Biochimica

EMOGLOBINA (HB)

Emoproteina contenente un gruppo prostetico detto Eme che presenta uno ione Fe al centro (ogni gruppo Eme può legare una molecola di O con lo ione Fe).

Ha 4 subunità proteiche (4 gruppi eme): ogni gruppo Eme può legare una molecola di O, il quale si lega all'atomo di Fe del gruppo Eme (HB può legare fino a 4 O).

2 subunità alfa: 141 amminoacidi.

2 subunità beta: 146 amminoacidi.

Struttura:

• Struttura secondaria (SI): presenta segmenti ad alfa-elica.
• Struttura terziaria (SI).
• Struttura quaternaria (SI): è un tetramero.

Affinità HB-O: varia in base alla zona del corpo umano e all'ambiente. Aumenta ad alta quota, perché in carenza di O aumentano le proteine che lo legano.

Fattori che diminuiscono l'affinità dell'emoglobina per l'O:

• Temperatura: se aumenta la temperatura, aumenta il rilascio di O da parte dell'HB.
• pH: proporzionale alla concentrazione di

1) Emoglobina: proteina presente nei globuli rossi che trasporta l'ossigeno (O₂) dai polmoni ai tessuti.

2) Affinità dell'emoglobina per l'ossigeno:

• Curva di dissociazione dell'emoglobina: rappresenta la relazione tra la pressione parziale di ossigeno (pO₂) e la saturazione dell'emoglobina (SO₂).
• Effetto Bohr: l'acidità del sangue influisce sull'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno. Durante uno sforzo, il muscolo diventa più acido e l'Hb rilascia più facilmente l'O₂.
• Acido bifosfoglicerico (BPG): si forma negli eritrociti quando cala l'O₂ nell'ambiente, ad esempio ad alta quota. Si lega alle 4 subunità dell'Hb impedendone il legame con l'O₂.
• Alta concentrazione di CO₂: favorisce il rilascio di O₂ dall'Hb.

3) Emoglobina fetale: ha una maggiore affinità per l'O₂ rispetto all'emoglobina adulta. Nell'Hb fetale non sono presenti le subunità beta, ma vi sono 2 subunità gamma.

4) Emoglobinopatie:

1. Acquisite: emoglobina alterata non a livello genetico.
• Emoglobina glicata (glicoproteina): si lega ai glucidi.
• Nitro-emoglobina: si lega all'azoto.
• Meta-emoglobina: quando il ferro si ossida (Fe³⁺) e l'O₂ può essere ancora legato, ma il trasporto di ossigeno è compromesso.

legame non è più regolato.

Carbossi-emoglobina: si lega al ferro del gruppo Eme del monossido di carbonio(CO). L'affinità del gruppo Eme è più alta con il CO di 200 volte rispetto all'O₂.

Ereditarie: mutazioni che comportano la sostituzione di uno o più amminoacidi in una delle catene dell'emoglobina. Possono cambiarne la capacità di legare O₂ dando origine a malattie genetiche.

Es: la sostituzione di Valina nell'acido glutammico porta all'anemia falciforme.

Es: talassemie: alterazione di uno o più tipi di catene. Non ci sono 2 subunità alfa e beta, ma vengono costruite in modo diverso.

MIOGLOBINA (MB)
Emoproteina globulare contenente un gruppo prostetico detto Eme che contiene uno ione Fe al centro (ogni gruppo Eme può legare una molecola di O₂ con lo ione Fe²⁺). Ha una sola catena proteica (1 gruppo Eme -> 143 amminoacidi).
Ha la funzione di riserva di O₂ nel muscolo.

striato.2Struttura:- Struttura secondaria (SI): presenta zone ad alfa-elica.- Struttura terziaria (SI):- Struttura quaternaria (NO): è un monomero.Affinità MB-O : alta percentuale di mioglobina legata con l'O anche quando2 2questo è presente a bassa concentrazione. La mioglobina aumenta conl'allenamento ad alta quota, poiché in carenza di O , è necessario un aumento di2riserva di O nel muscolo. L'aumento di HB e MB aumenta la prestazione aerobica.2 CURVA DI SATURAZIONE- Asse X: % O .2- Asse Y: % emoproteina legata all'O2Più è intenso l'esercizio e più è bassa la % di O .2La mioglobina cede O solo quando lo sforzo fisico diventa elevato.2Nel muscolo a riposo, l'HB cede un po di O e una parte viene legato dalla2mioglobina come riserva.L'affinità dell'HB per la 1° molecola di O è bassa, perché la 1° subunità fatica a2legare O , mentre

l'affinità dell'HB per la 2° molecola di O aumenta di 500 volte.

Le successive 3 subunità tendono a legarsi all'O molto più facilmente e ciò dipende dal fenomeno della cooperatività.

Cooperatività: fenomeno tipico delle proteine allosteriche, dovuto al cambiamento di conformazione dell'HB che ne aumenta la capacità di legare O.

Le proteine allosteriche sono fatte da più subunità e ciò che subisce una certa subunità influenza anche le altre.

Se cala l'affinità HB-O, la curva di saturazione si sposta verso destra, perciò l'HB cede O più facilmente.

- Alta affinità: poco O disponibile, perché l'HB lo lega fortemente.

- Bassa affinità: l'HB fatica a legare O, poiché ce ne è poco disponibile.

Polmoni: l'HB si carica di O.

Tessuti periferici: l'HB cede l'O e lega CO.

GLOBULI ROSSI o

ERITROCITI: cellule ematiche prodotte dal midollo osseo che sono in maggior concentrazione nell'uomo rispetto alla donna. Trasportano O dai polmoni ai tessuti e CO dai tessuti ai polmoni. Sono la parte corpuscolata del sangue e sopravvivono per 3/4 mesi. Con l'invecchiamento vengono inglobati da speciali cellule presenti in tutti i tessuti, soprattutto fegato e milza, dove vengono demoliti e i loro componenti riciclati.

Sintesi: la velocità di costruzione di eritrociti in condizioni normali è uguale alla velocità di degradazione. La velocità di costruzione aumenta in condizioni di ipossia, poiché aumenta la velocità che impiegano i Pronormoblasti (predecessori degli eritrociti) a diventare eritrociti maturi, mentre la velocità di degradazione resta sempre costante.

EMATOCRITO: % di parte corpuscolata nel sangue.

DOPING EMATICO: uso delle trasfusioni di eritrociti per aumentare il trasporto di O nel sangue.

EPO (eritropoietina): ormone

Con funzione ergogenica (migliora la prestazione). Stimola il midollo osseo a produrre più globuli rossi in carenza di O2. Consente l'incremento di VO max (9%) e potenza (7%), mentre la Fc max cala del 5%.

Effetti avversi: ipertensione, infarto, embolia, aplasia delle cellule ematiche.

TESSUTO MUSCOLARE

Trasforma energia chimica in energia meccanica. È composto da tante cellule allungate e multinucleate dette fibre muscolari.

Le fibre sono racchiuse dal sarcolemma, cioè una membrana che delimita il sarcoplasma, il quale è pieno di miofibrille (unità contrattile della fibra).

Le miofibrille sono composte dal ripetersi di sarcomeri.

Tipi di fibre muscolari: la composizione di fibre di ogni muscolo dipende dalla sua funzione.

- Fibre I (rosse -> molto vascolarizzate): contrazione lenta. Hanno molti mitocondrie mioglobina (molto resistenti alla fatica). Ottengono ATP dalla fosforilazione ossidativa (fibre ossidative).

- Fibre IIb-X (bianche): contrazione rapida.

Caratteristiche delle fibre muscolari

Hanno pochi mitocondri e mioglobina. Ottengono ATP dalla glicolisi del glucosio (fibre glicolitiche). Esprimono grande forza, ma sono molto sensibili all'affaticamento.

Fibre IIa

Contrazione rapida, ma hanno anche ottima capacità ossidativa.

Sarcomero

Permette l'accorciamento della fibra (contrazione muscolare). Ogni sarcomero è delimitato da 2 linee Z che separano 2 sarcomeri adiacenti sulla stessa miofibrilla.

Filamenti sottili di actina: sono ancorati alle linee Z (legati alle actinine) e si estendono verso il centro del sarcomero dove c'è la linea M.

Filamenti spessi di miosina: sono ancorati alla linea M. Nella regione di sovrapposizione (banda A), ogni filamento spesso è circondato da 6 filamenti sottili.

Filamenti intermedi: non entrano nel sarcomero, ma legano le miofibrille dei sarcomeri adiacenti.

Reticolo sarcoplasmatico

Sistema di membrane interne alla fibra, composto da tubuli longitudinali e paralleli alle miofibrille.

confluiscono e siallargano nelle cisterne terminali. Queste cisterne liberano Ca nel citoplasmadurante la contrazione e lo riassorbono nel rilassamento.

Ogni sarcomero è circondato da 2 cisterne terminali.

Sistema dei tubuli a T: invaginazioni/prolungamenti del sarcolemma cheformano canali che invadono il citoplasma e circondano le miofibrille. I tubuli a Tsono posti tra 2 cisterne terminali adiacenti.

ACTINA: proteina che viene sintetizzata come Actina G (globulare) che si puòpolimerizzare in Actina F (filamentosa). L'idrolisi del ATP (ADP + Pi) permette lapolimerizzazione da actina G ad actina F. Due catene di Actina F si avvolgono traloro con andamento elicoidale e formano il filamento sottile.

La lunghezza del filamento sottile di actina è regolato dalla Nebulina.

Nell'Actina G è composta da:

• Tasca dove si lega una molecola di ATP (non ha funzione energizzante).
• Sito di legame con la miosina.

MIOSINA: rappresenta il 45% delle proteine presenti

miosina.- Coda: regione allungata che si collega alle altre subunità della miosina nella fibra muscolare. La struttura della miosina è composta da 6 subunità, tra cui 2 catene pesanti che formano la coda della miosina e sono avvolte ad alfa-elica. Inoltre, ci sono 2 catene leggere regolatrici e 2 catene leggere essenziali che formano la testa globulare della miosina. La zona regolatrice è più vicina alla coda, mentre quella essenziale è più vicina alla testa. La testa della miosina si suddivide in diverse parti. Il collo è una zona allungata che contiene il braccio della leva, che è un tratto ad alfa-elica. Il dominio motore è una zona globulare che ha una regione per il legame con l'actina e un sito di legame per l'ATP. Questo sito è una tasca dove si legano l'ATP e i prodotti della sua idrolisi (ADP + Pi). Il dominio motore è anche responsabile dell'attività ATPasica della miosina. Ci sono anche dei trasduttori o connettori che trasmettono al convertitore le modificazioni successive ai legami con i nucleotidi delle regioni precedenti. Infine, il convertitore amplifica le modificazioni che gli vengono trasmesse e genera il colpo di forza tramite un movimento rotatorio del braccio della miosina.leva.TROPOMIOSINA: proteina formata da 2 subunità ad alfa-elica avvolte a spirale. Copre i siti di legame tra actina e miosina per impedire la loro interazione.
TROPONINA: formata da 3 proteine con funzioni diverse. Modulano l'interazione tra actina e miosina, agendo soprattutto sulla tropomiosina in risposta ai cambiamenti di concentrazione di Ca.
- Troponina T: lega la tropomiosina.
- Troponina I (inibitore): inibisce l'attività ATPasica della testa della miosina, impedendo il legame tra le 2 proteine.
- Troponina C: contiene siti che legano il Ca. Attiva la contrazione muscolare.
TITINA: grossa proteina (lunga mezzo sarcomero) ancorata alla linea Z ed estesa.