Bioquimica I - Cap 3 - Proteinas de union del oxigeno: Hemoglobina y Mioglobina

Oxigenación

1. La unión del O2 a la Hb (proteína).

2. Es un proceso reversible: Por tanto, el O2 se une a la hemoglobina cuando es abundante y se libera cuando es escaso.

El _______ es el sitio de unión al oxígeno de la hemoglobina y la mioglobina

Grupo prostético HEMO, que contiene hierro

*Ningún otro grupo funcional de los aminoácidos comunes puede unir moléculas de O2 de manera reversible.

La parte orgánico del grupo hemo, el cual lleva el hierro en su núcleo, se llama:

Protoporfirina IX.

1. Está formado por cuatro anillos de 5 lados, llamados anillos pirrólicos: Contienen Nitrogeno y se mantienen unidos por puentes de metino y adornados con cadenas laterales de metilo y propionato.

2. El hierro está unido a los electrones libres de nitrógeno de los cuatro anillos pirrólicos

En la hemoglobina y la mioglobina, el hierro forma un quinto enlace con un átomo de nitrógeno de la cadena lateral de la histidina de la apoproteína. Esta histidina se conoce como _________

Histidina proximal

La parte superior del grupo hemo es _______ debido a las cadenas laterales de propionato que se encuentran cargadas, mientras que la parte inferior es _________.

Los enlaces doble conjugados de anillos son los responsables de su color. La oxihemoglobina es _______ y la desoxihemoglobina, ________

La parte superior del grupo hemo es HIDROFILA debido a las cadenas laterales de propionato que se encuentran cargadas, mientras que la parte inferior es HIDROFOBICA.

Los enlaces doble conjugados de anillos son los responsables de su color. La oxihemoglobina es ROJO y la desoxihemoglobina, AZUL

El hierro puede existir de dos formas ______ y _____. La más oxidada es: ______

1. Ion ferroso (Fe2+)

2. Ion ferrico (Fe3+): Es la forma más oxidada ya que se crea por la eliminación de un electrón del hierro ferroso.

En la hemoglobina y la mioglobina, el hierro hemo se encuentra siempre en el estado:

a. Ferroso

b. Ferrico

a. Ferroso (forma reducida)

*Incluso cuando esta unida al O2, NO se oxida a hierro ferrico. Se vuelve oxigenado, pero NO oxidado

La mioglobina solo se encuentra en:

a. Tejido sanguíneo

b. Tejido muscular

c. Tejido adiposo

d. Eritrocitos

b. Tejido muscular: Aquí funciona como almacenamiento a corto plazo del oxígeno para la contracción muscular.

¿Qué significa que la mioglobina esté “fuertemente empaquetada”?

La mioglobina es una proteína globular cuya estructura terciaria se caracteriza por un núcleo hidrófobo muy compacto, formado casi exclusivamente por residuos no polares que se agrupan al interior de la molécula.

“El interior de la mioglobina está relleno de cadenas laterales no polares fuertemente empaquetadas, y las interacciones hidrófobas son la principal fuerza de estabilización de su estructura terciaria.“

La mioglobina está formada estructuralmente por:

• 1 cadena polipeptídica (153 aminoácidos)

• 8 hélices α (A–H) - le confiere propiedad anfipatica

• Conexiones cortas entre hélices

Alrededor del 75% de sus residuos participan en α-hélices. El resto son regiones no helicoidales que conectan las hélices entre sí.

Este arreglo produce una proteína esférica y compacta.

La mioglobina NO contiene enlaces disulfuro. V o F

Verdadero, por eso su estructura terciaria se mantiene por fuerzas no covalentes

La hemoglobina solo se encuentra en:

a. Eritrocitos y sus precursos en la medula osea

b. Plasmocitos

c. tejido muscular

d. Plaquetas

a. Eritrocitos y sus precursos en la medula osea

El porcentaje del volumen total ocu-pado por este sedimento celular de eritrocitos se denomina

Hematocrito

V o F: Mientras que la mioglobina está formada por un polipép-tido solitario con un grupo hemo, la hemoglobina tiene cuatro polipéptidos, cada uno de los cuales tiene su propio grupo hemo.

Verdadero, por eso la hemoglobina es una proteina cuaternaria

Tipos de Hb en humanos

1. HbA : Dos cadenas A y Dos B - principal en adultos

2. HbA2: Dos cadenas A y cadenas Sigma - minoritaria en adultos

3. HbF: Dos cadenas A y cadenas Y - en fetos

Las subunidades de la hemoglobina interactúan principalmente mediante enlaces:

1. Enlaces de hidrogeno (incontables)

2. Enlaces salinos (8) - se rompen con la oxigenación

3. NO disulfuro

V o F: Las interacciones entre subunidades son más débiles en la oxihemoglobina que en la desoxihemoglobina.

V

Parea:

1. Desoxighemoglobina

2. Oxihemoglobina

____Conformacion relajada

____Conformación Tensa

__2__Conformacion relajada

__1_Conformación Tensa

as afecciones que deterioran la síntesis de hemoglobina provocan:

a, anemia cronica

b. anemia aplasica

c. anemia hipocromica microcitica

c. anemia hipocromica microcitica

-Se debe a deficiencia de hierro o B6 por mala nutrición o perdida cronica de sangre

Causas de anemia cronica

1. Hemolisis

2. Anema aplasica - funcionamiento anomalo de la medula osea

3. Alteracion de sintesis de ADN y en la division celualr en los precursores de eritrocitos (anemia megaloblastica)

La diferencia biológica más importante entre las conformaciones R y T es:

Conformación T (“tensa”)

• Baja afinidad por O₂.

• Favorecida cuando la Hb no tiene O₂.

• Predomina en los tejidos, donde debe soltar el oxígeno.

Conformación R (“relajada”)

• Alta afinidad por O₂.

• Favorecida cuando la Hb tiene ya uno o más O₂ unidos.

• Predomina en los pulmones, donde debe cargar oxígeno.

⭐ Diferencia clave

La conformación R une el oxígeno:

➡ entre 150 y 300 veces más fuerte que la conformación T.

Eso explica la cooperatividad:

• La primera molécula de O₂ es difícil de unir (Hb está en forma T).

• Cada unión de O₂ empuja más la proteína hacia R, haciendo más fácil unir la siguiente molécula.

Diferencias entre Mb y Hb

Mioglobina (Mb)

• Está en el músculo.

• Su función es guardar oxígeno para cuando el músculo lo necesite.

• Tiene solo un grupo hemo → puede unir una sola molécula de O₂.

• Une el oxígeno con mucha fuerza.

Por eso, a solo 1 torr de presión parcial de O₂, la mioglobina ya está 50% saturada.

Hemoglobina (Hb)

• Está en los eritrocitos (glóbulos rojos).

• Lleva el oxígeno desde los pulmones → a todos los tejidos.

• Tiene 4 grupos hemo → puede unir 4 moléculas de O₂.

• Une el oxígeno con menos fuerza que la mioglobina.

Necesita 26 torr de O₂ para alcanzar 50% de saturación.

⭐ ¿Por qué es importante esta diferencia?

Porque la mioglobina debe recibir el oxígeno de la hemoglobina.
Para que esto ocurra:

• La Hb debe soltarlo fácilmente.

• La Mb debe capturarlo con fuerza.

Por eso:

🩸 Hb = baja afinidad → libera O₂ en el tejido
💪 Mb = alta afinidad → lo toma y lo almacena

Forma de las curvas de unión al oxígeno - Mioglobina

Curva hiperbólica

• Se comporta como una enzima con un solo sitio de unión.

• No presenta cooperatividad (solo tiene 1 hemo).

• La unión es simple: cuando hay O₂, lo toma.

Forma de las curvas de unión al oxígeno - Oxigeno

Curva sigmoidea

• Tiene 4 sitios de unión.

• Presenta cooperatividad positiva:

  • cuando une una molécula de O₂, le es más fácil unir la siguiente.

V o F: Solo el ion ferroso (Fe2+ ) es capaz de unir el oxígeno molecular en la hemoglobina

V

Recuerda: El hierro del hemo está parcialmente protegido de la oxidación gracias a su entorno hidrófobo dentro de la proteína.

Cuando el hierro se oxida a férrico (Fe³⁺), la hemoglobina se convierte en:

metahemoglobina, una forma incapaz de transportar oxígeno. Esto explica por qué la sangre seca presenta un color marrón: contiene hemoglobina oxidada.

La unión del oxígeno a un grupo hemo de la hemoglobina incrementa la afinidad por el oxígeno de los restantes grupos hemo. Esto se denomina:

Cooperatividad positiva

-La cooperatividad mejora la eficiencia de la hemoglobina como transportador de oxígeno

El 2,3-bifosfoglicerato (BPG)

Actúa como un efector alostérico negativo (por eso decimos que disminuye la afinidad por el O2). Se une únicamente a la conformación T de la hemoglobina dentro de la cavidad central formada por las subunidades β, estabilizando esta conformación y disminuyendo la afinidad por el oxígeno.

De este modo el BPG facilita la liberación de oxígeno a los tejidos.

Dato: Se aumenta su sintesis en estadode hipoxia

V o F: La hemoglobina fetal (HbF) se une al oxígeno más fuertemente que la hemoglobina adulta (HbA) porque el BPG (2,3-bifosfoglicerato) se une con menos fuerza a la HbF.

Verdadero

• El BPG, una molécula que reduce la afinidad por el oxígeno, se une débilmente a la HbF.

• Esto ocurre porque en la cadena γ de la HbF una histidina cargada (His21) está reemplazada por serina, que no tiene carga, por lo que forma menos enlaces con el BPG.

• Como el BPG no puede disminuir la afinidad, la HbF queda con mayor capacidad de retener oxígeno.

Efecto Bohr

Un ambiente acídico (aumento de Co2 y H+) reduce la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, lo que favorece la liberación del oxígeno.