Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria

I 0 flashcards i 3 preguntes més al document.

Text del document

APUNTS ESTRUCTURA I FUNCIÓ DE BIOMOLÈCULES Grau en Biologia Universitat Autònoma de Barcelona AprenAI 2026-2027 Apunts de mioglobina i hemoglobina: estructura, cinètica d'unió, cooperativitat, transició T-R, efecte Bohr i modulació pel 2,3-BPG a Biomolècules (UAB).

APREN.AI Índex 1 Emmagatzematge d'oxigen i el grup hemo: la mioglobina El problema del transport d'oxigen i la solució del grup hemo Estructura i funció de la mioglobina Cinètica d'unió al lligand i corba de saturació hiperbòlica 2 Transport d'oxigen i cooperativitat: l'hemoglobina Estructura quaternària de l'hemoglobina Els dos estats conformacionals: estat T i estat R La cooperativitat i la corba sigmoïdal d'unió 3 Regulació al·lostèrica de l'hemoglobina i relacions evolutives El caràcter de proteïna al·lostèrica L'efecte Bohr: regulació per pH i concentració de diòxid de carboni Efecte del 2,3-bisfosfoglicerat (2,3-BPG) i adaptació a l'altitud Seqüència primària, relacions evolutives i hemoglobina fetal 4 Resum per repassar Mioglobina i el grup hemo Hemoglobina i transició cooperativa Regulació al·lostèrica i adaptacions Solucions de les preguntes de repàs Aquests apunts poden contenir errors o omissions.

Són un material de suport i no substitueixen el temari oficial ni el professorat: contrasta la informació important. Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 1 1 Emmagatzematge d'oxigen i el grup hemo: la mioglobina EN ACABAR SABRÀS Descriure l'estructura del grup hemo i el seu mode d'unió a la protoporfirina i al ferro. Explicar el paper de les histidines proximal i distal en la selectivitat pel lligand a la mioglobina. Interpretar matemàticament i gràficament la corba hiperbòlica de saturació d'oxigen de la mioglobina. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Per què el nostre organisme no utilitza ferro lliure directament dissolt en el plasma per portar l'oxigen?

El problema del transport d'oxigen i la solució del grup hemo Les cèl·lules aeròbiques requereixen oxigen per al seu metabolisme energètic. Tanmateix, l'oxigen molecular ( ) és molt poc soluble en aigua i la seva difusió passiva a través dels teixits esdevé insuficient quan les distàncies superen unes poques dècimes de mil·límetre. A més, cap cadena lateral dels vint aminoàcids proteics està capacitada per establir una unió reversible amb l'oxigen.

Determinats metalls de transició, singularment el ferro i el coure, presenten una alta tendència a coordinar l'oxigen; no obstant això, el ferro lliure en presència d'oxigen promou reaccions que generen radicals lliures perjudicials i condueixen a la seva pròpia oxidació irreversible. La solució biològica consisteix a immobilitzar el ferro dins d'un compost organometàl·lic integrat en una proteïna: el grup hemo. L'hemo està constituït per un anell de protoporfirina format per quatre anells pirròlics coordinats amb un ió ferro en estat d'oxidació ferrós ( ). Els quatre àtoms de nitrogen de l'anell ocupen quatre posicions de coordinació equatorial.

L'entorn proteic protegeix el ferro de l'oxidació irreversible cap a formes no funcionals. O 2 Fe2+ Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 2 Esquema químic i tridimensional de l'anell de protoporfirina coordinat amb ferro. Estructura i funció de la mioglobina La mioglobina és una proteïna globular monomèrica de la família de les globines, formada per una única cadena polipeptídica de 153 aminoàcids plegada al voltant d'un grup hemo. Té com a funcions principals fixar i emmagatzemar oxigen en el múscul, a més de facilitar-ne la difusió cel·lular.

L'hemo s'allotja en una cavitat hidrofòbica situada específicament entre les hèlixs E i F, i s'hi manté lligat fortament per interaccions no covalents. Dels sis enllaços de coordinació del ferro: Quatre estan ocupats pels nitrògens de la protoporfirina en el pla de l'anell. La cinquena posició de coordinació es troba per sota del pla i s'uneix a la His F8 (coneguda com a histidina proximal). La sisena posició és el lloc reversible d'unió per a l' , situada al costat de la His E7 (histidina distal). Altres residus propers com la Val E11 i la Phe CD1 formen part de la butxaca de fixació.

O 2 Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 3 Esquema del plegament de la mioglobina indicant l'hemo entre hèlixs E i F. Alguns gasos petits com el monòxid de carboni (CO) i l'òxid nítric (NO) es coordinen al ferro de l'hemo lliure amb una afinitat molt superior a la de l' . Tanmateix, dins l'entorn de la mioglobina, la disposició espacial de la histidina distal imposa un impediment estèric que força una inclinació en la unió; gràcies a això, l'afinitat relativa pel CO es redueix unes 100 vegades en comparació amb l'hemo no protegit. O 2 Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 4 Diagrama de coordinació de l'oxigen amb les histidines proximal (F8) i distal (E7).

COMPROVA-HO 2 Quina funció compleix la histidina distal His E7 en la fixació de lligands a la mioglobina? Cinètica d'unió al lligand i corba de saturació hiperbòlica La interacció reversible entre la proteïna (P) i el seu lligand (L) es descriu per l'equilibri de fixació: Aquest procés es quantifica mitjançant dues constants relacionades de manera inversa: El quocient entre proteïna unida i proteïna lliure és directament proporcional a la concentració de lligand lliure. Quan la concentració de lligand , exactament la meitat dels llocs d'unió totals estan ocupats ( ). Per tant, a menor valor de K_d, major és l'afinitat de la biomolècula pel lligand.

P + L PL K = a [P][L] [PL] (constant d'associaci ) o ˊ K = d = [PL] [P][L] K a 1 (constant de dissociaci ) o ˊ [L] = K d [P] = [PL] Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 5 FRACCIÓ DE SATURACIÓ D'OXIGEN ( ) En el cas de la mioglobina, el lligand és un gas dissolt, de manera que la seva concentració s'expressa com a pressió parcial ( ) i la constant de dissociació s'anomena P_{50} (pressió a la qual s'assoleix la semisaturació, ): Gràfica de la corba hiperbòlica de saturació d'oxigen en la mioglobina. L'expressió matemàtica anterior genera una gràfica hiperbòlica de saturació. Això implica que la mioglobina té una afinitat constant i molt elevada per l'oxigen.

En els teixits musculars perifèrics habituals ( ), la mioglobina continua completament saturada i no allibera l'oxigen fàcilment. Aquesta rigidesa afí la fa idònia per a la reserva cel·lular d'emergència, però completament inoperant com a transportador circulatori general entre pulmons i òrgans diana. ERROR FREQÜENT Confondre amb afinitat elevada: la té unitats de concentració (o pressió) i indica la quantitat de lligand requerida per ocupar el 50 % dels llocs. Com menor sigui la (o ), més afí és la proteïna, ja que necessita menys lligand per saturar-se.

Θ pO 2 θ = 0,5 θ = pO + P 2 50 pO 2 pO basal 2 K d K d K d P 50 Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 6 PROCÉS Coordinació del ferro a la butxaca de l'hemo 1 4 enllaços equatorials Nitrogens de l'anell pla de protoporfirina 2 5è enllaç axial Histidina proximal His F8 3 6a posició lliure Fixació reversible de la molècula d'oxigen 4 Interacció distal Pont d'hidrogen amb His E7 que protegeix contra CO IDEES CLAU L'oxigen és poc soluble en aigua i els aminoàcids no el poden lligar reversiblement per si sols. El grup hemo coordina un ió de ferro mitjançant un anell de protoporfirina per evitar danys oxidatius.

A la mioglobina, el ferro està ancorat a la His F8 proximal i l'oxigen s'orienta cap a la His E7 distal. La corba de saturació d'oxigen de la mioglobina és hiperbòlica, reflectint una alta afinitat fixa. La mioglobina funciona com a magatzem muscular, però no pot exercir de transportador sistèmic. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 3. Per què el ferro lliure sense el grup hemo no és una solució viable per transportar oxigen a la sang? 4. Què expressa matemàticament el valor de en la corba d'unió de la mioglobina? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 5. On s'ubica el grup hemo en l'estructura tridimensional de la mioglobina? 6.

Quin tipus de corba d'unió a l'oxigen presenta la mioglobina? P 50 Exposat lliurement a la superfície exterior a) Entre les hèlixs A i B b) Entre les hèlixs E i F c) A la regió terminal C d) Corba hiperbòlica a) Corba sigmoïdal b) Línia recta ascendent c) Corba exponencial pura d) Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 7 7. Quin residu es coordina directament amb la cinquena posició del ferro de l'hemo? 8. Com varia l'afinitat d'una proteïna pel seu lligand quan augmenta el valor de Kd? 2 Transport d'oxigen i cooperativitat: l'hemoglobina EN ACABAR SABRÀS Descriure l'estructura quaternària tetramèrica de l'hemoglobina i comparar-la amb el monòmer de mioglobina.

Diferenciar les característiques estructurals i afinitats dels estats conformacionals T i R. Relacionar la corba sigmoïdal de saturació amb el fenomen de la cooperativitat d'unió. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 9 Com pot una mateixa proteïna captar oxigen amb alta avidesa als pulmons i cedir-lo fàcilment als músculs? Estructura quaternària de l'hemoglobina Tot l'oxigen transportat per la sang en els animals circula unit a l'hemoglobina dins dels eritròcits. A diferència del monòmer de la mioglobina, l'hemoglobina és una proteïna oligomèrica amb estructura quaternària de tipus tetràmer.

Està formada per quatre cadenes polipeptídiques: dues cadenes i dues cadenes ( ), cadascuna de les quals conté un grup hemo (quatre grups hemo en total). Tot i que menys de la meitat dels residus de les seqüències d'aminoàcids entre les subunitats i són idèntics, el seu plegament terciari és extraordinàriament semblant entre ells i també amb la mioglobina. His E7 distal a) Phe CD1 b) Val E11 c) His F8 proximal d) L'afinitat disminueix a) L'afinitat roman constant b) L'afinitat es fa cooperativa c) L'afinitat augmenta proporcionalment d) α β α β 2 2 α β Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 8 Comparació del plegament de la mioglobina amb la subunitat beta de l'hemoglobina.

Els dos estats conformacionals: estat T i estat R L'hemoglobina adopta dues conformacions tridimensionals alternatives en equilibri, estabilitzades per una extensa xarxa d'interaccions no covalents entre subunitats: Característica Estat T (Tens) / Desoxihemoglobina Estat R (Relaxat) / Oxihemoglobina Presència de lligand Conformació típica sense unit Estabilitzada en presència d' Afinitat per l'oxigen Baixa afinitat Alta afinitat Estructura de l'hemo El sobresurt 0,6 Å del pla (pentacoordinat) El entra al pla del porfirina (hexacoordinat, pla) Xarxa d'enllaços Nombrosos parells iònics intercadena Trencament d'enllaços T i formació de contactes R nous Quan l'hemoglobina està desoxigenada, el ferro té només cinc lligands (els 4 nitrògens i la histidina proximal) i adopta una geometria cupular corbada en què l'àtom metàl·lic sobresurt uns 0,6 Å fora de la protoporfirina.

La unió de l' a la sisena posició arrossega el ferro cap a l'interior del pla de l'anell, tornant-lo pla. Aquest petit desplaçament estira directament la His F8 i la seva hèlix F associada, transmetent una reorganització mecànica als contactes entre subunitats que desencadena la transició de l'estat T cap a l'estat R. O 2 O 2 Fe2+ Fe2+ O 2 Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 9 Mecanisme del moviment del ferro i l'hèlix F durant la transició conformacional T a R. COMPROVA-HO 10 Quina és la conseqüència estructural del pas de ferro pentacoordinat a hexacoordinat a l'hemo de l'hemoglobina?

La cooperativitat i la corba sigmoïdal d'unió Si una molècula posseís una afinitat baixa constant com l'estat T pur, no es podria saturar als pulmons; si tingués una afinitat alta invariable com la mioglobina (o l'estat R pur), no alliberaria l'oxigen als teixits. L'hemoglobina resol aquest dilema funcional combinant ambdós perfils gràcies a la transició conformacional cooperativa. Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 10 Gràfica de la corba sigmoïdal resultant de la transició entre estats d'alta i baixa afinitat. La unió del primer oxigen a l'estat T és energèticament costosa a causa de la seva baixa afinitat inicial.

No obstant això, aquesta unió afavoreix el pas de les subunitats adjacents a l'estat R, fent que les molècules posteriors s'incorporin amb molta més facilitat i rapidesa. Com a resultat, l'hemoglobina descriu una corba d'unió sigmoïdal (forma de S), que representa una transició dinàmica entre la corba d'afinitat baixa i la d'afinitat elevada: Als pulmons ( ), l'hemoglobina s'oxigena pràcticament al 100 % en assolir l'estat R. Als teixits perifèrics ( ), la baixada de pressió parcial provoca el retorn a l'estat T, permetent una descàrrega eficaç de l'oxigen (saturació restant propera al 60 %).

PROCÉS Cicle funcional de l'hemoglobina entre pulmons i teixits 1 Arribada a pulmons Hemoglobina en estat T de baixa afinitat 2 Unió d'oxigen Canvi de T a R induït pel desplaçament del ferro 3 Circulació arterial Hemoglobina en estat R pràcticament saturada al 100 % 4 Arribada als teixits Alliberament d'oxigen cap a la mioglobina i retorn a l'estat T pO alta 2 pO baixa 2 Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 11 ERROR FREQÜENT Creure que la corba sigmoïdal s'origina per canvis químics en la molècula d'oxigen o en l'hemo aïllat: la cooperativitat és exclusivament el resultat de la interacció mecànica i estructural entre les quatre subunitats de la proteïna tetramèrica.

Una subunitat aïllada es comporta com la mioglobina, amb corba hiperbòlica. IDEES CLAU L'hemoglobina és un tetràmer amb dues cadenes alfa i dues cadenes beta, cadascuna amb un hemo. L'estat T (tens) té baixa afinitat per l'oxigen, mentre que l'estat R (relaxat) presenta una alta afinitat. L'oxigenació arrossega el ferro cap al pla de la porfirina, desplaçant l'hèlix F mitjançant la His F8. La corba de saturació de l'hemoglobina és sigmoïdal, reflectint un procés d'unió cooperativa. Aquesta transició permet carregar oxigen als pulmons i descarregar-lo amb eficiència als teixits. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 11.

Per què una proteïna amb una corba d'afinitat hiperbòlica idèntica a la mioglobina seria ineficaç com a transportador sistèmic d'oxigen? 12. Quina diferència d'ancoratge del ferro hi ha entre l'estat T i l'estat R a l'hemo? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 13. Quina composició de cadenes presenta l'hemoglobina adulta habitual? 14. Quina forma geomètrica adopta la corba de saturació d'oxigen de l'hemoglobina?

Dues cadenes alfa i dues gamma a) Una cadena alfa i tres cadenes beta b) Quatre cadenes idèntiques d'un sol tipus c) Dues cadenes alfa i dues beta d) Sigmoïdal a) Parabòlica invertida b) Lineal descendent c) Hiperbòlica d) Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 12 15. Quina afirmació defineix la conformació T (tensa) de l'hemoglobina? 16. Quin residu connecta directament el ferro de l'hemo amb l'hèlix F durant la transició T -> R? 3 Regulació al·lostèrica de l'hemoglobina i relacions evolutives EN ACABAR SABRÀS Definir el concepte de modulació al·lostèrica i identificar els efectors de l'hemoglobina.

Explicar el mecanisme molecular de l'efecte Bohr induït per protons i diòxid de carboni. Descriure el paper funcional del 2,3-BPG en l'adaptació a l'altitud i la particularitat de l'hemoglobina fetal. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 17 Com aconsegueix un esportista o alpinista a 4.500 m d'altitud lliurar suficient oxigen als músculs si l'aire conté menys pressió d'oxigen? El caràcter de proteïna al·lostèrica Una proteïna al·lostèrica és aquella en què la unió d'un lligand en un lloc determinat modifica les propietats d'unió d'un altre lloc de la mateixa molècula mitjançant canvis en la conformació tridimensional.

En l'hemoglobina, l' actua com a modulador homotròpic (augmenta la seva pròpia afinitat), mentre que altres metabòlits s'uneixen a llocs completament allunyats de l'hemo per regular- ne l'activitat en resposta a les demandes metabòliques. L'efecte Bohr: regulació per pH i concentració de diòxid de carboni A més de transportar oxigen, l'hemoglobina trasllada i des dels teixits cap als pulmons i els ronyons. El és poc soluble en solució aquosa i, si no es transformés, formaria bombolles de gas al torrent circulatori. L'enzim anhidrasa carbònica catalitza la seva hidratació reversible a hidrogencarbonat: Aquesta reacció allibera protons i causa una acidificació dels teixits actius.

La unió de protons i d'oxigen a l'hemoglobina està inversament relacionada segons l'equilibri simplificat: És l'estat d'afinitat màxima per l'oxigen a) Només es forma en presència de monòxid de carboni b) És més estable sense oxigen i d'afinitat baixa c) Té el ferro perfectament centrat al pla d) His F8 proximal a) Leu FG3 b) His E7 distal c) Val FG5 d) O 2 H+ CO 2 CO 2 CO + 2 H O 2 H + + HCO 3 Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 13 EFECTE BOHR L'alteració de l'afinitat de l'hemoglobina per l'oxigen provocada per canvis en el pH i en la concentració de rep el nom d'efecte Bohr: A pH baix (àcid) i alta concentració de (als teixits perifèrics en funcionament): l'hemoglobina fixa protons i , la qual cosa redueix la seva afinitat per l'oxigen i en facilita la descàrrega tissular.

A pH més alt i menor concentració de (als pulmons per excreció respiratòria): l'hemoglobina descarrega els protons i el , incrementa la seva afinitat per l'oxigen i es recarrega amb eficiència. COMPROVA-HO 18 Què passa amb l'afinitat per l'oxigen de l'hemoglobina quan el teixit muscular intensifica el seu metabolisme i genera àcid i CO ? Efecte del 2,3-bisfosfoglicerat (2,3-BPG) i adaptació a l'altitud El 2,3-bisfosfoglicerat (2,3-BPG) és un modulador al·lostèric heterotròpic. Posseeix dos grups amb càrrega negativa que s'uneixen electroestàticament a una cavitat central positiva de l'hemoglobina formada entre les subunitats .

El 2,3-BPG s'uneix únicament a l'estat T i l'estabilitza, reduint considerablement l'afinitat global per l'oxigen. HHb + + O 2 HbO + 2 H+ CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 β Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 14 Gràfica de desplaçament de les corbes d'afinitat per l'oxigen a diferents concentracions de BPG. En absència total de 2,3-BPG, l'hemoglobina lliga l'oxigen tan fortament que adopta una corba d'unió hiperbòlica gairebé saturada, perdent capacitat de descàrrega. En condicions normals a nivell del mar (concentració sanguínia al voltant de 5 mM), permet una descàrrega tissular de prop del 38 %.

Quan hom s'exposa a gran altitud (com a 4.500 metres), la pressió parcial alveolar d'oxigen cau i l'alliberament disminueix aproximadament una quarta part. L'organisme compensa aquest dèficit augmentant la síntesi de 2,3-BPG a la sang fins a concentracions properes a 8 mM; això desplaça encara més la corba cap a la dreta i restableix una descàrrega eficaç de fins al 37 % d'oxigen als teixits perifèrics. Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 15 Model de superfície mostrant la cavitat d'unió del 2,3-BPG al tetràmer d'hemoglobina.

Seqüència primària, relacions evolutives i hemoglobina fetal La comparació de seqüències d'aminoàcids entre les globines permet estudiar les relacions evolutives entre diferents organismes: Residus estrictament conservats: són imprescindibles per a la funció biològica bàsica (per exemple, les histidines de fixació de l'hemo). Residus que mantenen el caràcter químic: són rellevants per a l'estabilitat estructural del plegament globular. Residus variables: poden ser substituïts per altres aminoàcids de naturalesa molt diversa sense comprometre la funció ni l'estructura. Residus absents: denoten zones accessòries de menor rellevància o associades a l'aparició d'altres funcionalitats particulars.

Així mateix, l'expressió dels gens de les globines canvia al llarg del desenvolupament ontogenètic. L'hemoglobina fetal té una estructura gènica diferent de l'adulta que li confereix una afinitat superior per l'oxigen que l'hemoglobina materna, garantint així la transferència transplacentària efectiva de l'oxigen cap a la circulació del fetus.

Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 16 ERROR FREQÜENT Confondre el lloc d'unió del 2,3-BPG amb el del grup hemo: el BPG és un efector al·lostèric heterotròpic que s'allotja a la cavitat central del tetràmer de desoxihemoglobina interaccionant amb càrregues positives de les cadenes beta, i no competeix directament amb el ferro de l'hemo.

CAUSES I CONSEQÜÈNCIES Acumulació d'ions H+ Acidificació tissular fruit de la hidratació del diòxid de carboni Elevació de pCO2 Subproducte del metabolisme respiratori intens Augment de 2,3-BPG Resposta adaptativa en situacions de baixa pressió com a gran altitud Moduladors al·lostèrics heterotròpics de l'hemoglobina Estabilització de l'estat T Consolidació de la conformació de baixa afinitat Descàrrega d'oxigen tissular Alliberament incrementat d'oxigen cap a les cèl·lules perifèriques IDEES CLAU L'hemoglobina és una proteïna al·lostèrica regulada per l'oxigen (homotròpic), protons, CO2 i 2,3-BPG (heterotròpics).

L'efecte Bohr estableix que un pH baix o una concentració alta de CO2 redueixen l'afinitat per l'oxigen. El 2,3-BPG té càrrega negativa, s'allotja a la cavitat central de l'estat T i en redueix l'afinitat. L'augment de 2,3-BPG és el mecanisme adaptatiu que restableix l'alliberament d'oxigen en grans altituds. L'hemoglobina fetal presenta una afinitat més elevada que l'adulta per captar l'oxigen matern. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 19. Com actua l'anhidrasa carbònica en el transport de diòxid de carboni i com afecta l'alliberament d'oxigen? 20. A quina regió de l'hemoglobina s'uneix el 2,3-BPG i quin estat conformacional estabilitza?

Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 17 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 21. Com influeix un pH àcid en la corba d'afinitat per l'oxigen de l'hemoglobina? 22. A quin estat conformacional de l'hemoglobina s'uneix de manera selectiva el 2,3-BPG? 23. Quina adaptació cel·lular es produeix a la sang en situacions de gran altitud? 24. Per què l'hemoglobina fetal té major afinitat per l'oxigen que l'hemoglobina de la mare? 4 Resum per repassar Mioglobina i el grup hemo Concepte Què és Grup hemo Grup prostètic organometàl·lic format per una protoporfirina i un ió que uneix reversiblement oxigen evitant radicals lliures.

Mioglobina (Mb) Proteïna globular monomèrica de 153 residus que fixa i emmagatzema oxigen al teixit muscular amb alta afinitat. His F8 (proximal) Residu d'histidina que ocupa el cinquè enllaç de coordinació unint directament el ferro al polipèptid.

Augmenta l'afinitat tornant-la hiperbòlica a) Redueix l'afinitat i desplaça la corba cap a la dreta b) No produeix cap variació c) Impedeix totalment la transició cap a l'estat T d) Només als monòmers aïllats de mioglobina a) Únicament a l'estat T b) Únicament a l'estat R c) Tant a T com a R per igual d) L'hemoglobina es transforma en monòmers de mioglobina a) Augmenta la síntesi de 2,3-BPG b) Es redueix la producció d'anhidrasa carbònica c) Disminueix la concentració de 2,3-BPG d) Perquè opera a un pH sanguini molt inferior a) Perquè manca de residus d'histidina proximal b) Perquè no pot incorporar grups hemo c) Per captar eficaçment l'oxigen matern d) Fe2+ Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 18 Concepte Què és His E7 (distal) Histidina que interacciona amb l'oxigen coordinat i redueix 100 vegades l'afinitat pel CO impedint-ne la unió lineal.

Pressió parcial d'oxigen necessària per assolir el 50 % de saturació ( ), equivalent a la constant de dissociació . Corba hiperbòlica Perfil de saturació propi de la mioglobina que reflecteix una afinitat constant i no cooperativa pel lligand. Hemoglobina i transició cooperativa Concepte Què és Hemoglobina (Hb) Heterotetràmer globular ( ) amb 4 grups hemo encarregat del transport d'oxigen en sang. Estat T (Tens) Conformació de la desoxihemoglobina amb baixa afinitat per l'oxigen i el ferro sobresortint 0,6 Å del pla porfirínic. Estat R (Relaxat) Conformació d'alta afinitat estabilitzada per l'oxigen amb el ferro situat al pla de l'anell i enllaços intercadena reorganitzats.

Cooperativitat Fenomen pel qual la unió d'un oxigen facilita la fixació dels següents, produint una corba de saturació sigmoïdal en S. Regulació al·lostèrica i adaptacions Concepte Què és Efecte Bohr Disminució de l'afinitat de l'hemoglobina per l'oxigen causada per un descens de pH o un increment de als teixits actius. Anhidrasa carbònica Enzim eritrocitari que hidrata el a i , acidificant el medi perifèric. 2,3-bisfosfoglicerat (2,3-BPG) Modulador heterotròpic amb càrrega negativa que estabilitza selectivament l'estat T i afavoreix la descàrrega d'oxigen (clau en altitud).

Hemoglobina fetal Isoforma d'hemoglobina amb major afinitat per l'oxigen que l'adulta per permetre la transferència transplacentària de gasos. P 50 θ = 0,5 K d α β 2 2 CO 2 CO 2 HCO 3 H+ Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 19 Solucions de les preguntes de repàs 1. Perquè el ferro en solució catalitza la formació de radicals lliures citotòxics i s'oxida de forma irreversible, incapacitant-lo per a la transferència d'oxigen. 2. No s'uneix directament al ferro, sinó que interacciona mitjançant un pont d'hidrogen amb l'oxigen coordinat i dificulta estèricament la unió lineal de molècules competidores com el monòxid de carboni (CO). 3.

Perquè el ferro en solució aquosa genera radicals lliures reactius i s'oxida de forma irreversible, perdent la capacitat d'unir oxigen de manera reversible. 4. Representa la pressió parcial d'oxigen a la qual el 50 % dels llocs de fixació de la proteïna estan saturats ( ), sent equivalent a la constant de dissociació . 5. c) Entre les hèlixs E i F. L'hemo està encaixat en una butxaca hidrofòbica entre les hèlixs alfa E i F de la globina. 6. a) Corba hiperbòlica. La mioglobina monomèrica no té cooperativitat i la seva saturació segueix una hipèrbola típica d'equilibri simple. 7. d) His F8 proximal. La His F8 (histidina proximal) forma l'enllaç de coordinació directe amb el ferro. 8.

a) L'afinitat disminueix. Kd és inversament proporcional a l'afinitat; valors de Kd més elevats requereixen més concentració de lligand per saturar la proteïna. 9. Canviant reversiblement la seva conformació entre un estat de baixa afinitat (T) als teixits i un d'alta afinitat (R) als pulmons gràcies al comportament cooperatiu. 10. El ferro es desplaça cap a l'interior de l'anell porfirínic aplanant-lo; això arrossega la histidina proximal His F8 i l'hèlix F, forçant el canvi conformacional de l'estat T a l'estat R. 11. Perquè romandria saturada fins i tot a les pressions parcials baixes dels teixits sans i seria incapaç d'alliberar l'oxigen transportat. 12.

En l'estat T el ferro està pentacoordinat i sobresurt 0,6 Å del pla, mentre que en l'estat R queda hexacoordinat amb l'oxigen i se situa completament al pla del porfirina. 13. d) Dues cadenes alfa i dues beta. L'hemoglobina principal de l'adult és un heterotetràmer integrat per dues subunitats alfa i dues beta. 14. a) Sigmoïdal. La transició cooperativa entre l'estat T i l'estat R genera un perfil clàssic en forma de S o sigmoïdal. 15. c) És més estable sense oxigen i d'afinitat baixa. L'estat T és la desoxihemoglobina, caracteritzada per la seva conformació de baixa afinitat lligada per ponts salins. 16. a) His F8 proximal.

La His F8 està enllaçada covalentment al ferro i arrossega l'hèlix F en aplanar-se l'anell. 17. Sintetitzant més 2,3-BPG a la sang, que desplaça la corba d'afinitat cap a la dreta i incrementa el percentatge d'oxigen que l'hemoglobina allibera als teixits. 18. L'afinitat disminueix (efecte Bohr), desplaçant la corba de saturació cap a la dreta i afavorint l'alliberament d'oxigen directament a les cèl·lules actives. 19. Catalitza la hidratació de a i protons ( ), la qual cosa redueix el pH del medi i afavoreix la descàrrega d'oxigen de l'hemoglobina (efecte Bohr). 20.

S'uneix a la cavitat central del tetràmer establint interaccions iòniques entre les seves càrregues negatives i grups positius, estabilitzant exclusivament l'estat T. θ = 0,5 K d CO 2 HCO 3 H+ Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 20 21. b) Redueix l'afinitat i desplaça la corba cap a la dreta. L'efecte Bohr assenyala que a menor pH (més H+), l'estat T s'estabilitza i l'afinitat per l'oxigen decreix, desplaçant la corba cap a la dreta. 22. b) Únicament a l'estat T. La cavitat central de la conformació T té la mida i les càrregues idònies per coordinar el 2,3-BPG, la qual cosa no ocorre en l'estat R. 23. b) Augmenta la síntesi de 2,3-BPG.

L'augment de la concentració de 2,3-BPG permet mantenir un alliberament òptim d'oxigen als teixits tot i la menor pO2 alveolar. 24. d) Per captar eficaçment l'oxigen matern. L'hemoglobina fetal té una afinitat superior per l'O2 per captar l'oxigen procedent de la sang materna a través de la placenta. Mioglobina i Hemoglobina: Transport d'O2 i Al·lostèria 21