2. Las proteínas hem, mioglobina y hemoglobina,
mantienen un
aporte de oxígeno esencial para el metabolismo
oxidativo.
3. LA MIOGLOBINA. Es una proteína monomérica del tejido muscular rojo,
almacena oxigeno como una reserva.
4. LA HEMOGLOBINA es una proteína tetramerica de los eritrocitos,
transporta O2 hacia los tejidos, y regresa CO2 y protones hacia los pulmones.
5. El cianuro y el monóxido de carbono son letales porque alteran la función fisiológica de las proteínas hem citocromo oxidasa y hemoglobina.
La hemoglobina y la mioglobina ilustran tantas relaciones entre estructura y función de proteína, como la base molecular de enfermedades genéticas, como la
6. Drepanocitosis. Conocida como
anemia de células falciformes, es
una enfermedad hereditaria que
afecta la hemoglobina. Esta
enfermedad provoca anemia
hemolítica crónica
Talasemias. Enfermedad hereditaria
que provoca que el cuerpo produzca
menos hemoglobina de lo normal
7. El hem y el hierro ferroso confieren la capacidad para almacenar oxígeno y
transportarlo
La mioglobina y la hemoglobina contienen hem
(hemo), un tetrapirrol cíclico que consta de
cuatro moléculas de pirrol enlazadas por puentes
de metileno. Esta red planar de dobles enlaces
conjugados absorbe luz visible y da al hem un
color rojo oscuro.
El átomo de hierro ferroso (Fe2+) reside en el
centro del tetrapirrol planar.
La oxidación y reducción de los átomos de Fe
(hierro) y Cu (cobre) de los citocromos son
esenciales para su función biológica como
transportadores de electrones.
En contraste, la oxidación del Fe2+ de la mioglobina
o de la hemoglobina hacia Fe3+ destruye su
actividad biológica.
8. El oxígeno almacenado en la mioglobina del musculo rojo, es liberado durante la privación de
O2 (p. ej., ejercicio intenso) para que las mitocondrias del musculo lo utilicen en la síntesis
aeróbica de ATP (energía para la contracción muscular)
9. LA MIOGLOBINA
Contiene ocho hélices alfa de 7 a 20 residuos (Es una proteína
terciaria) contiene unos 153 residuos (El 75% se encuentra en las
hélices alfa)
• Predominan los residuos Leucina, Valina, Fenilalanina y Metionina.
• Contiene también histidina E7 y F8 en el ´´centro´ de la mioglobina
• El hem también se encuentra en el ´´centro´´ de la mioglobina.
• El quinto enlace del hierro está ocupado por un nitrógeno del anillo
de imidazol de la histidina F8, His E7 se ubica en el lado opuesto
de HIS F8.
Función de histidina E7 y F8.
• La función de histidina F8 Es mantener al Fe en su lugar y
estabilizar las uniones entre los grupos hemo y proteicos.
• La función de la histidina E7 es la de aumentar la afinidad del Fe
por el oxígeno y reducir la afinidad del hemo por otras moléculas
como el monóxido de carbono.
10. EL HIERRO. Se mueve hacia el plano del hem cuando el
oxígeno está unido
• El átomo de hierro (Fe) en el centro del grupo hemo
puede estar en dos estados:
uno unido al oxígeno (oxigenado) y otro sin oxígeno
(desoxigenado).
• En la mioglobina sin oxígeno, el átomo de hierro no está
completamente alineado con el
plano del anillo hemo. Está un poco "fuera" del plano,
aproximadamente 0.03 nanómetros
hacia la (His F8).
• Cuando el oxígeno se une al hierro, este se mueve hacia
el plano del anillo hemo,
acercándose 0.01 nanómetros hacia el centro del anillo
hemo.
11. La mioglobina proporciona un ambiente adverso para el
hierro hem
• el monóxido de carbono (CO) se une al grupo hemo
mucho más fuertemente que el oxígeno (O₂), alrededor
de 25,000 veces más fuerte. Esto podría ser peligroso
porque hay pequeñas cantidades de CO en la atmósfera,
y también se produce dentro del cuerpo.
• Cuando el CO se une al hierro en un grupo hemo
aislado, los átomos de Fe, C y O se alinean en una forma
casi perpendicular al plano del anillo del hemo, lo que
maximiza la fuerza del enlace entre ellos
La histidina impide que el CO se alinee de forma
perpendicular al plano del hemo.
Esto significa que el CO no puede unirse al hierro con
tanta fuerza como lo haría en un hemo aislado
• Aunque el monóxido de carbono seguirá siendo más
afín al hierro que el oxígeno, este es más abundante en
el cuerpo, así que puede competir por el espacio en la
hemoglobina.
12. Las curvas de disociación de oxígeno para las mioglobinas y la hemoglobina son Idóneas para sus funciones
fisiológicas.
• La curva de saturación del oxígeno a la hemoglobina es sigmoidea. (Es menos afin al oxigeno que la
mioglobina y tiene menos lugares de unión, por lo que se satura menos rápido) y lo libera cuando hay una
presión parcial
La curva de saturación de oxígeno en la mioglobina es hiperbólica (Esta es más afín al oxigeno que la
hemoglobina y une menos cantidad de oxígeno a ella, por lo que se satura mucho más rápido) el hecho de
que sea tan afin al oxigeno hace que no lo ceda hasta que ya hay muy poca presión
Las propiedades alostéricas (De cambio) De la hemoglobina depende de que sea una estructura
cuaternaria compleja.
• alosterismo se refiere a la capacidad de una molécula de cambiar su forma o estructura en respuesta a la
unión de una molécula
• La hemoglobina cambia de forma dependiendo de cuántas moléculas de oxígeno están unidas a ella.
Cuando una molécula de oxígeno se une a una de las subunidades de la hemoglobina, provoca un cambio
en la estructura cuaternaria de la proteína, facilitando que las otras subunidades también se unan al
oxígeno. Este proceso se conoce como cooperatividad.
• cuando la hemoglobina se encuentra en un ambiente con alta concentración de dióxido de carbono o
protones, la estructura de la hemoglobina cambia de manera que disminuye su afinidad por el oxígeno,
liberándolo para ser usado por las células.
Este es un ejemplo de regulación alostérica negativa
13. HEMOGLOBINA
La hemoglobina es tetramérica , está compuesta por un
par de cadenas alfa (Abajo) contienen 141 aminoácidos. Y
compuesta por cadenas beta (Arriba) 146 aminoácidos.
• La molécula proteica está formado por unos 574
aminoácidos.
• Hay muchos tipos de globinas. Alfa, beta, gamma,
épsilon, delta, zeta.
• La combinación de esos tipos de globinas son las
determinantes para los diferentes tipos de hemoglobinas.
• HbA (Hemoglobina adulta)
• HbF (Hemoglobina fetal)
• Hb gower-portland (Hemoglobina embrionaria)
14. La p50 expresa las afinidades relativas de diferentes hemoglobinas
por el oxígeno.
• La cantidad P 50, una medida de la concentración de O2, es la
presión parcial de O2 que satura 50% de una hemoglobina dada.
Los valores de P50 para la HbA y la HbF son de 26 y 20 mm Hg,
respectivamente (Sin embargo, ya estaba soltando oxigeno desde
los 40mm Hg)
• En la placenta, tal diferencia permite que la HbF extraiga oxígeno
de la HbA en la sangre de la madre.
• Cuando el bebe nace, esta cantidad ya no es óptima, pues
significa que la hemoglobina ya no suelta los oxígenos tan
fácilmente y puede llevar a una hipoxia.
• La hemoglobina sufre cambios complejos durante el desarrollo,
durante la etapa embrionaria, el feto usa el tetrámero gower 1,
durante la embrionaria, la HbE y después del nacimiento la HbA.
15. Cuando la primera molécula de O₂ se une
a una subunidad de hemoglobina que no
tiene oxígeno (desoxihemoglobina o
desoxiHb), provoca un pequeño pero
importante cambio en la estructura de la
proteína.
• Estado T (Tenso): Es la conformación de
la hemoglobina con baja afinidad por el
O₂. En este estado, la hemoglobina no
está bien adaptada para captar O₂.
• Estado R (Relajado): Es la conformación
de alta afinidad, donde la hemoglobina
tiene una mayor capacidad para captar y
mantener el O₂, esta es la verdadera
oxihemoglobina
16. La unión del O₂ causa la rotura de los puentes salinos (enlaces
débiles entre cargas opuestas) que mantenían las cuatro
subunidades en una estructura más rígida y menos afín al
oxígeno.
Después de liberar O2 en los tejidos, la hemoglobina
transporta cO2 y protones hacia los pulmones.
Además de transportar O2 desde los pulmones hacia los tejidos
periféricos, la hemoglobina transporta CO2, el subproducto de
la respiración, y protones hacia los pulmones.
• El CO2 puede unirse a la hemoglobina formando un complejo
llamado carbamato. Este proceso ocurre cuando el CO2 se une
a los grupos amino terminales de las cadenas de hemoglobina.
• Los carbamatos representan aproximadamente el 15% del
CO2 transportado en la sangre venosa. Esto significa que la
hemoglobina transporta una parte significativa del CO2 en
forma de carbamatos.
• El resto del CO2 (aproximadamente el 85%) se transporta en
forma de bicarbonato (HCO3^-). Esto ocurre en los glóbulos
rojos (eritrocitos) mediante una reacción química catalizada
por la enzima anhidrasa carbónica
