Emoglobina e grafici

BPG

Il 2,3-difosfoglicerato è una piccola molecola prodotta all’interno dei globuli rossi, che si lega

all’emoglobina e ne riduce l’affinità per l’ossigeno.

Il globulo rosso può cambiare la quantità di 2,3-difosfoglicerato che produce a seconda delle

condizioni.

Il 2,3-difosfoglicerato stabilisce delle interazioni ellettrostatiche, ovvero ponti a H con gruppi polari

delle catene Beta della proteina, nella cavità di Emoglobina.

Il BPG varia l’affinità dell’Hb con l’O in 2 situazioni:

1. Altitudine

Normalmente ad elevate altitudini vi è una bassa pressione parziale di O .

2

Stimola l’eritropoietina a sintetizzare più eritrociti.

Maggior capacità di trasporto di O .

2

Ad alte all’altitudini, la presenza di BPG è maggiore, quindi:

Livelli di BPG aumentano fino a raggiungere un valore costante.

Diminuisce l’affinità di HB allO .

2

È più facile cedere O .

2

2. Hb fetale

Grazie all’evoluzione di un gene ancestrale, vi è stato lo sviluppo di:

- Hb-alfa: costante anche in vita extrauterina

- Hb-beta: presente maggiormente in vita extrauterina

- Hb-gamma: solo nel feto

Il feto riceve O attraverso il sangue materno con la diffusione placentare.

2

Hb fetale è + affine all’O rispetto Hb materno.

2

In vita pre-natale: Hb-gamma ha la serina al posto di His143.

La serina non è carica.

La serina ha una minor affinità con BPG.

Per questo motivo non favorisce la stabilizzazione dello stato T ma favorisce lo stato R.

Lo stato R permette all’Hb fetale di essere più affine a O 2

Effetto Bohr: effetto degli ioni H+ e CO2

L’effetto Bohr consiste nel fatto che gli ioni H+ e la CO2 riducono l’affinità dell’emoglobina per

l’ossigeno e quindi facilitano i rilascio di O.

Effetto degli ioni H+

Più protoni ci sono, più l’affinità è ridotta perché diminuisce il pH.

Se il pH scende da 7,4 a 7,2, si riduce l’affinità del Hb per l’ossigeno, la curva si sposta verso

destra; viene rilasciato quasi 80% dell’O.

I protoni stabilizzano la forma T (deossiemoglobina) creando dei nuovi legami deboli.

Questo cambiamento di pH andrà a protonare l’Istidina.

• Più è basso il pH

• più l’istidina è protonata,

• minore sarà l’affinità dell’ossigeno per l’emoglobina

• maggiore sarà il rilascio di ossigeno

Effetto della CO2

CO2 è un acido debole che si dissocia in bicarbonato e H+.

Anch’essa può legarsi all’Hb e anch’essa riduce l’affinità per O2.

CO2 si lega alle estremità N-terminali dell’emoglobina, formando un legame ammidico.

Il legame di queste molecole di CO2 cambia le cariche e stabilizza i ponti salini,

quindi viene rilasciato l’ossigeno.

La quantità di ossigeno rilasciata può salire fino all’88%.

Quindi, l’Effetto Bohr riduce l’affinità del Hb con O.

Situazione corporea associata:

Una riduzione del pH e la presenza di CO2 sono un sintomo di un tessuto che è in forte attività

metabolica.

L’ossigeno viene trasformato in acqua.

Il glucosio in CO2.

Quindi c’è bisogno di ossigeno, ma questo provoca il rilascio di CO2.

CO2 viene rilasciata nel torrente circolatorio, ma è idrofobica (apolare) e non può circolare da sola.

Entra per diffusione nei globuli rossi.

Reagisce con l’acqua grazie a un enzima che si chiama anidrasi-carbonica e diventa acido

carbonico.

L’acido carbonico è una acido debole che si dissocia in bicarbonato e H+.

Gli H+ che si formano nel globulo rosso sono quelli che mediano l’effetto Bohr.

Quando un tessuto è in attività metabolica, diminuisce il ph nel globulo rosso.

Emoglobinopatie

La DNA polimerasi può commettere errori nel copiare il DNA.

Questi errori possono non essere tutti corretti.

In tal caso:

- Possono portare ad un miglioramento evolutivo

- Possono portare a patologie

Nel caso di patologie, legate a variazioni della molecola di Emoglobina, viene usato il termine

EMOGLOBINOPATIE.

Es:

Mutazione di Boston: istidina E7 è sostituita dalla Tirosina—> elevata possibilità che Hb si ossidi

Mutazione di Yakima: l’asparato è sostituito dall’Istidina —> più difficoltà a rilasciare O perchè

2

l’equilibrio è spostato verso lo Stato R

Anemia Falciforme

Eritrociti possiedono una forma a falce.

Eritrociti tendono a rompersi e rilasciare il loro contenuto nel plasma, causando uno stato

d’infiammazione.

È la 1° malattia genetica.

Si presenta negli omozigoti: 2 alleli malati.

Negli eterozigoti: 1 allele malato, vi è solo 1% degli eritrociti mutati.

Nell’eterozigosi diventa un vantaggio evolutivo, che permette una maggior fitness nelle zone in cui

la malaria è endemica: perchè il plasmodio nella malaria si replica negli eritrociti.

Quest’ultimi in eterozigoti hanno uno stress ossidativo maggiore, per cui il plasmodio non riesce a

duplicarsi.

La mutazione è su uno dei 2 geni che codificano per la catena Beta dell’HB.

Nei pazienti affetti: Hb deossigenata ha una solubilità più bassa.

Essendo poco solubile HbS forma più precipitato con struttura fibrosa.

1949: Linus Pauling analizzò le persone sane, malate e portatrici di tale mutazione.

Notò che: Punto isoelettrico di HbS > punto isoelettrico di HbA ( Hb normale)

Questa differenza sta nel numero e tipologia di residui ionizzabili delle due Hb.

1954: Vernon Ingram realizzò una nuova tecnica per analizzare le differenze amminoacidiche in

varie proteine.