Biochimica - malattie causate da difetti proteici

MIOGLOBINA.

L'emoglobina è formata da 4 subunità proteiche dette globine; la mioglobina è formata

da un'unica globina.

La mioglobina, formata da 8 a-elica e localizzata nei muscoli, ha la funzione di

momentaneo contenitore di O2 (quando l'O2 arriva alla mioglobina che però lo accumula

in attesa della richiesta da parte della cellula muscolare )ed è anche un funzionale

trasporto dello stesso. L'emoglobina, invece, contenuta nei globuli rossi (o eritrociti),

trasporta O2 dai polmoni ai tessuti. L' O2 trasportato è alla base del fenomeno di

respirazione cellulare che avviene nei mitocondri.

L'O2 dall'emoglobina entra nei mitocondri, dove è sfruttato per produrre energia. La

membrana interna dei mitocondri è formata da un doppio strato lipidico come le altre

membrane (il quale, per tutte le membrane, è pur sempre un'interazione apolare tra le

code idrofobiche, di natura entropica poichè aumenta il grado di disordine del sistema

allontanando l'acqua )ma presenta proteine specializzate alla base dei fenomeni

respiratori.

*STUDIA LA RESPIRAZIONE ECC. DAL LIBRO DI CITOLOGIA*

Il legame pirofosforico (o anididrico) è quello che presenta la vera fonte di energia

dell'ATP.

Di tali legami ce ne sono due in un ATP. Tali legami sono a così elevato contenuto

energetico poichè non sono stabilizzati per risonanza elettronica, e quindi sono molto

instabili: alla rottura di un legame anididrico si liberano circa 8kcal per mole di ATP,

mentre il fosfato che si libera PO4 3- ha quattro strutture di risonanza, ed è così più

stabile del reagente ATP.

Altre molecole coinvolte nel processo di cui sopra, sono il NAD+ (nicotinamide

dinucleotide).

Negli alveoli polmonari la pressione parziale dell'O2 è circa 100mmHg. A livello dei

tessuti la pressione parziale scende a circa 30-40mmHg.

Emoglobina e mioglobina hanno entrambe elevata affinità con l'O2, ma la

mioglobina di più rispetto all'emoglobina. Perchè?Perché l'emoglobina è "limitata"

nei suoi legami con l'O2 da:

-un tetramero che si coordina per aumentare l'affinità (ATTENZIONE: tale funzione è

eseguita benissimo, ma comunque fa sì che l'affinità sia inferiore rispetto alla mioglobina

che è formata da un monomero e non presenta quindi il fenomeno di coordinazione);

-influenza del pH, CO2 e BPG (2,3-bifosfoglicerato) che non hanno influenza invece

sulla mioglobina (poichè essa non presenta il sito di regolazione allosterica (regolazione

di un enzima o di una proteina mediata da una molecola detta effettore, che svolge tale

funzione legandosi presso il sito allosterico).

L'influenza di questi fattori sull'emoglobina relativamente al suo grado di affinità con l'02

vengono individuati nell' EFFETTO BOHR. A pressioni superiori ai 40 mm Hg l'ossigeno

rimane legato alla mioglobina che risulta satura di gas per la quasi sua totalità (95%).

Dal momento che si trova nel tessuto cardiaco e nei muscoli, costituisce in questo modo

una riserva all'interno del muscolo. A pressioni molto basse (5 mm Hg) la mioglobina

libera l'ossigeno, divenendo un meccanismo efficace di trasporto e rilascio del gas. Una

volta immagazzinato l'ossigeno, la mioglobina è in grado di liberarlo all'inizio del lavoro

dell'esercizio fisico oppure in seguito a una richiesta per l'aumento di intensità dello

sforzo muscolare. In queste condizioni l'ossigeno non può essere assorbito dal sangue,

ma deve essere rilasciato all'interno del muscolo stesso. Come già detto, per la

mioglobina la capacità di legarsi all'ossigeno non dipende da altri fattori come la

temperatura, le variazione di pH e la pressione dell'anidride carbonica. Il fatto che la

mioglobina non risenta dell'effetto Bohr è una proprietà importante perché durante il

lavoro muscolare la temperatura del muscolo cresce, ed è possibile anche un aumento

dell'acidità e della produzione di anidride carbonica.

In particolare, cos'è l'effetto Bohr? Il legame dell'emoglobina con l'O2 è profondamente

influenzato come detto dalla concentrazione di CO2 e pH. Ecco perchè il sangue è una

soluzione tampone: è necessario mantenere il pH del sangue neutro-leggermente

basico per aumentare l'affinità tra emoglobina ed O2, che risulta diminuire drasticamente

in ambiente acidi (ecco perchè ad esempio a livello muscolare, quando c'è uno sforzo e

si crea un ambiente acido, l'emoglobina rilascia ossigeno alla mioglobina che non risente

dell'effetto Bohr).

Il BPG accennato in precedenza è importante anche per la respirazione del feto.

Se madre e feto avessero la stessa emoglobina, non ci sarebbe scambio di gas

poichè presenterebbero uguali affinità verso O2 e CO2: le due catene dell'emoglobina b-

(o His) della madre, infatti, sono sostituite da due catene γ- nel feto. Il gene per la sintesi

delle catene b- si attiva subito prima della nascita, mentre quello per le catene γ-

contemporaneamente si disattiverà.

Come l'emoglobina lega l'02? C'è un fenomeno di cooperazione come già detto. La

prima subunità (che casualmente) per prima lega l'02 induce un cambio conformazionale

delle altre subunità che allo stesso modo legano anch'esse O2. Se non ci fosse tale

cooperazione la rendita dell'emoglobina nel trasporto di O2 sarebbe del 40%.

L'emoglobina a seconda del momento in cui si trova si riconosce in due strutture 4°, T

ed R:

-quando priva di 02 è detta T, tesa e rigida, ed indicata come deossiglobina;

-quando presenta O2 è detta R, rilassata, ed indicata come ossiemoglobina.

Il gruppo EME galleggia tra le quattro catene dell'emoglobina e si mantiene in quella

posizione tramite interazioni idrofobiche, di natura anch'esse entropiche. Tale gruppo

EME anche detto in termini più chimici come ferro-protoporfirina, è sostanzialmente uno

ione ferroso legato ai 4 atomi di N dell'anello tetrapirrolico. Il legame è un legame

debole, detto legame di coordinazione. Tali legami avvengono tra elettroni delocalizzati

del gruppo EME e i 4 atomi di N (in particolare tale legame è detto legame "Fe 2+ -

tetrapirrolo").

Questo tipo di interazioni sono presenti anche tra i fattori di trascrizione che regolano i

geni.

*CURIOSITA'= Il luminol, sostanza utilizzata per vedere al buio tracce di sangue

invisibili, reagisce con lo ione ferroso del gruppo eme dell'emoglobina del sangue.

I vampiri e i licantropi, sono ammalati di PORFIRIA CONGENITA ERITROPOIETICA:

essa è dovuta alla mancanza di enzimi della biosintesi del gruppo EME. Le carni si