MIOGLOBINA - Extremadamente compacta, 45x35x25 Ǻ - 75% alfa-hélice dextrógira. - Almacena oxígeno y facilita su distribución dentro de las miofibrillas musculares, liberándolo cuando las demandas lo requieren. - 4 segmentos terminan en prolina. - Posee ocho segmentos a-hélice (De la A a la H) - Exterior: residuos polares. - Únicos residuos polares en el interior son 2 histidina. - El oxígeno se enlaza en forma reversible.

GRUPO H E M O - Grupo prostético de la Hemoglobina - Su estructura evita la oxidación de ferroso a férrico - Estructura de anillo de protoporfirína con un átomo de hierro, enlazado en su estado ferroso. - Elevada afinidad por el CO. Disminuye su afinidad en la proteína. - Tiene SEIS enlaces coordinados (cuatro con N, N en Hist. y Oxígeno molecular). - Puede enlazar MONÓXIDO DE CARBONO y Óxido nitroso.

proximal distal

EL PLEGAMIENTO INTRINCADO DE LA CADENA POLIPEPTIDICA HA DEMOSTRADO QUE ES EL DISEÑO FUNDAMENTAL DE LA NATURALEZA PARA UN TRANSPORTADOR DE OXIGENO, SITUA AL GRUPO HEMO EN UN ENTORNO QUE LO CAPACITA PARA TRANSPORTAR OXIGENO EN FORMA REVERSIBLE

Forma Estado 5ta posición 6ta posición Oxidación de coordinación de coordinación DESOXIMIOGLOBINA +2 HisF8 ø OXIMIOGLOBINA +2 HisF8 O 2 FERRIMIOGLOBINA +3 HisF8 H 2 O

MbO 2 Mb K= [Mb].[0 2 ] [Mb0 2 ]= [Mb].[0 2 ] [MbO 2 ] K [Mb].[O 2 ] Y= [MbO 2 ] = K [MbO 2 ] + [ Mb ] [Mb].[O 2 ] + [Mb] K [O 2 ] Y= K = [O 2 ] [O 2 ] + K [O 2 ] + K K Y = 0,5 [O 2 ] = P 50 0,5 = P 50 K = P 50 P 50 + K [Mb02]= Oximioglobína (moles/L) [Mb]= Desoximioglobína (moles/L) [02]= Oxigeno no combinado (moles/L)

-La estructura cuaternaria de la Oxi y Desoxihemoglobína difieren notablemente – La Oxigenada es mas compacta. - Dos clases de regiones de contacto: α 1 β 1 α 2 β 2 α 1 β 2 α 2 β 1 Pocos cambios Grandes cambios

Y = PO 2 = PO 2 PO 2 + K dis PO 2 + P 50 1 = PO 2 + P 50 Y PO 2 PO 2 1 = 1 + P 50 Y PO 2 1 – 1 = P 50 Y PO 2 1 – Y = P 50 Y PO 2 Y = PO 2 log Y = log PO 2 – log P 50 1 – Y P Y Representación de Hill - Para Mioglobina

HEMOGLOBINA La forman cuatro cadenas polipeptídicas globina a cada una de las cuales se une un grupo hemo, cuyo átomo de hierro es capaz de unir de forma reversible una molécula de oxígeno.

TIPOS DE HEMOGLOBINA Hemoglobina A o HbA, hemoglobina del adulto o normal, 97% de la hemoglobina en el adulto. Tetrámero formado por dos globinas alfa y dos globinas beta. Hemoglobina A 2 : 2,5% de la hemoglobina después del nacimiento. Formada por dos globinas alfa y dos globinas delta. Sufre un aumento marcado en la beta-talasemia, al no poderse sintetizar globinas beta.

Hemoglobina S: Hemoglobina alterada genéticamente presente en la anemia de células falciformes. Afecta predominantemente a la población afroamericana y amerindia. Hemoglobina F: Hemoglobina característica del feto. Oxihemoglobina: Representa la hemoglobina que posee unido oxígeno (Hb+O 2 )

Metahemoglobina: Grupo hemo tiene el hierro en estado férrico, Fe (III) (oxidado). No puede unir oxígeno. Se produce por una enfermedad congénita en la cual hay deficiencia de metahemoglobina reductasa, enzima encargada de mantener el hierro como Fe(II). también se puede producir por intoxicación de nitritos.

Carbaminohemoglobina: hemoglobina que ha unido CO 2 después del intercambio gaseoso entre los glóbulos rojos y los tejidos (Hb+CO 2 ). Carboxihemoglobina: Resultante de la unión con el CO. Es letal en grandes concentraciones (40%). El CO presenta una afinidad 200 veces mayor que el oxígeno por la Hb, por lo que desplaza a este fácilmente y produce hipoxia tisular. Hemoglobina glucosilada: Se encuentra normalmente presente en sangre en baja cantidad, en patologías como la diabetes se ve aumentada. Es el resultado de la unión de la Hb con glucosa u otros carbohidratos libres.

HB TIENE MENOS AFINIDAD POR EL O 2 QUE LA MIOGLOBINA. EL CUERPO HUMANO POSEE 2,5x10 3 ERITROCITOS Y CADA UNO DE ELLOS POSEE 3x10 8 MOLECULAS DE HEMOGLOBINA. EL GRUPO HEMO ESTA FUERTEMENTE UNIDO A LA CADENA POLIPEPTIDICA PERO SE SINTETIZA SEPARADAMENTE. HEMOGLOBINA FETAL TIENE MAYOR AFINIDAD QUE LA HEMOGLOBINA DE LA MADRE. LAS UNIDADES ALFA Y BETA DIFIEREN TAN SOLO POR EXISTIR UN BUCLE ADICIONAL EN LAS BETA.

AMINOACIDOS INVARIABLES Posición a.a función F8 Histidina His proximal E7 Histidina His distal CD1 Fenilalanina Vallado F4 Leucina Vallado B6 Lisina Aproximación C2 Prolina terminación HC2 Tirosina d e Hélice. Enlace cruzado C4 Treonina H10 Lisina SUSTITUCIONES CONSERVANTES Y NO CONSERVANTES

MODELO CONCERTADO Premisas: 1)Proteínas alostéricas son oligómeros cuyas subunidades ocupan posición eq. 2) Cada subunidad tiene un sitio de unión especifico 3) El oligómero puede existir solo en dos formas: T o R.

MODELO SECUENCIAL Pueden aparecer conformaciones intermedias. Estado TEstado R S S S S SS SS S S Premisas: 1)La proteína existe en una sola conformación antes de unirse al ligando 2)La unión del ligando a la subunidad conlleva un cambio en la conformación de ésta. 3)Este cambio afecta la afinidad de las subunidades adyacentes.

CURVAS DE SATURACIÓN Existen dos tipos de curvas: MIOGLOBINA muestra una hipérbola: enlaza y libera oxígeno en el citoplasma de las células, en respuesta a cambios en la concentración de oxígeno. HEMOGLOBINA muestra una curva sigmoidal: enlaza oxígeno en los pulmones y lo libera en los tejidos.

Curva de disociación de forma hiperbólica en mioglobina y sigmoidea en hemoglobina Y = Función de saturación P50 Mb = 1 torr P50 Hb = 26 Thor

HEMOGLOBINA : PROTEINA ALOSTERICA 1 – LA UNION DE OXIGENO FAVORECE NUEVAS ADICIONES DE OXIGENO EN LA MISMA MOLECULA “ COOPERATIVISMO ” 2 – EL Ph Y EL CO 2 AFECTA LA CAPACIDAD DE ENLAZAR O 2 3 – AFINIDAD REGULADA POR FOSFATOS ORGANICOS ( BPG)

Reacción de carga Los eritrocitos con desoxihemoglobína a su paso por los pulmones captan el O 2 DesoxiHb +O2 OxiHb Pulmones Tejidos Oxihemoglobina (con O 2 ) Reacción de descarga Los eritrocitos con oxihemoglobina descargan el O 2 a los tejidos Desoxihemoglobína (sin O 2 ) Reacciones de carga y descarga

EFECTO DEL PH Y

Ph = pKa + log [Hb-NH 2 ] [Hb-NH 3 +] Ph = 7 pK=8 [Hb-NH 2 ] = 0,25 [Hb-NH+ 3 ] O R-NH 2 + O=C=O R-N-C-O - + H + carbamatos

Función del 2,3BPG -La carencia de oxígeno incrementa la concentración de 2,3Bi-fosfo-glicerato el cual se introduce entre las subunidades beta, estabilizando la forma T. -Se presenta menor afinidad por el O 2. -Se enlaza más débilmente a la HbF por lo que ésta es más afín al oxígeno a pesar de condiciones de hipoxemia. -Estabiliza la Desoxihemoglobina -Fuertemente negativa a pH fisiológico

Anemia de Células Falciformes -Enfermedad Genética. -Sustitución de un aminoácido Glu por Val. - Produce un área hidrofóbica: Las moléculas de hemoglobina se organizan como fibras. - Las células se tornan frágiles y se rompen con mucha facilidad, conduciendo a hemólisis.

PROTEINAS HOMOLOGAS Proteínas de especies diferentes muestran aminoácidos en posiciones invariantes. Proteínas homólogas, cuando mas diferente son las especies, mas variables son los restos. Ejemplo: CITOCROMO C Animales, plantas superiores y microorganismos aerobios. 104 aa vertebrados 103 – 104 aa Peces 107 aa Insectos 111 – 112 aa Plantas verdes 107 – 109 aa Hongos ( levaduras ) Existes 50 especie diferentes de citocrómos c, 27 restos son invariables, en todas las especies el anillo de porfirina se halla unido a las especies 14 y 17

El citocromo c funciona como transportador electrónico mitocondrial entre los complejos respiratorios III y IV. Proteína monomérica, unida a esta estructura hay un grupo prostético constituido por un hemo C, es decir, una protoporfirina IX con un ion de hierro coordinado. El grupo prostético está unido a la proteína covalentemente, a través de dos cisteínas. El grupo prostético aparece inmerso en el interior de la estructura, en un entorno hidrofóbico. Grupo hemo

El numero de diferencias es proporcional a las diferencias entre especies. Ejemplo: - el citocromo c del caballo difiere en 48 aa del de la levadura. - el citocromo c del pollo difiere en 2 aa con el del pato Estas diferencias sirven para construir árboles evolutivos:

COLAGENO Micrografía electrónica de fibrillas de colágeno obtenidas de la piel. Preparación sombreada con cromo.

Colágeno de la Cornea: Organización perfecta, casi cristalina. Colágeno de los tendones: Fibras con gran resistencia a la tracción. Colágeno de la piel: Fibras que se entrecruzan en todas las direcciones. Colágeno de Vasos sanguíneos: Las fibras se disponen formando redes elásticas

Colágeno Tipo 1 Secuencia de aminoácidos en el extremo C- terminal de la región triplehelicoidal de la cadena de colágeno bovina. -Tripletes repetitivos Gly X - Y X frecuentemente es Pro Y frecuentemente Hyp. Aminoácidos atípicos: 5-hidroxilisina

Diagrama esquemático de los enlaces de entrecruzamiento del tropocolágeno. a)Tropocolágeno: estabilizado por enlaces de puente hidrogeno intercatenarios y mediante enlaces covalentes entre residuos de allisina y entre residuos de allisina y lisina. b)Tropocolágeno de una microfibrillas entrecruzadas mediante enlaces covalentes entre residuos de allisina y entre residuos de allisina y lisina

unidad de carbohidrato del colageno -Colágeno de fibrillas tiene <% de azucares que el colágeno de laminas ejemplo: Tendón 6 azucares Cristalino 110 azucares

Extensiones peptídicas amino terminales CITOSOL MATRIZ EXTRACELULAR Tres cadenas Pro-alfa del colágeno Puentes disulfuro: ayudan en alineación de las tres cadenas Pro-alfa para formar la triple hélice Extensiones peptídicas carboxilo terminales procolágeno tropocolágeno Las procolágeno peptidasas hidrolizan las extensiones peptídicas

Modelos de hélice de triple filamento del colágeno.

tropocolágeno Representación estructural de una fibra de colágeno. -Moléculas de tropocolágeno se ordenan en formación desfasada. -Las brechas podrían ser centros de nucleación para la fase mineral: Hidroapatito : Ca10 (PO4)6(OH)2 -Enlaces cruzado intramoleculares se producen entre cadenas laterales de lisina. -Enlaces cruzados intermoleculares se producen por dos residuos de hidroxilisina.

BIOSINTESIS Y ENSAMBLAJE DE UNA FIBRA DE COLAGENO -Se lleva a cabo en el retículo endoplasmático rugoso de los fibroblastos del tejido conectivo. -Cada cadena se denomina Pro-alfa 1 y Pro-alfa 2 -La molécula de Pro-alfa 1 contiene 100 residuos extra en el extremo amino terminal y aproximadamente 300 en el carboxilo terminal (extensiones peptídicas)

ENTRECRUZAMIENTO COVALENTES

Residuo de prolina α - cetoglutarato Residuo 4 hidroxiprolina succinato α - cetoglutarato Residuo 5 hidroxilisina succinato

ELASTINA

Enlace de entrecruzamiento monómero

DESNATURALIZACION La conformación de las proteínas globulares son extremadamente sensibles a los cambios en su entorno. La desorganización de la conformación biológicamente activa se denomina desnaturalización.

EFECTOS DE LA DESNATURALIZACION Descenso de la solubilidad. Modificación de la capacidad de fijación del agua. Perdida de la actividad biológica Mayor vulnerabilidad a las proteasas. Incremento de la viscosidad. Incapacidad de formar cristales.

AGENTES DESNATURALIZANTES FISICOS Calor – frío – tratamiento mecánica – presión – irradiación – interfases. QUIMICOS Ácidos y álcalis – metales – disolventes orgánicas, inorgánicos, mezclas.

1)Aumento o disminución pH. 2)Calentamiento de la disolución proteica. 3)Agentes desnaturalizantes: urea, cloruro de guanidinio. 4)interfases METODOS