EMOGLOBINA e MIOGLOBINA
Che funzione hanno la mioglobina e l’emoglobina all’interno dell’organismo?
La mioglobina funge da deposito di ossigeno, mentre l’emoglobina serve per trasportare quest’ultimo in tutti i distretti cellulari
Cosa sono gli inibitori enzimatici?
Gli inibitori enzimatici sono molecole che si occupano di rallentare o bloccare completamente l’attività degli enzimi
Che tipi di inibitori si conoscono?
Ci sono due tipi di inibitori: inibitori irreversibili e inibitori reversibili. I primi si legano covalentemente all’enzima o al substrato e non permettono più il legame. Gli inibitori reversibili invece si legano con legami deboli ad enzima o substrato inducendo una variazione di pH, di forza ionica o dell’intorno che impedisce all’enzima di svolgere al meglio la sua attività.
Che differenza c’è tra inibitori reversibili competitivi e non competitivi?
Gli inibitori reversibili competitivi si legano AL SITO ATTIVO dell’enzima “competendo” con il substrato. La loro azione può essere annullata aumentando la concentrazione del substrato.
Gli inibitori non competitivi si legano invece all’enzima in altri siti, inducendo dei cambiamenti conformazionali che alterano l’affinità dell’enzima per il substrato. A parità di concentrazione l’enzima funzionerà meno
Cos’è il DEP?
Gas nervino, esempio di inibitore irreversibile, in grado di legarsi covalentemente alla catena della serina 195 di un esterasi, che degrada l’acetilcolina, responsabile della modulazione degli stimoli nervosi.
Descrivi la struttura della mioglobina.
La mioglobina ha una struttura molto compatta, globulare, formata esclusivamente da alfa eliche. Essa è composta da 153 residui amminoacidici e un gruppo eme (Fe-protoporfirina).
Qual è la molecola responsabile del legame fra mioglobina e ossigeno?
La molecola responsabile del legame fra mioglobina ed ossigeno è il Fe presente nel gruppo eme.
Come è costituita la protoporfirina 9? Come viene legata la struttura ad anelli? Dove possono avvenire le sostituzioni?
È una molecola costituita da 4 anelli pirrolici, legati da ponti metilici mediante legami C=C. Le sostituzioni possono avvenire su tuti gli idrogeni angolari, con una variabilità di ben 15 protoporfirine diverse.
Che gruppi contiene le protoporfirina?
La protoporfirina contiene due gruppi vinilici, quattro gruppi metilici e due gruppi proprionici.
Come si passa da protoporfirina 9 a gruppo EME? I legami sono tutti uguali? Che tipi di legami sono?
Si passa da protoporfirina 9 a gruppo eme quando vengono a formarsi 4 legami covalenti tra gli azoti della protoporfirina e Fe. Due perdono un protone.
Si, legami dativi.
Come si comporta il ferro quando si lega alla protoporfirina?
Il Fe ha capacità di perdere gli elettroni in 4s diventando Fe2+, compatta gli orbitali in 3d avendo la possibilità di formare 6 legami di tipo dativo, di cui 4 con gli atomi di azoto, uno con un’istidina prossimale e uno con l’ossigeno. Gli ultimi due legami sono perpendicolari al piano costituito dagli anelli pirrolici.
Cos’è il ripiegamento globinico?
Il ripiegamento globinico è un motivo strutturale che caratterizza le molecole appartenenti alla famiglia delle globine, caratterizzato dalla presenza di un’unica struttura secondaria, ovvero l’alfa elica.
Cosa implica il ripiegamento ad alfa elica? Quante alfa eliche in tutto?
Il ripiegamento ad alfa elica implica che vengano allontanati i residui polari e che quindi si formi la tasca apolare dove si trova l’istidina prossimale e quella distale, e dove avverrà il legame fra ossigeno e ferro.
Ci sono 8 alfa eliche.
Che ruolo ha l’istidina distale? Che lettera la identifica?
L’istidina distale dà un impedimento sterico tra l’ossigeno e il ferro, in modo da rendere il legame fra queste due componenti meno forte, deviando l’angolazione. Questo permette poi di facilitare il rilascio dell’ossigeno. La lettera che la identifica è la F, mentre l’istidina prossimale ha lettera E.
Il ferro può legarsi anche a CO? È più affine a CO? Se si perché?
Il ferro si può legare anche a CO, ed anzi è molto più affine a quest’ultimo in quanto si viene a formare un legame meno polarizzato e quindi più stabile.
A cosa serve la tasca apolare?
La tasca apolare è fondamentale in quanto il ferro, se posto a contatto con acqua, tenderebbe ad ossidarsi a Fe 3+, invece che a Fe2+. Esso non è in grado di legare ossigeno molecolare biatomico.
Come fa l’ossigeno ad entrare nella tasca apolare?
L’ossigeno entra in contatto con l’istidina prossimale che opera dei piccoli cambiamenti conformazionali alla struttura della mioglobina, che permette la formazione di canali che permettono il trasporto di ossigeno all’interno della molecola, e quindi a legarsi con il ferro.
Che struttura ha l’emoglobina? È una proteina globulare o fibrosa? Che tipo di struttura secondaria la caratterizza?
L’emoglobina è un etero tetramero costituito da 2 subunità alfa e 2 subunità beta. Ognuna di queste subunità presenta un gruppo eme. Quindi in totale l’emoglobina è in grado di legare 4 molecole di ossigeno per volta.
È una proteina globulare.
Struttura ad alfa eliche
Che differenza c’è fra subunità alfa e subunità beta?
Nella subunità alfa non troviamo l’alfa elica D, tale per cui le subunità alfa hanno 141 residui amminoacidici, mentre le subunità beta ne hanno 146.
Definisci cos’ è e come funziona l’allosteria. Traccia grafico.
L’allosteria (o cooperazione positiva) è il fenomeno per cui il tra ossigeno e prima subunità dell’emoglobina favorisce il legame tra l’ossigeno e le altre subunità, seguendo un grafico a curva sigmoidale se ne dovessimo analizzare l’ossigenazione. Inizialmente il legame la mioglobina ha affinità molto maggiore per l’ossigeno rispetto all’emoglobina, mentre, grazie alla cooperazione positiva all’aumentare della pressione parziale di ossigeno aumenta l’affinità dell’emoglobina per quest’ultimo, arrivando a valori simili a quelli della mioglobina. Questo effetto è dato essenzialmente dal fatto che la mioglobina è monomerica mentre l’emoglobina è tetramerica. In particolare il legame fra la prima subunità e la molecola di ossigeno da informazioni alle altre subunità, operando cambiamenti conformazionali alla struttura che facilitano i legami successivi.
Cos’è l’allosteria omotropica?
L’allosteria omotropica è un fenomeno per cui il ligando e il modulatore allosterico sono molecole uguali.
Che tipi di legame troviamo fra protomeri alfa/beta e fra subunità alfa/beta?
Fra protomeri alfa/beta troviamo legami costituti da 30 residui amminoacidici, mentre fra subunità alfa e beta troviamo legami formati da 19 residui amminoacidi. I legami sono di carattere idrofobico e di carattere ionico. Questi ultimi sono responsabili dell’esistenza di una conformazione T tesa e una R rilassata, in quanto il passaggio è mediato dalla loro rottura.
Che caratteristiche ha l’emoglobina allo stato T? Esempio di interazione elettrostatica?
L’emoglobina allo stato T è deossigenata, ha quindi bassa affinità per l’ossigeno. Essa è definita tesa in quanto, grazie ad interazioni ioniche si forma un “vuoto” fra i due protomeri. Nel momento in cui l’emoglobina si ossigena essa ruota di 15°, rompendo questi legami e passando alla forma R. Questa rotazione riduce la tasca presente fra i due. Un esempio di interazione elettrostatica è il ponte salino che si forma fra istidina delle subunità beta con una catena laterale, a livello di un residuo di acido aspartico.
Che caratteristiche ha l’emoglobina allo stato R?
L’emoglobina allo stato R, o rilassata, è ossigenata, ha quindi alta affinità per l’ossigeno.
Cosa succede quando l’emoglobina passa dalla forma T a quella R?
Quando si passa da T a R si ha innanzitutto una rotazione di 15° fra le due subunità, che rompe i legami ad interazioni ionica. Questo comporta un avvicinamento delle subunità. Inoltre il ferro della struttura T è più vicino all’istidina prossimale, rispetto a quello della struttura R, in cui esso è più simmetrico rispetto a istidina prossimale e quella distale.
Che modelli si sono creati per giustificare l’affinità dell’emoglobina per O2?
Si sono creati due modelli:
- Modello concertato: il legame con la prima subunità sposta l’equilibrio di tutte le altre subunità da T a R, quindi o sono tutte T o sono tutte R.
- Modello sequenziale: il legame con la prima innesca un effetto a catena, ma è appunto sequenziale.
In base a che fattori cambia l’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno?
Il primo fattore è il pH, secondo l’effetto Bohr. In particolare al diminuire del pH, ovvero all’aumentare di ioni H+ in soluzione, diminuisce l’affinità fra ossigeno ed emoglobina, quindi viene rilasciato ossigeno. Il secondo fattore è invece la presenza di anidride carbonica. Al crescere della concentrazione di CO2 si passa dalla forma R alla forma T, quindi diminuisce l’affinità fra ossigeno ed emoglobina.
BPG: 2,3-bifosfoglicerato, dove si può trovare? Cos’è? Qual è la sua funzione? DA SAPER DISEGNARE
Il BPG si può trovare all’interno della tasca idrofobica solo della forma T dell’emoglobina (non in R perché essendo piccola non c’è abbastanza spazio). È un modulatore allosterico eterotropico che presenta 5 cariche negative (2 gruppi fosfato e un carbonile deprotonato), che vanno ad interagire con cariche positive di istidina che si trovano nella tasca. Aiuta a supportare il grado di saturazione in caso di ipossia (MONTAGNA).