Appunti Biochimica

EMOGLOBINA E MIOGLOBINA

Proteine che legano l'ossigeno. Si parla del metabolismo aerobico che avviene in presenza di ossigeno che rappresenta l'accettore finale degli elettroni nella catena respiratoria. L'ossigeno è necessario per ricavare la massima energia dai nutrienti.

Noi inspiriamo ossigeno ed espiriamo anidride carbonica, ma sono due gas poco solubili in ambiente acquoso, quindi non possono essere trasportati ai tessuti in quantità sufficiente se semplicemente disciolti nel plasma, c'è bisogno di una proteina trasportatrice specifica che lega la molecola poco solubile in ambiente acquoso.

Emoglobina e mioglobina sono proteine globulari coniugate, cioè sono formate dalla parte proteica detta GLOBINA e da una parte non proteica chiamata EME.

L'EMOGLOBINA si trova all'interno dei globuli rossi/eritrociti (=cellule prive di organelli citoplasmatici come mitocondri, nucleo e reticolo endoplasmatico; sono incapaci di riprodursi.

vivono 120 giorni; sono specializzate al trasporto di ossigeno, ogni eritrocita può portare 1 milione di molecole di ossigeno; ricavano energia solo dalla glicolisi, quindi sono dei grandi produttori di acido lattico perché non possono utilizzare l'ossigeno).

A livello polmonare la concentrazione di ossigeno è alta:

a. Ossigeno si lega all'emoglobina che diventa Ossiemoglobina/emoglobina ossigenata e trasporta ossigeno ai tessuti

b. Arrivato ai tessuti l'ossigeno si stacca dall'emoglobina e, siccome è un gas, per diffusione semplice passa facilmente attraverso la membrana, passa attraverso la membrana mitocondriale e agisce sul complesso IV della catena respiratoria

c. Quando il sangue passa attraverso i tessuti, raccoglie l'anidride carbonica che si lega all'emoglobina che diventa Carbamminoemoglobina che va nei polmoni e si libera attraverso l'espirazione.

L'emoglobina ha una struttura quaternaria, costituita da 4 subunità.

catenepolipeptidiche: 2 catene α e 2 catene β, e 4 gruppi eme; trasporta ossigeno, anidride carbonica e protoni che vengono prodotti da tessuti in attività. La funzione di legare l'ossigeno è assolta dal FERRO (presente nel gruppo eme), può esistere in due forme:

• Fe2+, ione ferroso che è la forma ridotta e lega l'ossigeno;
• Fe3+, ione ferrico che è la forma ossidata, ma non lega l'ossigeno.

Il Ferro è sempre legato a proteine oppure inserito in un gruppo eme che rende il ferro meno reattivo; allo stato libero il ferro tende a formare specie altamente reattive dell'ossigeno= radicali liberi.

Il GRUPPO EME è un gruppo prostetico costituito da una struttura organica ad anello, Protoporfina, dove al centro troviamo 4 molecole di azoto a cui è legato un atomo di ferro allo stato ferroso. È un sito di legame con l'ossigeno molecolare. L'eme in forma libera lega facilmente l'ossigeno.

Il ferro a ferro ferrico si ossida in modo irreversibile e si formano forme ossigenate: Ossiemoglobina e Ossimioglobina. L'eme è parzialmente nascosto all'interno della catena polipeptidica. Il ione ferroso è legato con 4 legami di coordinazione con la protoporfirina e altri 2 rispettivamente con la globina e l'ossigeno. Il ferro del gruppo eme è ancorato alla parte proteica grazie all'istidina prossimale (=aminoacido che fa parte della catena polipeptidica), l'istidina distale riduce lo spazio di legame con l'ossigeno facendo un ingombro per cui l'ossigeno prende una piegatura che fa in modo che il legame non sia tanto forte e sia più facile il distacco. L'ossigeno, quando si lega al gruppo eme, causa un cambiamento nella configurazione elettronica del Ferro:

• movimento del Ferro nell'eme;
• il movimento si amplifica e si propaga all'interno della molecola;
• questo porta un cambiamento nelle interfaccia.

tra le catenepolipeptidiche e ad una più piccola cavità centrale. Il legame con l'ossigeno provoca modificazioni strutturali nell'emoglobina, esistono due conformazioni:

• STATO T, teso, lega ossigeno ma con bassa affinità;
• STATO R, rilassato, lega ossigeno con elevata affinità.

La curva di legame dell'emoglobina con l'ossigeno si può chiamare:

• DI LEGAME se si vede da sx verso dx;
• DI DISSOCIAZIONE se si vede da dx verso sx.

Ha l'andamento SIGMOIDALE perché all'inizio l'ossigeno si lega con difficolta all'emoglobina, ma quando la 1° catena polipeptidica lega l'ossigeno causa un cambiamento di conformazione della proteina che risente a tutte le altre subunità e passa alla forma ad alta affinità. Il legame dell'ossigeno ad un sito eme facilita il legame agli altri siti eme.

La curva sigmoidale di legame riflette la transizione della proteina da uno stato a bassa affinità ad uno stato ad alta affinità.

affinità (stato t) in corrispondenza di basse pressioni parziali di ossigeno a uno stato ad alta affinità (stato r) in corrispondenza di elevate pressioni di ossigeno. Il legame cooperativo rende l'emoglobina molto sensibile a piccole variazioni di concentrazione di ossigeno.

I fattori che modificano l'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno sono:

• pressione dell'ossigeno
• temperatura
• pressione dell'anidride carbonica: è alta nei tessuti metabolicamente attivi, l'anidride carbonica si lega ai gruppi amminici terminali dell'emoglobina per formare il carbammato che carica negativamente forma ponti salini che stabilizzano l'emoglobina nella forma T, cioè riduce l'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno e facilita il distacco dell'ossigeno; è bassa nei polmoni in cui il carbammato si forma l'anidride carbonica che viene esalata e l'affinità

conformazione T e facilita il rilascio di ossigeno.

Adattamento all'altitudine: in brevi termini = aumento della concentrazione di 2-3-bifosfoglicerato = anche nell'ipossia; nel tempo = aumento di emoglobina negli eritrociti e aumento del numero degli eritrociti.

La MIOGLOBINA ha una struttura terziaria, costituita da una catena polipeptidica e 1 gruppo eme, ed è una proteina riserva di ossigeno all'interno delle cellule muscolari. Quando il muscolo si sta contraendo e serve subito ossigeno, entra in funzione anche la mioglobina che rilascia ossigeno che va nei mitocondri. Il legame all'ossigeno non è cooperativo; l'affinità per l'ossigeno è indipendente dal pH, anidride carbonica e 2-3-bifosfoglicerato. La curva di dissociazione dell'ossigeno dalla mioglobina è IPERBOLICA, rilascia l'ossigeno quasi completamente, non gradualmente.

METABOLISMO DEI LIPIDI

17. La funzione dei lipidi è strutturale.

Perché fanno parte delle membrane (fosfolipidi), ed energetica, potere calorico doppio rispetto ai glucidi e alle proteine, si associano a meno acqua e hanno più energia perché sono di lunghezza variabile, quindi possono avere più di sei atomi di carbonio, e gli atomi di carbonio sono tutti legati ad atomi di idrogeno che sono la fonte di energia che andranno ad essere depositati sui coenzimi NAD e FAD, nelle deidrogenasi. Sono insolubili all'acqua ed hanno sempre bisogno di qualcosa che li trasporti, quindi si possono conservare in grandi quantità (ciò porta all'obesità).

Le molecole di riserva energetica nel nostro organismo sono:

• di natura glucidica - GLICOGENO
• di natura lipidica - TRIGLICERIDI, forma di deposito dei grassi costituito dal glicerolo al quale sono legati 3 molecole di acidi grassi.

Si trova all'interno del muscolo in piccole quantità perché la maggior parte dei trigliceridi sono contenuti nel...