Hemoglobina Hemoglobina es una Hemeproteína 90% peso seco del eritrocito La hemoglobina es una molécula de tipo esférica y 6,4 nm de diametro. Estructura tetrámero de dos pares de cadenas – globinas- ; cada una contiene un grupo prostético denominado Heme.

Propiedades de un Pigmento Respiratorio Capacidad de transportar gran cantidad de oxígeno Gran solubilidad Capacidad de “captar” y “ceder “ oxígeno a presiones determinadas Capacidad de amortiguar una solución de bicarbonato

ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA ESTRUCTURA DEL HEM

ESTRUCTURA DEL HEM

UNION DEL HEM A LA GLOBINA Y AL OXÍGENO

BOLSILLO DEL HEM La jaula hidrofóbica donde se encuentra el hem es la fuerza estabilizadora principal para la unión del hem a la proteína El medio no polar dificulta la oxidación de Fe ++ e Fe +++

ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA ESTRUCTURA DE LA GLOBINA

HEMOGLOBINAS NORMALES EMBRIONARIAS FETALES ADULTAS Gower 1 z 2 e 2 Fetal a2 g 2 136 G Hb A a 2 b 2 Gower 2 a 2 e 2 Fetal a2 g 2 136 A Hb A 2 a 2 d 2 Portland z 2 b 2

ONTOGENIA DE LAS CADENAS DE GLOBINA %%

ESTRUCTURA PRIMARIA DE LA HEMOGLOBINA Cadena a Posee 141 aminoácidos Extremo amino terminal: a1 valina y a2 leucina Extremo carboxilo terminal: a 140 tirosina y a 141 histidina

ESTRUCTURA PRIMARIA DE LA HEMOGLOBINA Cadena b Posee 146 aminoácidos Extremo amino terminal: b1 valina y b2 histidina Extremo carboxilo terminal: a 145 tirosina y a 146 histidina

ESTRUCTURA PRIMARIA DE LA HEMOGLOBINA Cadena d Difiere de la b en 10 aminoácidos Los 8 primeros residuos y los residuos C terminal (127 – 146) son iguales en b y d

ESTRUCTURA PRIMARIA DE LA HEMOGLOBINA Cadena g Difiere de la b en 39 aminoácidos Extremo amino terminal: g 1 glicina Extremo carboxilo terminal: g 145 tirosina y g 146 histidina

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE LA HEMOGLOBINA Cadena g Es la única cadena embrionaria que posee isoleucina Existen dos tipos normales que difieren en el aminoácido 136 g G y g A

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE LA HEMOGLOBINA Cerca del 75% de las cadenas a y b forman a hélix con 3,6 aminoácidos por vuelta En las cadenas tipo b existen 8 áreas helicoidales (A – H )

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE LA HEMOGLOBINA Los residuos que conectan dos segmentos helicoidales, son denominados con las letras de las hélices que ellos conectan. Ej: EF3

ESTRUCTURA TERCIARIA DE LA HEMOGLOBINA

ESTRUCTURA TERCIARIA DE LA HEMOGLOBINA El grupo prostético de la hemoglobina es la protoporfirina IX En cada sub unidad, el hem se coloca en una hendidura entre las hélices E y F Los grupos propionatos (altamente polares están en la superficie de la hemoglobina.

ESTRUCTURA TERCIARIA DE LA HEMOGLOBINA El resto de los grupos están ubicados hacia el interior de la molécula, rodeados por residuos no polares a excepción de dos histidinas

ESTRUCTURA TERCIARIA DE LA HEMOGLOBINA El hierro se une la Hys F8 ( histidina proximal) Al otro lado se encuentra la Hys E7 (histidina distal) donde se une el O2, CO2 y CO

BOLSILLO DEL HEM Dos átomos de la Hystidina distal (E7) poseen un contacto van der Waal con la porfirina, tanto en el estado desoxigenado como en el oxigenado. La cadena lateral de la Hystidina no permite la entrada de ligandos polares

RESIDUOS EN CONTACTO CON EL HEM LADO PROXIMAL Val FG5 Leu FG3 Hys F8 Leu H19 Leu F4 LADO DISTAL Phe CD4 Hys E7 Leu G8 Val E11 Lys E10

RESIDUOS EN CONTACTO CON EL HEM El piso está formado por las hélices B, G y H Los residuos hidrofóbicos en los segmentos C y CD protegen la abertura al impedir que el agua penetre.

RESIDUOS EN CONTACTO CON EL HEM La Hys proximal, forma un puente de hidrógeno con el COO de Leu F4 y el OH de ser F5. Este puente y la cadena lateral de Hys F8 le confieren mas rigidez Tanto el hem a como el b, forman cerca del 75 contactos con 16 residuos de aminoácidos de cada bolsillo

HEM – GLOBINA

ESTRUCTURA CUATERNARIA Es la relacionada con el mantenimiento de varias cadenas polipeptídicas unidas dando lugar a proteínas complejas

ESTRUCTURA CUATERNARIA DE LA HEMOGLOBINA En la deoxi hemoglobina, los tetrámeros están unidos por enlaces salinos, contactos hidrofóbicos y puentes de hidrógeno

ESTRUCTURA CUATERNARIA DE LA HEMOGLOBINA Contactos a1- b1 (ó a2 – b2) Es el mas extenso: Involucra 32 residuos de aminoácidos Incluye 127 átomos

ESTRUCTURA CUATERNARIA DE LA HEMOGLOBINA Contactos a1- b1 ( ó a2 – b2) Se forman 4 puentes de hidrógeno Presenta un puente de hidrógeno mediado por solvente

ESTRUCTURA CUATERNARIA DE LA HEMOGLOBINA Contactos a1 – b2 (ó a2 – b1) Es el menos extenso Involucra 27 residuos de aminoácidos Incluye 170 átomos

ESTRUCTURA CUATERNARIA DE LA HEMOGLOBINA Contactos a1 – b2 (ó a2 – b1) Se forman 6 puentes de hidrógeno Presenta 3 puentes de hidrógeno mediados por solvente

ESTRUCTURA CUATERNARIA DE LA HEMOGLOBINA

Movimientos de Hystidina y Hem

Transporte de Oxígeno Efecto cooperativo Heme-Heme pH – Efecto Bohr 2,3 DPG (Difosfoglicerato)

CURVA DE DISOCIACIÓN DE LA HEMOGLOBINA

EFECTO BOHR

Unión del 2,3 – DPG al Tetrámero de Deoxihemoglobina El 2,3 DPG es un fosfato sintetizado dentro del GR según: [PO4-], pH y NADH El 2-3 DPG se une en la cavidad central entre las dos cadenas b Los grupos fosfatos forman un puente salino con los grupos b N amino terminal y el imidazol de Hys b 143

2,3 – DPG El h de 2,3 - DPG estabiliza la forma T (deoxigenada) de la hemoglobina por entrecruzamiento de las dos subunidades b globina. El h de 2,3 - DPG favorece la liberación de O2. El h de 2,3 – DPG sucede como respuesta a la hipoxia ( anemia, altitud, disfunción pulmonar,fumadores,etc)

Unión del 2,3 – DPG al Tetrámero de Deoxihemoglobina

Modelo Perutz pH disminuye Efecto Cooperativo Unión 2,3 DPG

Efecto Buffer