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1 - Proteine, Struttura proteine fibrose, proteine globulari

Appunti di biochimica su Proteine, Struttura proteine fibrose, proteine globulari basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof.Tor Vergata - Uniroma2 dell’università degli Studi di Tor Vergata - Uniroma2. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Biochimica docente Prof. G. Ricci

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La curva rappresenta la coesistenza di due stati: uno ad alta affinità ed uno a bassa

affinità, quindi si verifica una variazione conformazionale. La struttura a bassa affinità

si dice struttura T: ovvero tesa, la struttura ad alta affinità è detta struttura R:

rilassata.

Lo stato teso viene stabilizzato da alcune interazioni ioniche che avvengono tra le

Istidina (+) e Aspartato (-) sulle subunità β

Istidina (Residuo Carbossiterminale) e Lisina

(+): la prima sulla subunità β la seconda

sulla subunità α

subunità α e β

L’Emoglobina è un dimero di dimeri, si considerano le subunità αβ. Quando si passa

dalla struttura T a R le due subunità αβ scivolano una verso l’altra di 15°, quando

Nella forma deossigenata si hanno 5 legami tra il Ferro e gli altri

atomi, l’Istidina F8 non è perpendicolare alla cuspide ma è

ruotata di 8° ed il Ferro è spostato rispetto alla congiungente

degli atomi di Azoto. Quando si lega l’Ossigeno la cuspide

diventa coplanare, il Ferro rientra nel piano degli atomi di Azoto

questo accade la cavità centrale si restringe.

Modello concertato (MWC)

Le subunità della proteina sono funzionalmente identiche.

 Ciascuna subunità esiste in almeno due conformazioni.

 Tutte le subunità vanno incontro simultaneamente alla transizione

 da una conformazione all’altra.

In questo modello tutte le subunità hanno la stessa conformazione e le

due conformazioni sono in equilibrio tra loro, il ligando può legarsi con

affinità diversa ad entrambe.

Modello sequenziale (Koshland)

Gradatamente l’Ossigeno si lega ad una subunità che cambia

conformazione e poi questa induce il cambiamento nelle subunità

adiacenti. La situazione non è strutturalmente omogenea.

Effetto Bohr

L’Emoglobina lega l’Ossigeno tramite i gruppi EME ed in seguito li rilascia alla

Mioglobina oppure alle cellule, il sistema circolatorio venoso, che parte dai tessuti per

arrivare ai polmoni trasporta una parte di CO , in forma di Carbammati, liberati poi nei

2

polmoni dove vengono trasformati in CO ed espulsi. La presenza di Carbammati rende

2

il sangue venoso più acido (pH: 7,15) rispetto a quello arterioso (pH: 7,40). La

variazione di pH è molto limitata dalla presenza di tamponi.

L’andamento a pH diversi è diverso, il p50 passando

da una curva a pH maggiore ad un pH minore

aumenta e quindi diminuisce l’affinità. A pH più

elevato l’Emoglobina ha una maggiore affinità per

l’Ossigeno, nei tessuti a pH più bassi viene favorito il

rilascio dell’Ossigeno.

A pH acidi l’Istidina viene protonata e può formare un

legame salino aggiuntivo, quindi si incrementano i

legami salini ovvero la forma T, a bassa affinità.

2,3-Bisfosfoglicerato (BPG)

Nella cavità dell’Emoglobina si può legare il BPG,questo avviene perché ha

carica negativa che si lega con la carica positiva della Lisina e dell’Istidina

protonata.

L’Emoglobina fetale detta l’Emoglobina S, ha delle variazioni che la

Ad alta quota si ha una bassa concentrazione di Ossigeno il corpo aumenta la

concentrazione di BPG facendo sì che l’Emoglobina rilasci a livello tessutale

l’Ossigeno.

Anidride Carbonica

La CO arriva ai polmoni sottoforma di bicarbonato disciolto (70%), nei polmoni la

2

pressione della CO diminuisce, si passa dalla CO acquosa a quella gassosa.

2 2

+

HCO + H CO + H O

3 2 2

La rapidità della reazione aumenta tramite l’enzima Carbonico anidrasi.

Il 30% di anidride carbonica rimanente viaggia tramite l’Emoglobina, questa si lega ad

un gruppo amminico terminale formando un carbammato.

Il gruppo diventa carico negativamente, questo

cambio di polarità fa sì che si formi un legame

salino aggiunto, per cui la presenza di CO fa

2

diminuire l’affinità dell’Emoglobina per

l’Ossigeno, stabilizzando la forma T.

Emoglobina del feto

E’costituita da subunità dette ξ e z, subito dopo vengono prodotte le subunità α. Ma

non sono presenti le subunità β, sostituite dalle subunità γ. Nelle subunità γ vi sono

delle istidine in minore quantità, soprattutto quelle che sporgono nella cavità centrale:

questa è meno carica, quindi ha meno affinità per il BPG. L’emoglobina fetale ha una

maggiore affinità per l’Ossigeno.

Emoglobina S: Anemia falciforme (diffusa in Africa)

Questa malattia porta alla deformazione dei globuli rossi, che

ostruiscono le vene. Gli eterozigoti manifestano crisi emolitiche in

carenza di Ossigeno.

La ragione della deformazione dei globuli rossi è data dal

processo anomalo di polimerizzazione. Vi è una protuberanza

non polare complementare ad una protuberanza sulla catena β di

un altro tetrametro, così da formare polimeri.

Studiando le Emoglobine tramite elettroforesi ci si accorse che

hanno carica differente. Quella normale migra di meno verso il

polo negativo: questo vuol dire che nell’Emoglobina nel soggetto

patologico vi è una carica positiva in più. La mutazione avviene

nella catena β in posizione 6: un acido glutammico è sostituito

da un residuo non carico, ovvero la valina.

La diffusione è in stretta correlazione con il parassita dalla

malaria: i malati eterozigoti non possono contrarre la malaria, i

globuli rossi nell’anemia falciforme sono deteriorati e non

Monossido di Carbonio

La Mioglobina può legarsi con l’Ossigeno oppure con il Monossido di Carbonio, l’affinità

con il secondo è circa 12000 volte migliore. Se si considera l’EME libero l’affinità è

diversa da quella che si ha considerando tutta la proteina.

Il legame che si forma tra il gruppo EME libero e l’Ossigeno forma un certo angolo

mentre il legame che si forma tra il gruppo EME libero ed il Monossido di Carbonio

avviene con un allineamento perfetto.

Considerando la proteina l’affinità del Monossido di Carbonio diminuisce perché

l’allineamento è impedito, mentre considerando il legame con l’Ossigeno questo

risulta favorito. Vi è un amminoacido, l’Istidina 7 (Istidina distale) presente sullo stesso

lato dove avviene il legame tra Ossigeno e Ferro, che pur essendo lontana dal sito per

legare il Ferro forma un legame Idrogeno con l’Ossigeno aumentando l’affinità.

La molecola di monossido di Carbonio risulta piegata della stessa angolatura che si ha

con l’Ossigeno, per questo l’affinità diminuisce ed il CO è soltanto 300 volte più affine

dell’Ossigeno.

Dissociazione della Mioglobina

[ ]

Mb O 2 [Mb ]=Ka[Mb ][O ]

Mb+O Mb O O

Ka= 

Sia

2 2 2 2

[ ]

Mb][O 2

[ ]

Mb O 2

θ=

e sia θ è la frazione di saturazione: rapporto tra la Mioglobina

[ ] +[Mb ]

Mb O 2

ossigenata e quella totale

][O ] ]

Ka[ Mb Ka[O

2 2

θ= θ=

[ ] [ ]

[ ] +[Mb ] +1

Ka Mb O Ka O

2 2

[O ]

1 2

θ=

Kd= si ha 

Essendo Dove Kd è la costante di dissociazione del

[ ]

Ka +

O Kd

2

complesso La Kd fornisce un’informazione sull’affinità della proteina con il

ligando in quanto corrisponde alla pressione parziale di substrato necessaria

per saturare la metà della proteina presente. Si ha quindi:

p O 2

θ= +

p O p 50

2

La p50 della Mioglobina è circa 2mmHg, ed indica la capacità di rilasciare l’Ossigeno in

situazioni di forte carenza. Questa caratteristica la rende un pessimo trasportatore in

quanto la pressione parziale di Ossigeno nei polmoni è 100mmHg e nei tessuti

40mmHg. L’Ossigeno saturerebbe la proteina in entrambi i casi.

Dissociazione dell’Emoglobina

L’equazione si complica perché vi sono quattro tetrametri, quindi il termine

dell’Ossigeno deve essere considerato 4 volte. Graficando il comportamento

dell’Emoglobina si ottiene una sigmoide, riflette il processo della cooperatività.

Grafico di Hill


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9 mesi fa


DETTAGLI
Esame: Biochimica
Corso di laurea: Corso di laurea in chimica
SSD:
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher giulialatorre25 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biochimica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Tor Vergata - Uniroma2 o del prof Ricci Giorgio.

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