Proteínas transportadoras de Oxígeno

A L L YO U N E E D T O K N O W

B R . C A R L O S P E D R O Z A

Unidad I

Universidad Central de Venezuela

Facultad de Medicina

Escuela “José María Vargas”

Cátedra de Bioquímica

Br. Carlos Pedroza

PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE O2

Proteínas Transportadoras de

Oxígeno

A L L YO U N E E D T O K N O W

B R . C A R L O S P E D R O Z A

Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza

Proteína Transportadora de O2

“Proteína con un grupo prostético (hemo) afín al Oxígeno, con el cual cumple funciones de transporte”

Conceptos Básicos

Esquema

Estructura de las Proteínas

Transportadoras de O2

Cooperatividad Alosterismo

Efecto Bohr y

Efecto

Haldane

Significado

Clínico del

Mutaciones que afectan la

función de la Hb

Efecto Bohr y

Efecto

Haldane

Significado

Clínico del

función de la Hb

Esquema

Parte Proteica

Cys Ser

Grupo Hemo

Proteínas Transportadoras de Oxígeno

Grupo Prostético

Parte Proteica

Apoproteína

Parte Proteica

Cys Ser

Grupo Hemo

Grupo Prostético

Parte Proteica

Apoproteína

Pirrol C4H5N

Puente metino

R1-CH=R2

Metil -CH3 2, 3, 5 y 7

Vinil -HC=CH2 4 y 6

Propionil -CH2-CH2-COOH 1 y 8

Puente metino

R1-CH=R2

Enlaces de Coordinación del Fe++

Metil -CH3

Vinil -HC=CH2

Propionil -CH2-CH2-COOH

Parte Proteica

Cys Ser

Grupo Hemo

Grupo Prostético

Parte Proteica

Apoproteína

Estructura

Primaria

Estructura

Secundaria

Estructura

Terciaria

Estructura

Cuaternaria

Parte Proteica

Apoproteína

Parte Proteica

Apoproteína

Parte Proteica

Apoproteína

Estructura Primaria

Apoproteína

Estructura Secundaria

Apoproteína

Estructura Terciaria

Apoproteína

Estructura Cuaternaria

Apoproteína

(CH2)3 NH

C NH2+

-OOC CH2 C

+H3N (CH2)4 C

+H3N C Val 1

Lys 127

Asp 126Arg 141

Apoproteína

(CH2)3 NH

C NH2+

Arg 92

CH2 CCH2-OOC

C (CH2)4 NH3+

CH CH2

+HNLys 40

His 146 (C-t)

Glu 43

Apoproteína

C CH2 COO-

Asp 94

His 146

Apoproteína

Alosterismo

Efecto Bohr y

Efecto

Haldane

Significado

Clínico del

función de la Hb

Esquema

Cooperatividad

Positiva Negativa

“Mecanismo con el cual la unión de

un ligando a una molécula aumenta la

probabilidad de la unión de otro ligando”.

Cooperatividad

Positiva Negativa

un ligando a una molécula disminuye la

Cooperatividad

Positiva Negativa

un ligando a una molécula disminuye la

Cooperatividad

“Al momento de la unión del ligando a uno de los sitios de afinidad, se genera un

cambio conformacional que se transmite a otros sitios interconectados, los cuales

aumentan o disminuyen su afinidad por el ligando”

Positiva Negativa

Cooperatividad

Requerimientos

• Dos sitios de unión

interconectados

• Dos estados

conformacionales con

distinta afinidad por el

ligando.

Cooperatividad

Concertada Secuencial

Cooperatividad

“La unión de una molécula de ligando (O2)

favorece la unión de las siguientes, por cambios

en la conformación de la proteína

(Hemoglobina) de estado Tenso a Relajado”.

Cooperatividad

Presión parcial de oxígeno donde la

proteína transportadora está hemi-

saturada (50% saturada)

Cooperatividad

Esquema

Cooperatividad

Efecto Bohr y

Efecto

Haldane

Significado

Clínico del

función de la Hb

Alosterismo

“Regulación de la actividad de una macromolécula por un elemento diferente a su sustrato”

¿Qué moléculas tienen un efecto

alostérico?

Efecto Alostérico del H+

C +H3N H

2 7 12

Ácido Base

↑[H+] → ↑[Formas protonadas] ↓[H+] → ↑[Formas no protonadas]

2 7 12

Ácido Base

↑[H+] → ↑[Formas protonadas] ↓[H+] → ↑[Formas no protonadas]

Efecto Alostérico del CO2

Efecto Alostérico del 2,3 DPG

Significado

Clínico del

función de la Hb

Esquema

Efecto Bohr y

Efecto

Haldane

Efecto Bohr y Efecto Haldane

Alvéolos

pulmonares

Atmósfera

O2 CO2

O2 + glucosa → CO2 + H2O + ATP

Célula

Circulación

sistémica

Circulación

pulmonar

Concentraciones

pH = 7,2

↓ pO2

↑ pCO2

↑ [H+]

Forma T Forma promovida

Concentraciones

pH = 7,6

↑ pO2

↓ pCO2

↓[H+]

Forma R Forma promovida

Concentraciones

pH = 7,2

↓ pO2

↑ pCO2

↑ [H+]

Concentraciones

pH = 7,6

↑ pO2

↓ pCO2

↓[H+]

Corazón

Efecto

Desoxi-Hb

Oxi-Hb

Concentraciones

pH = 7,2

↓ pO2

↑ pCO2

↑ [H+]

Corazón

Efecto

Desoxi-Hb

Oxi-Hb

Concentraciones

pH = 7,6

↑ pO2

↓ pCO2

↓[H+]

EFECTO

Consiste en que al haber un pH alto, baja pO2 y alta

pCO2, la protonación y carboxilación de grupos

específicos lleva a la transición de

R → T

lo cual promueve liberación de O2 y captura de H+, CO2

y 2,3 BPG

EFECTO

HALDANE

Consiste en que al haber una alta pO2, sumado a un

bajo pCO2 y alto pH, la unión del O2 a la Hb

promueve la ruptura de puentes iónicos que

estabilizan la conformación T y lleva a la transición de

T → R

descencadenando la liberación de H+, CO2 y 2,3

BPG y la captura de O2

Concentraciones

pH = 7,2

↓ pO2

↑ pCO2

↑ [H+]

Corazón

Efecto

Desoxi-Hb

Oxi-Hb

Concentraciones

pH = 7,6

↑ pO2

↓ pCO2

↓[H+]

EFECTO

Consiste en que al haber un pH alto, baja pO2 y alta

pCO2, la protonación y carboxilación de grupos

específicos lleva a la transición de

R → T

lo cual promueve liberación de O2 y captura de H+, CO2

y 2,3 BPG

EFECTO

HALDANE

Consiste en que al haber una alta pO2, sumado a un

bajo pCO2 y alto pH, la unión del O2 a la Hb

promueve la ruptura de puentes iónicos que

estabilizan la conformación T y lleva a la transición de

T → R

descencadenando la liberación de H+, CO2 y 2,3

BPG y la captura de O2

Efecto

Haldane

Alvéolos pulmonares

Efecto Bohr

Tejido

metabólicamente

activo

2,3 BPG

O2-Hb + CO2 + H+ + 2,3 BPG

Efecto Bohr y

Efecto

Haldane

función de la Hb

Esquema

Significado

Clínico del

Significado Clínico del DPG

A 50m de profundidad

PO2 sangre~200 mm Hg

A nivel del mar

PO2 sangre ~ 100 mm Hg

A 9000m

PO2 sangre ~ 19 mm Hg

¿Qué puede hacer el

organismo? ■ Producción de mayor cantidad de

2,3-DPG, disminuyendo la afinidad

de la Hb por el O2

■ Aumento en la producción de

eritrocitos → Policitemia

¿Qué puede hacer el

organismo?

■ Producción de mayor

cantidad de 2,3-DPG,

disminuyendo la afinidad

de la Hb por el O2

■ Aumento en la

producción de eritrocitos

→ Policitemia

Efecto Bohr y

Efecto

Haldane

Significado

Clínico del

Esquema

función de la Hb

Variantes de la hemoglobina

HbA α2β2

HbF α2γ2

(0,5%)

α2δ2

(2,5%)

HbA0 (93-95%)

HbA1 (5-7%)

(0,5%)

(4-6%)

HbA1a (0,5%)

Hemoglobina A1c

Hemoglobina Fetal

Patologías asociadas

Anemia falciforme o drepanocítica

HbS Gluβ6 → Valβ6

Metahemoglobinemia (HbM)

Talasemia

Hemoglobina de Kempsey

↓Cooperatividad

“Heart of Steel (Hemoglobin)” 2005, Sculpture weathering steel and glass

1st Street/"A" Avenue, City of Lake Oswego.

Julian Voss-Andreae

Proteínas transportadoras de Oxígeno

Health & Medicine

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