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EMOGLOBINA : TRASPORTO DELLOSSIGENO.. La transizione dalla vita anaerobica alla vita aerobica rese disponibile una grande riserva di energia. In presenza.

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1 EMOGLOBINA : TRASPORTO DELLOSSIGENO.

2 La transizione dalla vita anaerobica alla vita aerobica rese disponibile una grande riserva di energia. In presenza di O 2 è possibile estrarre dal glucoso una quantità di energia 18 volte maggiore, ed è possibile usare come fonte di energia anche lipidi e protidi. I vertebrati hanno selezionato dei meccanismi per rifornire in modo adeguato tutte le cellule di O 2 : -- Un sistema circolatorio, indispensabile per organismi di dimensioni maggiori di un mm Molecole trasportatrici di ossigeno che permettono di aumentare la solubilità nellacqua del gas (1 l di H 2 O solubilizza 5 ml di O 2, 1 l di sangue 250 ml) e di ridurre la produzione dei radicali liberi dellossigeno,molto dannosi per tutte le molecole biologiche.

3 CROMOPROTEINE - Emoglobina - mioglobina - citocromi - enzimi eminici

4 MIOGLOBINA ED EMOGLOBINA SONO PROTEINE CONIUGATE COSTITUITE DA UNA PARTE PROTEICA (GLOBINA) E DA UN GRUPPO PROSTETICO (FERROPROTOEME) CHE E ALLOGGIATO IN UNA TASCA DELLA GLOBINA E CHE LEGA REVERSIBILMENTE LOSSIGENO

5 LA MIOGLOBINA E UNA PROTEINA MONOMERICA COSTITUITA DA UNA SINGOLA CATENA POLIPEPTIDICA LEGATA AD UN SINGOLO GRUPPO EME

6 LEMOGLOBINA E UNA PROTEINA TETRAMERICA COSTITUITA DA QUATTRO CATENE POLIPEPTIDICHE CIASCUNA LEGATA AD UN GRUPPO EME

7 LA MIOGLOBINA E COSTITUITA DA UNA CATENA DI 153 AMMINOACIDI (STRUTTURA PRIMARIA) CHE SI SVILUPPA NELLO SPAZIO FORMANDO OTTO ELICHE (STRUTTURA SUPERSECONDARIA) ORGANIZZATE IN UN UNICO DOMINIO (STRUTTURA TERZIARIA)

8 LEMOGLOBINA HA UNA STRUTTURA QUATERNARIA. CONTIENE 4 CATENE GLOBINICHE: 2 (CON 141 AMMINOACIDICI) RIPIEGATE IN 7 REGIONI AD - ELICA) E 2 (CON 146 AMMINOACIDI) RIPIEGATE IN 8 REGIONI AD -ELICA). A CIASCUNA CATENA GLOBINICA E LEGATO UN FERROPROTOEME

9 IL GRUPPO EME ORIGINA DALLA PORFINA

10 IL FERROPROTOEME DERIVA DALLA PROTOPORFIRINA IX

11 LOSSIGENO SI LEGA REVERSIBILMENTE AL FERRO DELLEME Il Fe (allo stato ferroso) forma sei legami di coordinazione: 4 con gli N dellanello porfirinico Il 5° con lHis F8 Il 6° con lO2

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13 COMPLESSO DELLEME NELLA MIOGLOBINA

14 STRUTTURA DELLA MIOGLOBINA Le strutture della mioglobina, delle catene e di tutte le catene delle Hb di tutti i vertebrati sono molto simili nella struttura terziaria, anche se le strutture primarie sono differenti: LA CONFORMAZIONE E RESPONSABILE DELLA FUNZIONE

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17 RUOLO DELLA GLOBINA Crea un ambiente idrofobico che impedisce lossidazione del Fe ++ a Fe +++ ; His E7 (distale) diminuisce laffinità del CO da volte maggiore dellO2 a solo 210 volte

18 LHb è un tetramero Deossi Hb Ossi Hb

19 Durante la vita si susseguono diverse emoglobine Emoglobine embrionali Hb Emoglobina fetale HbF Emoglobine delladulto HbA HbA 2 dellemoglobina totale)

20 LHb è un tetramero in cui ogni subunità ha una struttura tutta ad -elica. I contatti tra le subunità - sono di due tipi: -- Le associazioni e sono contatti estesi ed importanti per limpacchettamento delle subunità (non si modificano quando lHb lega lO2). -- Le regioni di contatto e sono chiamate regioni di scorrimento

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22 Ponti salini tra subunità differenti della Hb. Sono interazioni elettrostatiche, non covalenti, che vengono rotte in seguito allossigenazione.

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25 Curve di saturazione della Mb e della Hb p 50 Hb = 26 torr p 50 Mb = 2,8 torr pO 2 = pressione parziale di O 2 YO 2 = saturazione frazionale

26 Il legame delleffettore alle subunità non avviene in maniera indipendente perché laffinità dei singoli protomeri verso lo stesso effettore può essere diversa (aumentata o diminuita) in relazione allo stato della conformazione quaternaria dellenzima. Leffetto cooperativo deriva dalle interazioni tra protomeri. EFFETTO COOPERATIVO

27 EFFETTO COOPERATIVO POSITIVO Laffinità delloligomero verso leffettore aumenta quando una o più subunità delloligomero stesso hanno già legato leffettore. EFFETTO COOPERATIVO NEGATIVO Laffinità delloligomero verso leffettore diminuisce quando una o più subunità delloligomero stesso hanno già legato leffettore.

28 La maggior parte degli enzimi allosterici sono regolati dallo stesso substrato con effetto omotropico positivo, cooperativo positivo.

29 Modifiche conformazionali dellHb conseguenti allossigenazione Blu forma T deossiHb Rossa forma R ossiHb

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31 Movimenti dellinterfaccia durante la transizione T R

32 MODELLO SIMMETRICO DI MONOD

33 MODELLO SEQUENZIALE DI KOSHLAND

34 EFFETTORI ALLOSTERICI NEGATIVI -pH -CO 2 -2,3 bisfosfoglicerato

35 EFFETTO BOHR Laffinità dellHb per lO 2 aumenta allaumentare del pH.

36 TRASPORTO CO2

37 Ruolo dellHb nel trasporto della CO 2

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39 Effetto del BPG e della CO2 sulla curva di dissociazione dellHb Il BPG è presente nel sangue alla stessa [Molare] della Hb. In assenza di BPG la p50 dellHb è 1 torr. In presenza di BPG sale a 26 torr. Quindi abbassa laffinità dellHb di 26 volte.

40 LEMOGLOBINA FETALE CONTIENE DUE CATENE E DUE CATENE LE CATENE LEGANO IL 2,3-DIFOSFOGLICERATO MENO SALDAMENTE DELLE DUE CATENE

41 CINETICA DI OSSIGENAZIONE DELLEMOGLOBINA FETALE

42 EMOGLOBINA S ANEMIA A CELLULE FALCIFORMI LEMOGLOBINA S DIFFERISCE DALLEMOGLOBINA NORMALE PERCHE NELLE CATENE (IN POSIZIONE 6) AL POSTO DELLACIDO GLUTAMMICO E PRESENTE LA VALINA

43 La polimerizzazione della HbS attraverso le interazioni tra le catene laterali idrofobiche delle Val in posizione 6 e le tasche idrofobiche nei ripiegamenti EF delle catene in molecole adiacenti di Hb Ossi HbA Deossi HbA Ossi HbS Deossi HbS La deossiHbS polimerizza formando dei filamenti

44 FORMAZIONE DI FIBRE DI DEOSSIEMOGLOBINA A CAUSA DELLA VALINA MUTATA

45 FORMAZIONE DI FIBRE DI DEOSSIEMOGLOBINA

46 ERITROCITI NORMALI

47 ERITROCITI A FALCE


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