durante el

crecimiento, el desarrollo y la morfogénesis. También es importante en los procesos de reparación,

como la formación de tejido cicatricial en el proceso de curación de las heridas. Su papel exacto en

la regulación de esos procesos queda por aclarar (1).

Tabla 2.8 Contenido en colágeno y elastina de algunos tejidos (g100g de peso seco)

TEJIDO COLAGENO ELASTINA

Hueso, desmineralizado 88.0Tendón de Aquiles 86.0 4.4Piel 71.9 0.6Córnea 68.1Cartílago 46-63Ligamento 17.0 74.8Aorta 12-24 28-32Hígado 3.9

ESTRUCTURA PRIMARIA:

Los primeros estudios revelaron que la molécula de colágeno es muy grande y posee una peculiar composición de aminoácidos. Más de un tercio de sus residuos aminoacídicos son glicina, y alrededor del 20% son prolina o hidroxiprolina. De todas las proteínas estudiadas, sólo la elastina presenta una concentración tan elevada de glicina. Los derivados hidroxilados de la lisina y la prolina son casi exclusivos del colágeno. La elastina contiene una cantidad menor de hidroxiprolina, pero existe el aminoácido esencial triptófano, de manera que el colágeno es una proteína de valor biológico cero. Tampoco contiene cistina, de modo que no existe ningún enlace disulfuro.

1 BIOQUÍMICA I


SUBUNIDADES DE COLÁGENO:

Cuando se procede a calentar ligeramente en ácido diluido las fibras de colágeno, éstas se disocian y entran en solución. Si se enfría la solución. Las fibras se reconstituyen; sin embargo, si se deja hervir se forma gelatina, siendo la desnaturalización irreversible. La ultracentrifugación de la solución acida caliente separa la mezcla en tres fracciones, designadas como α, β y γ. La denominada fracción β tiene un peso molecular que duplica el de la fracción α, y la fracción γ es tres veces mayor que la fracción α. Esta última es la unidad polipeptídica básica que, cuando se une mediante enlaces covalentes de una forma dimérica, da lugar a la fracción β y, cuando se une de forma trímerica, a la fracción γ. Varias cadenas α separadas difieren por la composición aminoacídica, pero son aproximadamente del mismo tamaño. Tienen pesos moleculares de 97000 y se designan de forma abreviada como α1 y α2. El colágeno común de la piel consiste en dos cadenas de α1 y una cadena de α2 enroscadas para formar una hélice triple denominada tropocolágeno. El grado de enlaces cruzados en el tropocolágeno puede variar, de manera que pueden estar presentes distintas proporciones de formas α, β y γ (1).

Tabla 2.9 Forma física del colágeno en diferentes tejidos

TEJIDO DISPOSICIÓN DE FIBRILLAS Y MICROFIBRILLAS*

Tendón Haces paralelosCartílago Asociado a mucopolisacaridos, disposición de

microfibrillas no es claraPiel Láminas planas de microfibrillas dispuestas en

capas formando muchos ángulosCórnea Láminas planas cruzadas para una mayor

resistencia

*Las fibras pueden observarse a simple vista, las fibrillas mediante microscopio óptico y las microfibrillas únicamente con microscopio electrónico.

ESTRUCTURA TERCIARIA Y CUATERNARIA:

Ninguna de las tres unidades proteicas de tropocolágeno posee conformaciones α-helicoidales porque contienen una elevada proporción de residuos L-prolico e hidroxil-L-prolico. Además, la gran proporción glicilo que por sí solos desestabilizarían la hélice α, están dispuestos en unidades uniformemente repetidas, de forma que contribuyan a una conformación más extendida y hagan posible un número mayor de enlaces hidrógeno entre cadenas adyacentes. Cada una de estas cadenas polipeptídicas posee una estructura helicoidal levógira (no una hélice α), y tres de ellas se enrollan entre sí para formar una hélice dextrógira, como una cuerda de tres cabos. Así, la secuencia no habitual de aminoácidos del colágeno es directamente responsable de la creación de la triple hélice del tropocolágeno.

2 BIOQUÍMICA I


Los datos secuenciales revelan que en las regiones más polares de las cadenas α, el tripéptido Gly-X-Y se repite una y otra vez. Los símbolos X e Y designan aminoácidos distintos de la glicina. El tripéptido Gly-X-Hyp es otra secuencia habitual; aquí, Hyp es la abreviatura de la hidroxi-L-prolina. Los pequeños residuos de glicina se hallan estrechamente empaquetados por interacciones hidrofóbicas enfrentadas en el centro de la triple hélice. Cada hidrógeno del grupo –NH- de la glicina se une a un grupo carbonilo de un aminoácido en la posición X de una cadena adyacente. Los aminoácidos cargados y aquellos con grupos voluminosos se encuentran en la parte exterior de la hélice.

El tropocolágeno es el material del que están constituidas las microfibrillas de colágeno. La triple hélice es una varilla de aproximadamente 3.000 x 15 Å. Estas varillas se alinean de forma paralela y solapada (1).

ALTERACIONES DEL COLÁGENO:

Síndrome de Alport: Es una afección genética provocada por la alteración en la síntesis de colágeno tipo IV, que se caracteriza por la presencia de hematuria que lleva a la insuficiencia renal, sordera neurosensorial y ocasionalmente alteraciones oculares. No existen hasta el momento asociaciones cutáneas descritas en este síndrome.

3 BIOQUÍMICA I


Síndrome de Ehlers- Danlos: Se caracteriza este síndrome por una hiperelasticidad cutánea y una hiperlaxitud ligamentaria. Se distinguen varios tipos dentro de esta afección, en función del trastorno especifico de la si tesis del colágeno.

En el tipo IV, existe un déficit relativo o absoluto de colágeno de tipo III (constituyente menor de la piel y de otros tejidos). Este déficit es el responsable de una fragilidad cutánea, intestinal y vascular, que puede provocar una muerte súbita por rotura intestinal o por rotura de un vaso de grueso calibre.

El tipo V corresponde a un déficit de lisiloxidasa. Esta enzima hace posible, a partir de la lisina y la hidroxilisina, la formación de los aldehídos de los enlaces transversales. La consecuencia es una fragilidad de la piel y una perturbación de los procesos de cicatrización.

En el tipo VI, la insuficiencia de los grupos hidroxilisina, secundaria al déficit de lisilhidroxilasa, fragiliza los enlaces transversales de las fibras colágenas. Los pacientes presentan entonces escoliosis graves, luxaciones recidivantes e hiperlaxitud cutánea y ligamentosa.

El tipo VII se caracteriza por el déficit de una de las enzimas de escisión. Las cadenas que se constituyen no presentan el tamaño normal, sino que son de talla intermedia entre las cadenas proalfa y alía. La sintomatología es similar a la del tipo VI. (2)

Dermatosparaxis: Esta afección se da en los ovinos y bovinos consanguíneos y se debe a la misma alteración enzimática descrita en el tipo VII. El colágeno de la piel de estos animales está constituido por cadenas proalfa en las que la prolongación terminal no ha sido escindida.Las fibras que se sintetizan son frágiles e irregulares. En la mayoría de los casos, los animales mueren rápidamente como consecuencia de importantes desgarros cutáneos provocados por traumatismos incluso mínimos (2).

4 BIOQUÍMICA I


Osteogénesis imperfecta: Un déficit relativo o absoluto de la síntesis del colágeno de tipo 1 sería el responsable de esta afección genética del colágeno, de la que existen al parecer varios tipos. Se acompaña siempre de fragilidad ósea y frecuentemente de hiperlaxitud cutánea y articular (2).

Enfermedad de Marfán: Se piensa que la responsable de esta afección hereditaria, de transmisión autosómica y de incidencia variable, sería una anomalía de los enlaces transversales de la molécula de colágeno. Los signos principales son: longitud excesiva de los miembros (con aracnodactilia), hiperlaxitud ligamentosa, escoliosis y tórax en embudo.

5 BIOQUÍMICA I


Pueden asociarse igualmente: miopía, luxación del cristalino y diversas malformaciones cardiovasculares, del tipo de aneurisma, disección aórtica e insuficiencia valvular (2).

Escorbuto: Esta enfermedad adquirida es secundaria a un déficit de ácido ascórbico. Ahora bien, el ácido ascórbico interviene en varias reacciones enzimáticas y su presencia es indispensable para la constitución de la hidroxiprolina. La carencia de este aminoácido, necesario para la formación de la triple hélice, viene a alterar, pues, la síntesis de las fibras colágenas. El síntoma más importante es una deficiencia de los procesos de cicatrización por insuficiencia de colágeno (ausencia de cicatrización de las heridas y reapertura de cicatrices antiguas) (2).

Esclerodermia: La esclerodermia es una de las formas más graves dentro de las afecciones secundarias a un trastorno del colágeno. Esta enfermedad se caracteriza por la acumulación de depósitos excesivos de colágeno en los tejidos. El trastorno consiste, al parecer, en una aceleración de la síntesis y de los depósitos de colágeno, que conduce a una proliferación «maligna» de las fibras colágenas. En esta afección, que no es genética, la alteración del mecanismo de regulación de la síntesis del colágeno no sería secundaria a un trastorno primitivo de ésta, sino que obedecería a otra causa (presencia de un virus lento, presencia autoinmunitaria anormal, trastorno del sistema cardiovascular). La enfermedad comienza progresivamente, interesa primero la piel a nivel de las manos y se extiende a continuación al tejido subcutáneo y a los diferentes órganos, principalmente el corazón, los pulmones y los riñones. La evolución es habitualmente fatal (2).

6 BIOQUÍMICA I


2) MIOGLOBINA:

ESTRUCTURA: La mioglobina, una cadena polipeptídica sencilla con peso molecular de 17000,

tienen diferencias notables en su distribución espacial. La superficie es polar y el interior ni polar, patrón característico de las proteínas globulares. Aparte de los dos residuos His que participan en el enlace del oxigeno, el interior de la mioglobina solo contiene residuos no polares (1).

Posee mayor afinidad por el oxigeno que la hemoglobina, lo que le permite un transporte más eficaz del oxigeno de la sangre hacia los tejidos (2).

Es una molécula compacta y casi esférica que mide 4.5- 3.5 – 2.5 nm. No obstante, su conformación es atípica. Para facilitar la referencia a regiones particulares de las estructuras secundaria y terciaria de un polipéptido, a cada una de las hélices α, hojas β o asas, se le asignan un número o una letra a partir del terminal amino de dicho polipéptido. Casi 75% de los residuos se presentan en 8 hélices α dextrógiras, con una longitud entre 7 y 20 residuos. Empezando por la terminal amino, tales hélices se denominan de la A hasta la H. las regiones interhelicoidales se identifican mediante las letras de las dos regiones helicoidales a las cuales unen (1).Los residuos bastante lejanos en la estructura primaria (p.ej., en hélices diferentes) pueden quedar, espacialmente, muy cercanos entre sí; por ejemplo, los residuos His F8 (proximal) y E7 (distal).

Las estructuras secundaria y terciaria de la mioglobina en solución semejan bastante a la de la mioglobina cristalina. Presentan espectros de absorción prácticamente

7 BIOQUÍMICA I


idénticos. La mioglobina cristalina enlaza oxigeno, y la cantidad de hélices α en solución (estimada mediante dispersión óptica rotatoria y dicroísmo circular) se aproxima bastante a la revelada por análisis cristalográfico con rayos X.

Se pliega dando una molécula prácticamente esférica muy compacta con un hueco en el interior donde se sitúa el grupo prostético hemo, lugar de unión al oxigeno. El hemo se une de forma no covalente en la hendidura hidrofóbica o bolsillo hemo1.

En la mioglobina, el Fe2+ forma también un complejo con un átomo de nitrógeno del imidazol de un residuo de histidina en la cadena proteica. La mioglobina puede reaccionar con el O2 para formar oximioglobina (MbO2), que se halla en equilibrio con la deoximioglobina (Mb) (2).

Mb + O2 MbO2

La situación del equilibrio depende de la concentración de O2 en el sistema. Por consiguiente, la mioglobina puede considerarse un deposito de de reserva de O2. Se encuentran en gran parte en forma de oximioglobina cuando la concentración de O2

en el líquido celular es alta, pero cuando el aporte de O 2 disminuye, la oximioglobina libera el O2fijado para su uso por las células (2).

Modelo de la mioglobina a baja resolución. Se muestran solo los átomos de los carbonos α. Las

regiones de la hélice α se designan de la A hasta la H1.

FUNCIONES:

La mioglobina del tejido muscular rojo almacena oxigeno, el cual, bajo condiciones de deprivación de este (p.ej., ejercicio intenso), se libera para su utilización por las mitocondrias para llevar a cabo la síntesis del ATP, dependiente de oxigeno.

Sirve como un reservorio y acarreador de oxigeno, incrementado la velocidad de transporte de O2 en la célula muscular.

8 BIOQUÍMICA I


Es el principal pigmento de la carne, y el color de este producto depende fundamentalmente del estado en que se encuentre la mioglobina (1).

IMPORTANCIA:

Almacena oxigeno como reserva contra la privación de esta en el musculo estriado que se libera para que las mitocondrias del musculo esquelético lo utilices en la síntesis aeróbica de ATP. Cuando el oxigeno se une a la mioglobina, el enlace entre el primer átomo de oxigeno y el Fe 2+ es perpendicular al plano del anillo hem. El enlace que une el primero y segundo átomo de oxigeno yace a un ángulo de 121° al plano del hem, lo que orienta al segundo oxigeno en dirección contraria a la histidina distal (His E7). El grupo hem se una al monóxido de carbono con una fuerza de 25 000 veces mayor que la que le une al oxigeno. Dado que el monóxido de carbono está presente en pequeñas cantidades en la

9 BIOQUÍMICA I


atmosfera y surge en algunas células por el catabolismo del grupo hem, el monóxido de carbono no desplaza totalmente al oxigeno porque la apoproteinas de la mioglobina crean un ambiente adverso reduciendo la fuerza de unión hem-CO en 200 veces al no ubicarse correctamente el CO por impedimento esteárico por la histidina distal. (1)

ALTERACIONES: Mioglobinuria:

Después de una lesión extensa por aplastamiento, la mioglobina liberada de las fibras del musculo dañado dan a la orina un color rojo oscuro. La mioglobina se detecta en el plasma después de un infarto del miocardio, pero el análisis de enzimas séricas proporciona un índice más sensible de lesión del miocardio. (1)

3) HEMOGLOBINA:

La hemoglobina, una proteína tetramérica de los eritrocitos, transporta a el o 2 y devuelve el co2 y protones a los pulmones, su estructura tetramérica es la que permite interacciones cooperativas que son centrales para su función. Por ejemplo el 2,3-bisfosfoglicerato promueve la liberación eficaz del O2 al estabilizar la estructura cuaternaria de la desoxihemoglobina. Proteínas como la hemoglobina y mioglobina ilustran tanto las relaciones estructura-función de las proteínas como la base molecular de enfermedades genéticas como la anemia falciforme y las talasemias (3).

Sus cuatro cadenas polipeptídica tienen un grupo HEMO el cual contiene un átomo de Fe capaz de unirse de forma reversible a una molécula de oxigeno. El grupo HEMO está formado por:

1. Unión del succinil coA, antes formado en el ciclo de krebs, al aminoácido glicina formando un grupo pirrol.

2. Cuatro grupos pirrol se unen formando a la protoporfirina IX.

3. La protoporfirina se une a un ion ferroso Fe2+ formando el grupo HEMO.

10 BIOQUÍMICA I


La hemoglobina presente en los adultos (HbA) tiene dos cadenas α y dos cadenas β. La cadena α consiste de 141 aminoácidos y una secuencia específica, mientras que la cadena β consiste de 146 aminoácidos con una estructura primaria diferente. Estas cadenas son codificadas por genes diferentes y tienen estructuras primarias diferentes. Las cadenas α y β de la hemoglobina tienen un 75% de hélices alfa como estructura secundaria. Cada cadena polipeptídica de la hemoglobina está unida a un grupo hemo para formar una subunidad. Las cuatro subunidades de la hemoglobina en su estructura cuaternaria forman un tetraedro. Y sus subunidades se unen entre ellas por puentes de sal, que estabilizan su estructura.

El grupo hemo está localizado en un hoyuelo entre dos hélices de la cadena de la globina y a su vez está protegido por un residuo de valina. Los grupos vinilo, no polares del grupo hemo se encuentran en el interior hidrofóbico del hoyuelo, mientras que los grupos profirina polares cargados se encuentran orientados hacia la superficie hidrofílica de la subunidad. También se encuentran residuos de histidina de las cadenas polipeptídicas, que se enlazan al átomo de hierro y se designan como histidinas proximales, ya que están presentes cerca al grupo hemo. Mientras que la histidina distal se encuentra lejos del grupo hemo. El átomo de hierro se encuentra en el centro del anillo de profirina y tiene seis valencias. El hierro está unido al nitrógeno de los cuatro anillos de pirrol por cuatro de sus valencias, su quinta valencia se une al nitrógeno de la histidina proximal y la sexta está ocupada por la histidina distal o por oxígeno.

El comportamiento cooperativo de la hemoglobina es indispensable para un transporte eficiente del oxígeno dentro del cuerpo. En los pulmones, la hemoglobina se satura en un 98% de oxígeno. Esto quiere decir que un 98% de los sitios de enlace de cada molécula de hemoglobina están enlazados a una molécula de oxígeno. Al movilizarse la hemoglobina por la sangre, libera el oxígeno a las células, y su nivel de saturación se reduce a un 32%. Esto quiere decir que un 66% (98% - 32% = 66%) de los sitios de enlace de la hemoglobina contribuyen al transporte y descarga de oxígeno. Si una proteína, que no presenta un comportamiento de enlace cooperativo realiza el mismo trabajo que la hemoglobina su eficiencia se verá reducida notablemente, por ejemplo la mioglobina tiene una eficiencia del 7%.

Se puede explicar la cooperatividad de la hemoglobina a partir de distintos modelos. Se han desarrollado 2 modelos diferentes. El modelo concertado (Modelo MWC) explica que la hemoglobina tiene únicamente 2 formas: el estado T y el estado R. Al enlazarse con un ligando, el equilibrio cambia entre estos 2 estados. La desoxihemoglobina se considera en estado T. Pero al enlazarse un oxígeno, el estado R está muy favorecido. En este estado se favorece fuertemente el enlace de más oxígenos. En este modelo, cada tetrámero puede existir exclusivamente en dos estados (T o R). En cambio el modelo secuencial explica que la unión de un oxígeno a la hemoglobina favorece la unión de más oxígenos, pero no significa un cambio total del estado T al estado R. (4)

Funciones : (5)

La hemoglobina presenta una función de transporte, transporte del oxígeno y del anhídrido carbónico.

11 BIOQUÍMICA I


La hemoglobina se une reversiblemente al oxígeno para formar oxihemoglobina. Una molécula de Hb reacciona con cuatro de oxígeno:

La reacción es altamente dependiente de la presión parcial de oxígeno (PO2) en el medio. Un aumento de la presión estimula la formación de oxihemoglobina mientras una disminución contribuye a la disociación de Hb y oxígeno.

A la presión parcial de 100 mm de Hg o Torrs de oxígeno existente en aire alveolar, la hemoglobina se satura casi completamente con oxígeno, es decir cerca del 100% de la hemoglobina se transforma en oxihemoglobina.

La hemoglobina participa también en el transporte de anhídrido carbónico. Aproximadamente 5% del total de CO2 movilizado en la sangre y liberado en los pulmones es transportado en forma de carbamino.

Cuando la sangre llega a los pulmones, la formación de oxihemoglobina favorece la liberación del CO2 del carbamino.

El resto es convertido en bicarbonato e iones de hidrógeno.

IMPORTANCIA (6)

Prácticamente todo el oxígeno transportado por la sangre en los animales es unido y llevado por la hemoglobina de los eritrocitos (glóbulos rojos sanguíneos). Los eritrocitos humanos normales son discos bicóncavos pequeños de 6 a 9 um de diámetro.

Se forma a partir de células madre precursoras llamadas hemocitoblastos. En el proceso de maduración, las células madre generan células hijas que producen grandes cantidades de hemoglobina y a continuación pierden sus orgánulos intracelulares.

Los eritrocitos son por lo tanto células vestigiales incompletas, incapaces de reproducirse y en los humanos destinadas a sobrevivir durante tan solo unos 120 días: su principal función es transportar hemoglobina, la cual esta disuelta en su citosol a una concentración muy alta.

En la sangre arterial que pasa de los pulmones a través del corazón para ir a los tejidos periféricos, la hemoglobina está saturada con oxígeno en un 96%.

En la sangre venosa que vuelve al corazón la hemoglobina está saturada solo en un 64%. Por lo tanto cada 100 ml de la sangre que pasa a través de los tejidos libera aproximadamente un tercio del oxígeno que transporta, o 6,5ml de O2 gaseoso a presión atmosférica y a temperatura fisiológica.

La hemoglobina (Hb) con sus múltiples subunidades y sitios de fijación a O2, está mejor preparada que la mioglobina (Mb) para el transporte de oxígeno. Las interacciones entre las subunidades de la hemoglobina provocan cambios conformacionales que alteran la afinidad de la proteína por el oxígeno.

Es una proteína tetramérica que contiene cuatro grupos prostéticos hemo, uno asociado a cada una de las cadenas polipeptídica.

La hemoglobina de un adulto contiene dos tipos de globinas, dos cadenas alfa (141 residuos cada una) y dos cadenas beta (146 residuos cada una), además sus estructuras son muy similares a la mioglobina

La hemoglobina posee dos conformaciones principales: el estado R (relajado) y el estado T (tenso) el cual está estabilizado por un mayor número de pares iónicos. A pesar de que el oxígeno se une a la hemoglobina en cualquiera de estos dos estados tiene una afinidad considerablemente mayor por la hemoglobina en estado R.

12 BIOQUÍMICA I


La hemoglobina tiene la propiedad de ir de un estado de bajo afinidad (estado T) a un estado de alta afinidad (estado R) a medida que se le unen más moléculas de oxígeno.

La primera molécula de O2 que interacciona con la desoxihemoglobina se une débilmente, debido a que se une a una subunidad en el estado T. sin embargo, esta unión conduce a cambios conformacionales que son comunicados a las subunidades adyacentes, haciendo más fácil la unión de moléculas adicionales.

Es una proteína alósterica porque posee “otras formas” o conformaciones inducidas por la unión de ligandos conocidos como moduladores.

Los cambios conformacionales inducidos por los moduladores interconvierten formas más activas y menos activas de las Proteínas. Cuando el ligando normal y el modulador son idénticos la interacción se denomina homotrópica. Cuando el modulador es una molécula diferente del ligando normal la interacción es heterotrópica.

Transporta casi todo el oxígeno necesario para las células de los pulmones a los tejidos. Transporta dos productos finales de la respiración celular (H y CO2) de los tejidos a los ⁺

pulmones y los riñones, donde son excretados. El CO2 producido por la oxidación de combustibles orgánicos en la mitocondria se hidrata para formar bicarbonato:

CO2 † H2O ← → H † HCO3⁺ Esta reacción es catalizada por la anhidrasa carbónica, una enzima particularmente

abundante en los eritrocitos. El dióxido de carbono no es demasiado soluble en solución acuosa y, de no ser convertido en bicarbonato, se formarían burbujas de CO2 en los tejidos y en la sangre. La unión de oxígeno a la hemoglobina se ve muy afectada por el pH y la concentración de C02, por lo que la interconversión de CO2 y de bicarbonato es de gran importancia para la regulación de la unión de oxígeno y su liberación en la sangre.

La hemoglobina transporta alrededor del 40% del total de H y del 15% al 20% de CO2 ⁺formado en los tejidos hacia los pulmones y los riñones. La unión del H † CO2 esta ⁺inversamente relacionada con la unión de oxígeno. Con un pH relativamente bajo y altas concentraciones de CO2 en los tejidos periféricos, la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno disminuye a medida que se unen H y CO2 y se libera oxígeno a los tejidos. A su ⁺vez, a medida que se excreta el CO2 en los capilares pulmonares y aumenta consecuentemente el pH de la sangre, la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno aumenta y la proteína une más CO2 para el transporte a los tejidos periféricos. Este efecto del pH y del CO2 sobre la unión y libración del oxígeno por la hemoglobina es llamado efecto Bohr.

La hemoglobina también une CO2, una vez más de modo inversamente proporcional a la unión de oxígeno. El CO2 se une en forma de grupo carbamato al grupo alfa amino del extremo amino- terminal de cada cadena de globina, formando carbamino hemoglobina.

La hemoglobina contiene una cantidad significativa de BPG unido, cuya eliminación completa resulta difícil. Se sabe que el 2,3 bifosfoglicerato reduce de manera considerable la afinidad de la Hb por el O2: hay una relación inversa entre la unión de O2 y la unión BPG. Por tanto podemos describir el proceso de unión para la Hb:

HbBPG † O2 ← → HbO2 † BPG

ALTERACIONES (6)

La anemia falciforme es una enfermedad molecular de la Hb.

13 BIOQUÍMICA I


La gran importancia de la secuencia de aminoácidos para determinar las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria de las Proteínas globulares y por lo tanto sus funciones biológicas se demuestra muy claramente en el caso de la anemia falciforme, una enfermedad hereditaria humana. Se conocen más de 500 variantes genéticas de la Hb en la población humana con pocas excepciones, se tratan de variantes muy raras. La mayoría de estas variantes se deben a diferencias en un único aminoácido. Los efectos sobre la estructura y función de la Hb suelen ser muy pequeñas, aunque a veces pueden llegar a ser extraordinarios. Cada variante de Hb es el producto de una alteración genética.La anemia falciforme es una enfermedad genética en la cual un individuo ha heredado el alelo para esta enfermedad de ambos progenitores. Los eritrocitos de estos individuos son anormales y menos numerosos. Además de haber un número extraordinariamente de células inmaduras, la sangre contiene muchos eritrocitos alargados, delgados y con forma de media luna que asemejan la hoja de una hoz. Cuando se desoxigena la hemoglobina de las células falciformes (llamada hemoglobina S) esta pasa a ser insoluble y forma polímeros que se agregan en fibras tubulares. La hemoglobina normal (hemoglobina A) sigue siendo soluble cuando se desoxigena. Las fibras insolubles de la hemoglobina S desoxigenada son las responsables de la deformación en forma de hoz de los eritrocitos y la proporción de células falciformes aumenta en gran medida cuando se desoxigena la sangre.Las propiedades alteradas de la Hb S son el resultado de la sustitución de un único aminoácido, una Val en lugar de un Glu en la posición 6 de las dos cadenas β. La sustitución del Glu por la Val crea un punto de contacto hidrofóbico “pegajoso” en la posición 6 de la cadena β, que se sitúa en la superficie exterior de la molécula. Estos puntos hidrofóbicas hacen que las moléculas de la desoxihemoglobina S se asocien anormalmente entre ellas, formando los largos agregados fibrosos característicos de esta enfermedad.

Los individuos que reciben el alelo de uno solo de sus progenitores y que por tanto son heterocigotos sufren una enfermedad más leve llamada rasgo de la anemia falciforme, en estos casos solo un 1% de sus eritrocitos son falciformes en estado de desoxigenación. Estos individuos pueden tener una vida completamente normal si evitan el ejercicio vigoroso u otros esfuerzos sobre el sistema circulatorio.

Las personas con anemia falciforme sufren crisis recurrentes provocadas por el ejercicio físico. Se sienten débiles, tienen vértigo y les falta aire, además de sufrir un aumento del pulso y soplos cardiacos. El contenido en Hb de su sangre es solo la mitad del normal de 15 a 16g/100ml, debido a que los eritrocitos falciformes son muy frágiles y se rompen con facilidad, lo que provoca una anemia.

Las personas con anemia falciforme suelen morir durante la infancia sino reciben tratamiento médico. Sin embargo, el alelo de la anemia falciforme es sorprendentemente común en algunas partes de África (6).

14 BIOQUÍMICA I


4.) FIBROINA DE LA SEDA:

La fibroína, la proteína principal de la seda, está constituida por 2 estructuras de hoja plegada antiparalelas ordenadas en numerosas capas superpuestas. Como en las hojas plegadas las cadenas laterales de los aminoácidos se orientan perpendicularmente hacia arriba y hacia abajo, entre las láminas caben solo cadenas laterales compactas. En realidad, la fibroína está compuesta por más de 80% de glicina, alanina y serina, los tres aminoácidos con las cadenas laterales más pequeñas. Una secuencia de aminoácidos repetitiva típica es (Gli-Ala-Gli-Ala-Ser) (7)

15 BIOQUÍMICA I


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

1. MURRAY RK, GRANNER DK, RODWELL VW, Y MAYES PA. (2001): Bioquímica de Harper. 15ava ed. Editorial El Manual Moderno, México. Pp. 43-44, 49 ; 73-75

2. MONTGOMERY R. (1998): Bioquímica (6ª Ed.) España, Harcourt Brace. pp:107-108

16 BIOQUÍMICA I


3. MURRAY, R; GRANNER, D ; MAYES , P.; RODWELL, V. Bioquímica de Harper (16º ed). MC GRAW- HILL. México. Pp. 47-48.

4. Wikipedia (Enciclopedia virtual en internet), Holden, Constance (30 September 2005). «Blood and Steel» (pdf). Science 309 (5744):pp. 2160. Disponible en: es.wikipedia.org/wiki/Hemoglobina. Actualización: domingo, 08 de abril de 2012 18:28:09.

5. medicina general (pagina web médica). Disponible en: alejandramogrovejo.blogspot.com/.../funciones-de-la-hemoglobina. Actualización: miércoles, 21 de marzo de 2012 1:20:47

6. LEHNINGER. (2005).Principios de bioquímica. (4°ed). OMEGA. España. PP: 162-166; 170-174.

7. KOOLMAN J. (2004). Bioquímica: textos y atlas. (3ra ed.).Ed. medica panamericana. España. Pp : 72 -75

17 BIOQUÍMICA I

http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/309/5744/2160d.pdf

Documents

Proteínas Especializadas