La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Emoglobina. La biochimica comparata della mioglobina e dellemoglobina mioglobina: singola catena polipeptidica di 153 amminoacidi emoglobina: 4 catene.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Emoglobina. La biochimica comparata della mioglobina e dellemoglobina mioglobina: singola catena polipeptidica di 153 amminoacidi emoglobina: 4 catene."— Transcript della presentazione:

1 Emoglobina

2 La biochimica comparata della mioglobina e dellemoglobina mioglobina: singola catena polipeptidica di 153 amminoacidi emoglobina: 4 catene polipeptidiche, di cui due di 141 amminoacidi ( ) e due di 146 amminoacidi ( )

3 propanoile vinile metile

4

5 Mioglobina: la porzione polipeptidica della Mb racchiude il gruppo eme

6

7 catena laterale di istidina il legame dellossigeno alla mioglobina ossimioglobina: sesto ligando ossigeno deossimioglobina: sesta posizione vuota metamioglobina: sesto ligando una molecola dacqua inclinazione di 60°

8 La funzione principale della mioglobina è quella di facilitare il trasporto dellossigeno nel muscolo Curva di legame dellossigeno alla mioglobina

9 Curve di dissociazione dellossigeno dellemoglobina e della mioglobina

10

11 Deossiemoglobina Ossiemoglobina lossigenazione avvicina le due subunità elica F movimento molecolare contatti di scivolamento 1 2 e 2 1

12 I cambiamenti nella posizione dellatomo di ferro del gruppo eme dopo lossigenazione determinano modificazioni conformazionali nella molecola di emoglobina

13 Movimenti delleme e dellelica F durante la transizione dellemoglobina TR Forma T Forma R

14 Legame dellossigeno allemoglobina: curva sigmoide In ogni sistema di legame una curva di tipo sigmoide è indicativa della presenza di interazioni cooperative tra i siti di legame.

15 Il legame dell emoglobina allossigeno è influenzato da: -protoni -biossido di carbonio -2,3-bisfosfoglicerato effettori allosterici

16

17 Curve di dissociazione dellossigeno della mioglobina e dellemoglobina a cinque diversi valori di pH HbO 2 + H + Hb H + + O 2 Effetto Bohr

18 biossido di carbonio CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 anidrasi carbonica molti degli ioni H + sono catturati dallHb quando lO 2 si dissocia. Quando lHb viene di nuovo ossigenata nei polmoni, l H + viene rilasciato per formare di nuovo H 2 CO 3

19 Ruolo dellemoglobina nel trasporto dellO 2 dai polmoni ai tessuti che respirano e della CO 2 (sotto forma di HCO 3 - ) dai tessuti ai polmoni. lossigeno entra nei polmoni con unelevata pressione

20 Protoni e ossigeno non si legano allo stesso sito. Lossigeno si lega agli ioni ferrosi dei gruppi eme mentre lo ione H + può legarsi alle catene laterali di diversi residui amminoacidici della proteina. Quando la concentrazione di ioni idrogeno aumenta la conseguente protonazione dellemoglobina favorisce il rilascio dellossigeno e la transizione allo stato T. Lanidride carbonica si lega allestremità amminoterminale di ciascuna globina formando carbamminoemoglobina. Quando la concentrazione di anidride carbonica è alta, come nei tessuti periferici, alcune molecole di anidride carbonica si legano allemoglobina diminuendone laffinità per lossigeno. Viceversa quando lemoglobina raggiunge i polmoni, lelevata concentrazione di ossigeno determina il distacco della CO2 e la saturazione dellHB. Tutto ciò rende lHb particolarmente adatta al trasporto integrato di ossigeno, anidride carbonica e ioni idrogeno da parte degli eritrociti.

21 Effetto del BPG e della CO 2 sulla curva di dissociazione dellO 2 dellemoglobina

22 Struttura del 2,3-bisfosfoglicerato (BPG) Linterazione dellHb con il 2,3-bifosfoglicerato è un esempio di regolazione alloasterica eterotropica.

23 Legame del BPG alla deossiemoglobina avviene tramite le catene BPG e O 2 sono effettori allosterici mutualmente esclusivi per lHb anche se i loro siti di legame sono fisicamente distinti Il BPG è una molecola fortemente negativa e si lega all Hb mediante interazioni elettrostatiche con gruppi funzionali carichi positivamente di residui di entrambe le catene Nellossiemoglobina il BPG non può entrare e con la sua presenza induce l Hb a rilasciare ossigeno.

24 Il BPG svolge una funzione importante nelladattamento fisiologico alla bassa pressione di ossigeno che si ha per esempio a quote elevate. Per un uomo sano il legame di O 2 allHb è regolato in modo che il gas trasferito ai tessuti sia circa il 40% della quantità totale di gas che il sangue può trasportare. A 4500 metri di altezza, dove la pressione di ossigeno è più bassa, il trasferimento di ossigeno ai tessuti si riduce. Alcune ore più tardi la concentrazione di BPG nel sangue comincia ad aumentare generando una diminuzione dellaffinità dellHb per lO 2 e favorendo il rilascio di ossigeno a livello dei tessuti.

25 Lemoglobina fetale ha una maggiore affinità per lossigeno perché ha una minore affinità per il BPG (mancano le catene ) Lemoglobina fetale ha una struttura del tipo 2 2

26 Anemia a cellule falciformi HbS o emoglobina delle cellule falciformi clinicamente: -episodi intermittenti di crisi emolitiche e vaso-occlusive -dolore alle ossa, al torace e alladdome -ritardo della crescita -maggiore suscettibilità alle infezioni -danni a diversi organi

27 Struttura della fibra di deossiemoglobina S - presenza di valina al posto di acido glutammico nelle catene dellHb -le catene laterali dei residui di valina creano delle sporgenze idrofobiche (zone appiccicose) sulla superficie della molecola, alle quali si vanno a legare molecole vicine di HbS lunghi polimeri a catena insolubili

28 Formazione dei filamenti di Hb S mediante interazioni tra le catene laterali idrofobiche dei residui di valina delle catene e le tasche idrofobiche presenti nelle catene delle molecole di Hb adiacenti. residuo di valina

29 Fotografia al microscopio elettronico di fibre di deossiemoglobina S che stanno uscendo da un eritrocita rotto

30 lossigeno entra nei polmoni con unelevata pressione TRASPORTO DELLANIDRIDE CARBONICA L anidride carbonica è presente nel sangue in tre forme principali: 1)come CO 2 disciolta 2)come HCO 3 - formata dalla ionizzazione dell H 2 CO 3 (prodotto quando la la CO 2 reagisce con lacqua) 3) come carbamino gruppi, formati quando la CO 2 reagisce con gli amminogruppi dellemoglobina.

31 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 - anidrasi carbonica FORMAZIONE DEL BICARBONATO Lanidride carbonica diffonde allinterno degli eritrociti dove viene trasformata in acido carbonico che, in maniera rapida e spontaneamente ionizza:

32 Formazione della carbaminoemoglobina (trasporto della CO 2 ) Lanidride carbonica reagisce con gli amminogruppi della desossiemoglobina, formando carbaminoemoglobina: R-N H H + CO 2 R-N H + H + C O-O- O Questo processo libera ioni H + Poiché gli amminogruppi N-terminali delle catene della globina formano parte del sito di legame del BPG, si verifica una competizione tra CO 2 e BPG: il BPG diminuisce la capacità dellHb di formare carbamino Hb

33 Il potere tampone dellemoglobina è dovuto a: -4 -amminogruppi degli amminoacidi N-terminali - catene laterali imidazoliche dei residui di istidina Lemoglobina possiede 38 istidine per tetramero che sono responsabili della maggior parte del potere tampone di questa proteina. Lemoglobina rappresenta il principale sistema tampone del sangue dopo quello del bicarbonato. Nel sangue intero, lazione tampone assorbe circa il 60% dellacido prodotto nel normale trasporto dellanidride carbonica. L Hb, oltre ad essere il principale trasportatore dellossigeno è un importante trasportatore dellanidride carbonica sotto forma di gruppi carbamino legati covalentemente e gioca il ruolo principale nel controllo degli idrogenioni prodotti dal trasporto della CO 2

34 Il sistema isoidrico può assorbire gli ioni H + derivanti dallanidride carbonica impedendo così variazioni del pH. TRASPORTO ISOIDRICO DELLA CO 2 La parte rimanente dellacido che proviene dallanidride carbonica viene assorbita dallHb tramite questo meccanismo. Allatmosfera 1

35 Eventi che si verificano sul gruppo NH 2 terminale delle catene e dellHb NH 2 terminali catene Evento Formazione di gruppi carbaminosisi Legame del DPGnosi Legame di H + nelleffetto Bohrsino

36 Il controllo del pH del sangue è importante perché eventuali variazioni determinano modificazioni del pH intracellulare che, a loro volta, possono alterare profondamente il metabolismo. Il pH normale del sangue arterioso è 7,40 + 0,05 Lintervallo compatibile con la vita è circa 7,8 – 6,8 Il pH delleritrocita è prossimo a 7,2 (nelle altre cellule è 7,0) Il sistema tampone del bicarbonato è il tampone principale del plasma e del liquido interstiziale CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 - anidrasi carbonica

37 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 - anidrasi carbonica Il tampone biossido di carbonio-bicarbonato è un sistema aperto Come funziona? Quando il pH del sangue scende per la produzione metabolica di H +, lequilibrio si sposta verso sn con accumulo di acido carbonico. Allo stesso tempo lacido carbonico si scinde e lanidride carbonica viene eliminata dai polmoni con lespirazione. Quando il pH del sangue aumenta si forma più HCO 3 -. La respirazione viene adattata in modo che la quantità di CO 2 aumentata nei polmoni possa essere reintrodotta nel sangue e, per conversione ad acido carbonico, fornisce gli ioni H + necessari a controbilanciare laumento di HCO 3 -

38 Acidosi: il pH del sangue si abbassa a valori di 7,1 -patologie ostruttive del polmone che impediscono una normale eliminazione della CO 2 determinano una acidosi respiratoria -limprovviso aumento dei livelli di acido lattico durante uno sforzo fisico possono provocare unacidosi metabolica Alcalosi: il pH del sangue tende a salire oltre 7,6 -liperventilazione accelera la perdita di CO 2 e porta ad unalcalosi respiratoria Trattamento dellacidosi: somministrazione intravenosa di NaHCO 3 Trattamento dellalcalosi: quella respiratoria viene migliorata dalla respirazione di unatmosfera ricca di CO 2


Scaricare ppt "Emoglobina. La biochimica comparata della mioglobina e dellemoglobina mioglobina: singola catena polipeptidica di 153 amminoacidi emoglobina: 4 catene."

Presentazioni simili


Annunci Google