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J. S
alga
do (U
VEG
–200
7-08
)
Proteínas Globulares: Hemoglobina. Proteínas
Fibrosas: Colágeno
Tema 3
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J. S
alga
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Proteínas Fibrosas y Proteínas Globulares
• Fibrosas– Forma alargada– Unidades repetidas de
un solo tipo de estructura secundaria
– Resistentes e insolubles– Función estructural
• Ejemplos– Colágeno (en tejido
conectivo de vertebrados)
– Queratina (en piel, pelo y uñas)
– Fibroína de la seda
• Globulares– Forma más o menos
esférica– Ricas en estructura
secundaria– Solubles, flexibles, y
dinámicas– Múltiples funciones
• Ejemplos– Hemoglobina– Inmunoglobulinas
(anticuerpos)– Enzimas
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Funcionalidad de las Proteínas Globulares
• La funcionalidad de las proteínas globulares depende de sus propiedades dinámicas– Flexibilidad
• No son estructuras rígidas• Su flexibilidad depende de un gran número de enlaces débiles
– Cambios conformacionales• Son pequeñas variaciones de su estructura terciaria• Sirven para regular su actividad
– Interacciones• Unión reversible de ligandos• Interacciones reversibles proteína-proteína• Se llevan a cabo mediante enlaces débiles
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Ejemplos de Proteínas Globulares: Hemoglobina y Mioglobina
• Mioglobina– Hemoproteína
monomérica– Función:
• Almacenamiento de O2en el músculo
• Hemoglobina– Hemoproteína
tetramérica• Cada cadena es muy
similar a la mioglobina– Función:
• Transporte de O2 y CO2entre los pulmones y los tejidos
Mioglobina
Hemoglobina
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El Sitio de Unión del Oxígeno
Fe2+
Desoxi-Hb Oxi-Hb
O2
Fe2+hemo
Hisproximal
Fe2+
Grupo hemoFe2+-protoporfirina IX
O2
Histidina distal
Histidina proximal
Cavidad hidrofóbica
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¿Cómo Funciona el Transporte de O2?
Y Y
YY
pO2
Eficiencia del transporte
Eficiencia del transporte
(Hemoglobina)
El transporte es eficaz si la saturación en los tejidos es mucho menor que en los pulmones
mala
buena(R)
(T)
La mayor eficacia se consigue con un comportamiento cooperativo (sigmoideo)
regular
Muy afín
Poco afín
Muy afín
Cooperatividad
pO2 pO2
pO2
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Origen Molecular de la Cooperatividad: Alosterismo
• Alosterismo– Influencia mutua entre
“sitios” distintos
• La unión de O2 en una subunidad provoca:
– Desplazamiento del Fe2+
en el plano del grupo hemo
– Cambio conformacionaltransmitido a las subunidades vecinas
– Transición T R• Aumento de la
afinidad en subunidades vecinas
Desoxihemoglobina
Oxihemoglobina
Interfase 1 1- 2 2
1
2 2
1
Transmi-sión del cambio a otras subunida-des
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Regulación Alostérica de la Hemoglobina
• Ión H+, CO2 y 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG)– Efectores alostéricos heterotrópicos
• Actúan como inhibidores– Estabilizan forma desoxi (T)– Disminuyen afinidad por el O2
• Facilitan liberación en los tejidos
– Acentúan cooperatividad• Mejoran la efectividad del transporte
• Permiten regulación fisiológica– Modulan la afinidad por el O2
• H+ y CO2 son transportados en sentido inverso al O2
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Ejemplo: Regulación Alostérica por el 2,3-BPG
• Compuesto iónico– Carga negativa
• Papel del 2,3-BPG– Se une sólo a las
formas T (desoxi)• Estabiliza las formas T• Dificulta la transición
T R• Inhibe la unión de O2
• Sin 2,3-BPG– Mucha afinidad por O2
– Poca cooperatividad• Baja eficiencia de
transporte
++
+
+ +
+
+
+
-
--
-
-
p50O2P50O2’
1
0,5
0
Y
pO2 (torr)
sin 2,3-BPG
con 2,3-BPG
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Variantes Moleculares de la Hemoglobina
• Ejemplo: Hemoglobina fetal– Cadenas en lugar
de • His143 sustituida por
Ser (sin carga +)• Menor afinidad por el
2,3-BPG• Mayor afinidad por
O2
– Transferencia de O2 desde la hemoglobina materna
++
+
+ +
+
+
+
-
--
-
-
Sustituido por Ser(sin carga +)
Hemoglobina 2 2
Eritrocitos maternos ( 2 2)
Eritrocitos del feto ( 2 2)
El O2 fluye desde la oxihemoglobina materna a la desoxihemoglobina del feto
Y
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El Colágeno
• Proteína más abundante de los vertebrados
• Red fibrosa de tropocolágeno• Tropocolágeno
–Abundancia de Pro y Gly• Secuencia G-X-Y
–X e Y suelen ser Pro e hidroxi-Pro–En Y también abunda hidroxi-Lys
–Triple hélice a derechas formada por tres hélices a izquierdas
• Enlaces de H interhélice• Gly, uno de cada tres residuos,
en la zona de empaquetamiento
• Entrecruzamiento de unidades de tropocolágeno
–Por derivados aldehído de Lys
Hélice triple de tropocolágeno
Tres hélices a izquierdas
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Aminoácidos Especiales en el Colágeno
Residuo4-hidroxiprolil
Residuo3-hidroxiprolil
Residuo5-hidroxilisil
• Residuos de Prolina y Lisina hidroxiladas– Proporcionan grupos formadores de enlaces de hidrógeno– Se forman por adición de hidroxilo
• Modificación enzimática post-traduccional• Catalizada por una prolilhidroxilasa (o lisilhidroxilasa) que
requiere ascorbato (vitamina C) como antioxidante
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