Proteínas transportadoras de Oxígeno

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

B Y

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 Y

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

DPG

Mutaciones que afectan la

función de la Hb



Efecto Bohr y

Efecto

Haldane

Significado

Clínico del

DPG


función de la Hb

Esquema




Parte Proteica

Met

Ala

Arg

Asn

Asp

His

Gly

Glu

Gln

Ile

Leu

Lys

Phe

Pro

Val

Tyr

Trp

Thr

Cys Ser

Grupo Hemo

Proteínas Transportadoras de Oxígeno

Grupo Prostético

Parte Proteica

Apoproteína


Parte Proteica

Met

Ala

Arg

Asn

Asp

His

Gly

Glu

Gln

Ile

Leu

Lys

Phe

Pro

Val

Tyr

Trp

Thr

Cys Ser

Grupo Hemo


Grupo Prostético

Parte Proteica

Apoproteína


Hemo


Pirrol C4H5N

Hemo


Hemo


Hemo

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

Hemo


Hemo


Enlaces de Coordinación del Fe++

Hemo


Hemo


Hemo

Metil -CH3

Vinil -HC=CH2

Propionil -CH2-CH2-COOH


Parte Proteica

Met

Ala

Arg

Asn

Asp

His

Gly

Glu

Gln

Ile

Leu

Lys

Phe

Pro

Val

Tyr

Trp

Thr

Cys Ser

Grupo Hemo


Grupo Prostético

Parte Proteica

Apoproteína


Apoproteína

Estructura

Primaria

Estructura

Secundaria

Estructura

Terciaria

Estructura

Cuaternaria

Parte Proteica


Apoproteína

Parte Proteica


Apoproteína

Parte Proteica


Apoproteína

Estructura Primaria


Apoproteína

Estructura Secundaria


Apoproteína



Apoproteína



Apoproteína

Estructura Terciaria


Apoproteína

Estructura Cuaternaria


Apoproteína



Apoproteína



Apoproteína



Apoproteína



Apoproteína

C

COO-

(CH2)3 NH

C NH2+

H2N

-OOC CH2 C

+H3N (CH2)4 C

+H3N C Val 1

Lys 127

Asp 126Arg 141

a1

a2



Apoproteína

C

(CH2)3 NH

C NH2+

H2N

Arg 92

CH2 CCH2-OOC

C (CH2)4 NH3+

-OOC

CH CH2

NH

+HNLys 40

His 146 (C-t)

Glu 43

a2

b1



Apoproteína


NH+HN

CH2 C

C CH2 COO-

Asp 94

His 146

b1 b2


Apoproteína



Apoproteína



Apoproteína



Apoproteína



Apoproteína



Apoproteína



Apoproteína



Apoproteína





Alosterismo

Efecto Bohr y

Efecto

Haldane

Significado

Clínico del

DPG


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


Cooperatividad

Requerimientos

• Dos sitios de unión

interconectados

• Dos estados

conformacionales con

distinta afinidad por el

ligando.


Cooperatividad


Cooperatividad


Cooperatividad


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

P50

Presión parcial de oxígeno donde la

proteína transportadora está hemi-

saturada (50% saturada)


Cooperatividad

Cu

rv

a

Hip

erb

ólic

a


Cooperatividad

Cu

rv

a

Sig

mo

idea


Cooperatividad

Co

nc

lu

sió

n

Mb

→ A

lmac

enad

or

Hb

→ T

ran

spo

rtad

or


Esquema



Cooperatividad

Efecto Bohr y

Efecto

Haldane

Significado

Clínico del

DPG


función de la Hb

Alosterismo


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

R

COO-

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

DPG


función de la Hb

Esquema

Efecto Bohr y

Efecto

Haldane


Efecto Bohr y Efecto Haldane


Alvéolos

pulmonares

Atmósfera

O2 CO2

O2 CO2

O2 CO2

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

Bo

hr

Desoxi-Hb

Oxi-Hb

Efe

cto

Hal

dan

e


Concentraciones

pH = 7,2

↓ pO2

↑ pCO2

↑ [H+]



Corazón

Efecto

Bo

hr

Desoxi-Hb

Oxi-Hb

Efe

cto

Hal

dan

e

Concentraciones

pH = 7,6

↑ pO2

↓ pCO2

↓[H+]


EFECTO

BOHR

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

Bo

hr

Desoxi-Hb

Oxi-Hb

Efe

cto

Hal

dan

e

Concentraciones

pH = 7,6

↑ pO2

↓ pCO2

↓[H+]


EFECTO

BOHR

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

Hb

CO2

H+

+ 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

DPG


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

DPG

Esquema


función de la Hb


Variantes de la hemoglobina

HbA α2β2

(97%)

HbF α2γ2

(0,5%)

HbA2

α2δ2

(2,5%)

HbA0 (93-95%)

HbA1 (5-7%)

HbA1b

(0,5%)

HbA1c

(4-6%)

HbA1a (0,5%)



Hemoglobina A1c



Hemoglobina A1c



Hemoglobina Fetal



Hemoglobina Fetal



Hemoglobina Fetal



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


Health & Medicine

Proteínas transportadoras de Oxígeno