MIOGLOBINA

ESTRUCTURA CUATERNARIA Unión de varias cadenas polipeptídicas (subunidades ó monómeros) Especialmente enlaces débiles La proteína completa se llama oligomérica ó polimérica Posibilita la existencia de fenómenos de cooperatividad y alosterismo

Se encuentra en células especializadas, los eritrocitos LA HEMOGLOBINA Se encuentra en células especializadas, los eritrocitos Une oxígeno en los pulmones y lo transporta, vía sangre arterial, a los tejidos donde lo libera Además, une CO2 procedente del metabolismo en los tejidos, y lo transporta, vía sangre venosa, a los pulmones para ser eliminado “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA (Hb) Tetrámero (a,b)2 cuyas subunidades son similares a la Mb “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

TRANSPORTE DE OXÍGENO POR LA HEMOGLOBINA La Hb capta oxígeno cuando es abundante (pulmones PO2 100 mm Hg) y lo cede cuando disminuye (capilares PO2 30 mm Hg) La curva de unión del oxígeno a la Hb es SIGMOIDEA: PO2 en los tejidos PO2 en los pulmones Este comportamiento se debe a fenómenos de COOPERATIVIDAD en la unión de oxígeno. Cada molécula de Hb tiene 4 lugares de unión de O2. La unión del primer O2 produce un cambio conformacional en la molécula, lo que facilita la unión de los siguientes y viceversa “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

FENÓMENOS DE COOPERATIVIDAD En el tetrámero de Hb (ab)2, las cadenas a /b establecen interacciones fuertes. Al pasar del estado desoxigenado al oxigenado se produce un cambio estructural que afecta, sobre todo, a la interacción entre subunidades (estructura cuaternaria). Un par a /b rota y se desliza respecto al otro En menor medida cambia la estructura terciaria de cada subunidad “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

CAMBIOS ESTRUCTURALES QUE ACOMPAÑAN A LA UNIÓN DEL OXÍGENO El paso de la forma desoxigenada a la oxigenada explica la unión cooperativa del oxígeno: 1. Se rompen una serie de puentes salinos y enlaces de hidrógeno que afectan a los C-terminales 2. Se crean otros enlaces dando lugar a la conformación más laxa llamada forma relajada (R) Por tanto, la entrada del primer O2 es más difícil porque han de romperse enlaces iónicos entre subunidades. El resto de las moléculas de O2 encuentran los enlaces rotos y la situación espacial es más favorable Cuando sale el O2 la Hb vuelve a su conformación desoxi o forma tensa (T) restableciéndose los puentes salinos)

¿CÓMO SE COMUNICA LA ENERGÍA DE LA UNIÓN DE O2 AL CAMBIO CONFORMACIONAL “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002 Existe un reordenamiento de la estructura terciaria y también de la cuaternaria “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

Cambio de conformación

EFECTOS ALOSTÉRICOS DE OTROS LIGANDOS SOBRE LA Hb La Hb es una proteína alostérica (=otro sitio), es decir, su afinidad por el O2 se altera por determinados efectores que no actúan directamente sobre el grupo hemo sino que interaccionan en otro lugar de la proteína EFECTORES ALOSTÉRICOS: 1. CO2 2. H+ 3. 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG) Todos ellos disminuyen la afinidad de la Hb por el O2 (desplazan las curvas de saturación hacia la derecha)

TRANSPORTE DE CO2 La liberación de CO2 por los tejidos que respiran, reduce la afinidad de la Hb por el O2 de dos formas: El CO2 se fija en parte a la Hb formando grupos carbamato (N-terminal) cuyo grupo carboxilo forma puentes salinos entre cadenas a y b, característicos del estado desoxiHb -NH-COO- El CO2 origina bicarbonato y H+, reduciendo el pH, mediante la reacción catalizada por la anhidrasa carbónica (localizada en los eritrocitos) CO2 + H2O HCO3- + H+

LA Hb RESPONDE A LOS CAMBIOS DE pH MEDIANTE EL EFECTO BOHR Además de la liberación de CO2 por los tejidos que respiran, la falta de O2 (músculo en ejercicio) puede dar lugar a la formación anaerobia de ácido láctico que también reduce el pH El aumento de H+ ( pH) es una señal de la demanda de O2 y reduce la afinidad de la Hb por el O2 Hb 4O2 + nH+ Hb nH+ + 4O2 En los capilares: hacia la derecha (liberación de O2) En los pulmones: hacia la izquierda (liberación de H+ y, como consecuencia, de CO2) Este mecanismo puede explicarse porque los sitios de unión de H+ presentan más afinidad en la forma desoxiHb que en la oxiHb

EFECTO BOHR EN LA HEMOGLOBINA “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

LOS EFECTOS DEL CO2 Y H+ SE PUEDEN RESUMIR MEDIANTE EL CICLO RESPIRATORIO En los pulmones: O2 oxiHb liberación de CO2 En los tejidos: CO2 H+ desoxiHb liberación de O2 unión de CO2 Hiperventilación: pérdida de CO2 y menor estimulación de la liberación de O2 en los tejidos

BISFOSFOGLICERATO (BPG) El CO2 y la [H+] actúan de forma rápida para facilitar el intercambio de O2 y CO2 El BPG es un efector que actúa a más largo plazo, permitiendo la adaptación a cambios graduales de la disponibilidad de O2. El BPG reduce la afinidad de la Hb por el O2: Se une a la Hb en una cavidad existente entre las cadenas b, donde establece interacciones con los grupos (+) que rodean esta cavidad En la forma oxiHb la cavidad es pequeña y no puede unirse el BPG En la forma desoxiHb se une estabilizando esta conformación.

Unión del 2,3-BPG a la desoxihemoglobina “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

CONSECUENCIAS FISIOLÓGICAS A gran altitud la PO2 es menor y provoca una cierta angustia Nos aclimatamos porque se produce un aumento de la síntesis de Hb y de BPG (favorece la liberación de O2). La en la sangre de fumadores es mayor. El CO se une a la Hb en el mismo lugar que el O2 formando carboxiHb e impidiendo el transporte de O2. Durante el periodo fetal, el feto obtiene el O2 de la sangre de la madre. La Hb fetal tiene cadenas g en lugar de b y presentan menor afinidad por el BPG, lo que hace que la Hb F tenga mayor afinidad por el O2 que la adulta. [BPG]

ANEMIA FALCIFORME (Cada esfera representa una molécula de hemoglobina)