Hemoglobina
• Hemoglobina es una Hemeproteína
• 90% peso seco del eritrocito
• La hemoglobina es una molécula de tipo
esférica y 6,4 nm de diametro.
• Estructura tetrámero de dos pares de
cadenas – globinas- ; cada una contiene
un grupo prostético denominado Heme.
Propiedades de un Pigmento
Respiratorio
• Capacidad de transportar gran cantidad de
oxígeno
• Gran solubilidad
• Capacidad de “captar” y “ceder “ oxígeno a
presiones determinadas
• Capacidad de amortiguar una solución de
bicarbonato
ESTRUCTURA DE LA
HEMOGLOBINA
ESTRUCTURA DEL HEM
ESTRUCTURA DEL HEM
UNION DEL HEM A LA
GLOBINA Y AL OXÍGENO
BOLSILLO DEL HEM
• La jaula hidrofóbica donde se encuentra
el hem es la fuerza estabilizadora
principal para la unión del hem a la
proteína
• El medio no polar dificulta la oxidación
de Fe ++ e Fe +++
ESTRUCTURA DE LA
HEMOGLOBINA
ESTRUCTURA DE LA
GLOBINA
HEMOGLOBINAS NORMALES
EMBRIONARIAS
FETALES
ADULTAS
Gower 1
z2e2
Fetal a2 g 2 136 G
Hb A a 2 b 2
Gower 2
a2 e 2
Fetal a2 g 2 136 A
Hb A 2 a 2 d 2
Portland
z2b2
ONTOGENIA DE LAS
CADENAS DE GLOBINA
%
%
ESTRUCTURA PRIMARIA DE LA
HEMOGLOBINA
Cadena a
• Posee 141 aminoácidos
• Extremo amino terminal: a1 valina y a2
leucina
• Extremo carboxilo terminal: a 140
tirosina y a 141 histidina
ESTRUCTURA PRIMARIA DE LA
HEMOGLOBINA
Cadena b
 Posee 146 aminoácidos
 Extremo amino terminal: b1 valina y
b2 histidina
 Extremo carboxilo terminal: a 145
tirosina y a 146 histidina
ESTRUCTURA PRIMARIA DE LA
HEMOGLOBINA
Cadena d
 Difiere de la b en 10 aminoácidos
 Los 8 primeros residuos y los
residuos C terminal (127 – 146) son
iguales en b y d
ESTRUCTURA PRIMARIA DE LA
HEMOGLOBINA
Cadena g
Difiere de la b en 39 aminoácidos
Extremo amino terminal: g 1 glicina
Extremo carboxilo terminal: g 145
tirosina y g 146 histidina
ESTRUCTURA SECUNDARIA DE
LA HEMOGLOBINA
Cadena g
• Es la única cadena embrionaria que
posee isoleucina
• Existen dos tipos normales que difieren
en el aminoácido 136 g G y g A
ESTRUCTURA SECUNDARIA
DE LA HEMOGLOBINA
• Cerca del 75% de las cadenas a y b
forman a hélix con 3,6 aminoácidos
por vuelta
• En las cadenas tipo b existen 8 áreas
helicoidales
(A – H )
ESTRUCTURA SECUNDARIA
DE LA HEMOGLOBINA
• Los residuos que conectan dos
segmentos helicoidales, son denominados
con las letras de las hélices que ellos
conectan. Ej: EF3
ESTRUCTURA TERCIARIA DE LA
HEMOGLOBINA
ESTRUCTURA TERCIARIA DE LA
HEMOGLOBINA
• El grupo prostético de la hemoglobina es la
protoporfirina IX
• En cada sub unidad, el hem se coloca en una
hendidura entre las hélices E y F
• Los grupos propionatos (altamente polares
están en la superficie de la hemoglobina.
ESTRUCTURA TERCIARIA DE LA
HEMOGLOBINA
• El resto de los grupos están ubicados
hacia el interior de la molécula,
rodeados por residuos no polares a
excepción de dos histidinas
ESTRUCTURA TERCIARIA DE LA
HEMOGLOBINA
• El hierro se une la Hys F8 ( histidina
proximal)
• Al otro lado se encuentra la Hys E7
(histidina distal) donde se une el O2,
CO2 y CO
BOLSILLO DEL HEM
• Dos átomos de la Hystidina distal
(E7) poseen un contacto van der
Waal con la porfirina, tanto en el
estado desoxigenado como en el
oxigenado.
• La cadena lateral de la Hystidina no
permite la entrada de ligandos
polares
RESIDUOS EN CONTACTO
CON EL HEM
LADO DISTAL
Phe CD4
Hys E7
Leu G8
Val E11
Lys E10
LADO PROXIMAL
Val
Leu
Hys
Leu
Leu
FG5
FG3
F8
H19
F4
RESIDUOS EN CONTACTO
CON EL HEM
• El piso está formado por las hélices B,
GyH
• Los residuos hidrofóbicos en los
segmentos C y CD protegen la abertura
al impedir que el agua penetre.
RESIDUOS EN CONTACTO
CON EL HEM
• La Hys proximal, forma un puente de
hidrógeno con el COO de Leu F4 y el OH
de ser F5. Este puente y la cadena
lateral de Hys F8 le confieren mas
rigidez
• Tanto el hem a como el b, forman cerca
del 75 contactos con 16 residuos de
aminoácidos de cada bolsillo
HEM – GLOBINA
ESTRUCTURA CUATERNARIA
• Es la relacionada con el mantenimiento
de varias cadenas polipeptídicas unidas
dando lugar a proteínas complejas
ESTRUCTURA CUATERNARIA
DE LA HEMOGLOBINA
• En la deoxi hemoglobina, los
tetrámeros están unidos por enlaces
salinos, contactos hidrofóbicos y
puentes de hidrógeno
ESTRUCTURA CUATERNARIA
DE LA HEMOGLOBINA
Contactos a1- b1 (ó a2 – b2)
• Es el mas extenso:
• Involucra 32 residuos de aminoácidos
• Incluye 127 átomos
ESTRUCTURA CUATERNARIA
DE LA HEMOGLOBINA
Contactos a1- b1 ( ó a2 – b2)
• Se forman 4 puentes de hidrógeno
• Presenta un puente de hidrógeno
mediado por solvente
ESTRUCTURA CUATERNARIA
DE LA HEMOGLOBINA
Contactos a1 – b2 (ó a2 – b1)
• Es el menos extenso
• Involucra 27 residuos de aminoácidos
• Incluye 170 átomos
ESTRUCTURA CUATERNARIA DE
LA HEMOGLOBINA
Contactos a1 – b2 (ó a2 – b1)
• Se forman 6 puentes de hidrógeno
• Presenta 3 puentes de hidrógeno
mediados por solvente
ESTRUCTURA CUATERNARIA
DE LA HEMOGLOBINA
Movimientos de Hystidina y Hem
Transporte de Oxígeno
• Efecto cooperativo Heme-Heme
• pH – Efecto Bohr
• 2,3 DPG (Difosfoglicerato)
CURVA DE DISOCIACIÓN
DE LA HEMOGLOBINA
EFECTO BOHR
Unión del 2,3 – DPG al Tetrámero de
Deoxihemoglobina
• El 2,3 DPG es un fosfato sintetizado dentro del
GR según: [PO4-], pH y NADH
• El 2-3 DPG se une en la cavidad central entre
las dos cadenas b
• Los grupos fosfatos forman un puente salino
con los grupos b N amino terminal y el imidazol
de Hys b 143
2,3 – DPG
• El h de 2,3 - DPG estabiliza la forma T
(deoxigenada) de la hemoglobina por
entrecruzamiento de las dos subunidades b
globina.
• El h de 2,3 - DPG favorece la liberación de O2.
• El h de 2,3 – DPG sucede como respuesta a la
hipoxia ( anemia, altitud, disfunción
pulmonar,fumadores,etc)
Unión del 2,3 – DPG al Tetrámero de
Deoxihemoglobina
Modelo Perutz
pH disminuye
Efecto Cooperativo
Unión 2,3 DPG
Efecto Buffer
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Hemoglobina - Catedras Maria Cristina Vasquez | Just