proteine leganti ossigeno, Appunti di Biochimica

Scarica proteine leganti ossigeno e più Appunti in PDF di Biochimica solo su Docsity! Proteine leganti ossigeno PROBLEMA BIOLOGICO: solubilità dei gas in ambiente acquoso Alcune delle molecole necessarie per la sopravvivenza cellulare sono gassose e non sono solubili in ambiente acquoso.  Proteine di trasporto: legano il soluto dove esso è abbondante per mezzo di contatti specifici, ne assicurano la solubilità nella circolazione e lo rilasciano una volta raggiungo il distretto destinatario, sfruttando la bassa concentrazione in questa regione del soluto trasportato  Proteine di immagazzinamento: mantengono una riserva di soluto a livello della singola cellula e lo rilasciano quando la sua concentrazione diminuisce. Le proteine di immagazzinamento hanno un’affinità per il soluto maggiore, più elevata, rispetto alla proteina trasportatrice Nell’organismo le proteine che legano l’ossigeno sono:  Mioglobina (Mb)  Emoglobina (Hb) La mioglobina è presente nelle fibre muscolari del miocardio e del muscolo scheletrico. L’emoglobina è contenuta nei globuli rossi. Mb e Hb sono proteine coniugate formate da una parte proteica detta GLOBINA, con struttura secondaria a α-elica, e da una parte non proteica (gruppo prostetico) detta EME, dove viene legato l’O2. Eme L’eme è una struttura organica complessa formata dalla protoporfirina IX a cui è legato lo ione ferroso (Fe+ +). Lo ione Fe++ forma 6 legami di coordinazione:  con 4 legami si lega all’anello porfirinico;  con i 2 rimanenti legami si lega ad una istidina della Globina (istidina prossimale dell’elica F8) e all’O2 . La globina il cui eme è legato all’ossigeno prende il nome di ossiglobina. Oltre all’istidina F8, un secondo residuo di istidina sull’elica E7 (istidina distale) è di fondamentale importanza in quanto:  forma un’interazione debole con l’O2 legato che stabilizza il legame di O2 al Fe2+ aumentando l’affinità  impedisce l’ossidazione di Fe2+ a Fe3+ con conseguente perdita della capacità legante il ferro dell’eme nella mioglobina e nell’emoglobina è sempre allo stato ridotto (Fe2+) anche quando si lega l’ossigeno. Mioglobina (Mb) È una proteina coniugata globulare, è formata da una sola catena polipeptidica (globina) e da una porzione non proteica (eme). Il ripiegamento della globina crea una cavità di natura idrofobica in cui viene alloggiato l’eme, detta tasca idrofobica dell’eme. L’emoglobina può esistere in due diversi stati conformazionali: la conformazione T (Tesa) e la conformazione R (Rilassata). Nella conformazione T la proteina ha una minore affinità per l’ossigeno. Nella conformazione R la proteina ha una maggiore affinità per l’ossigeno Il legame con l’O2 induce una modificazione conformazionale non solo nella subunità che lo lega, ma anche in quella più vicina, che quindi si legherà con crescente facilità ad una seconda molecola di O2 . (Comportamento allosterico) Fattori che modificano l’affinità dell’Hb per l’O2  Concentrazione di H+ (pH)  Pressione CO2 (pCO2)  Temperatura  2,3 bisfosfoglicerato (2,3 BPG) Concentrazione di H+ (pH) Un aumento degli H+ e quindi un abbassamento del pH provoca il rilascio di O2 dall’emoglobina. Gli H+ prodotti nel corso del metabolismo si legano all’Hb favorendo il passaggio dalla forma rilassata a quella tesa: Questa azione degli H+ è definita effetto Bohr Ad esempio, l’accumulo di acido lattico (=scarsa ossigenazione) a seguito di aumentata attività muscolare favorisce il rilascio di O2 Effetto della pressione della CO2 (pCO2) Le cellule producono CO2 (dal catabolismo), che diffonde nel sangue ed entra nel globulo rosso. Sulla sua membrana è presente un enzima (anidrasi carbonica) in grado di catalizzare la reazione: L’acido carbonico essendo un acido debole dissocia in: nel globulo rosso aumentano gli H+ (il pH intracellulare passa da 7,4 a 7,2) e si ha liberazione di O2 dall’Hb Effetto della temperatura L’affinità dell’Hb per l’O2 diminuisce con l’aumento della temperatura:  a livello polmonare la temperatura del sangue è più bassa, questo facilita l’assunzione di O2  a livello tissutale, invece, la temperatura del sangue è più alta, questo facilita il rilascio di O2 dall’Hb. Questo adattamento è particolarmente utile durante l’esercizio fisico in quanto nei capillari sanguigni all’interno di un muscolo impegnato in un lavoro, la temperatura aumenta e quindi si ha maggiore cessione di O2 dall’Hb. Effetto del 2,3-bisfosfoglicerato (2,3 BPG) Il 2,3-BPG è un metabolita intermedio della glicolisi presente nel globulo rosso, si lega all’Hb, in particolare alle catene b, avvicinandole tra loro, in modo da favorire il rilascio di O2 Hb fetale Azione TAMPONE di Hb sul pH del sangue I gruppi ionizzabili presenti sull’Hb possono legare o cedere H+ al variare del pH e attraverso l’effetto Bohr. In tal modo l’Hb è in grado agire da tampone sul pH del sangue TRASPORTO ANIDRIDE CARBONICA La CO2 viene trasportata dai tessuti ai polmoni attraverso 3 meccanismi:  Solubilizzazione nel sangue (il 5% ca. della CO2 è trasportata disciolta nel sangue).  Trasporto diretto  Trasporto indiretto L’Hb partecipa al trasporto diretto ed indiretto della CO2