Biometales en proteinas Biometales en proteinas transportadoras y transportadoras y

almacenadoras de Oalmacenadoras de O22

Roberto Cao MilanRoberto Cao Milan

Principales transportadores de OPrincipales transportadores de O22

Hemeritrina (Hr): presente en algunos Hemeritrina (Hr): presente en algunos anelidos no segmentadosanelidos no segmentados

Hemocianina (Hc): presente en algunos Hemocianina (Hc): presente en algunos moluscos y artropodosmoluscos y artropodos

Hemoglobina (Hb): presente en la mayoria Hemoglobina (Hb): presente en la mayoria de los animales desde los insectos hasta de los animales desde los insectos hasta los mamiferos. los mamiferos.

Caracteristicas del centro activo Caracteristicas del centro activo

Hemocianina: su centro de coordinacion Hemocianina: su centro de coordinacion estestá á formado por dos atomos de cobre formado por dos atomos de cobre unidos entre si y cada uno coordinados a unidos entre si y cada uno coordinados a otros tres residuos de histidina de la otros tres residuos de histidina de la proteínaproteínaHemeritrina: su centro activo esta formado Hemeritrina: su centro activo esta formado por dos átomos de hierro unidos por un por dos átomos de hierro unidos por un átomo de oxígeno y dos residuos acidos átomo de oxígeno y dos residuos acidos de aspargina y glutaminade aspargina y glutamina

Hemoglobina: Formado por un anillo Hemoglobina: Formado por un anillo porfirínico con un centro de Fe (II) que porfirínico con un centro de Fe (II) que posee como quinto ligando un residuo de posee como quinto ligando un residuo de histidina (grupo Hemo)histidina (grupo Hemo)

Características del centro activo Características del centro activo

Transporte y almacenamiento de OTransporte y almacenamiento de O22

Se produce por al coordinacion de O2 a Se produce por al coordinacion de O2 a los complejos de Fe (II) formando aductos.los complejos de Fe (II) formando aductos.

Transporte y almacenamiento de OTransporte y almacenamiento de O22

Mioglobina Mioglobina

0,4 A

2,04 ACabe Fe II bajo spin

Fe III bajo spin

Hypotesis de weis: al coordinarse el O2 al Hypotesis de weis: al coordinarse el O2 al Fe II se produce la transferencia de carga, Fe II se produce la transferencia de carga, oxidandose a Fe III de menor radio que oxidandose a Fe III de menor radio que puede incluirse dentro del anillo puede incluirse dentro del anillo porfirínico.porfirínico.Pauling y Coryell: la coordinación Pauling y Coryell: la coordinación mantiene el estado de oxidacion pero mantiene el estado de oxidacion pero origina un transito de spin, formandose un origina un transito de spin, formandose un complejo de bajo spin que reduce el complejo de bajo spin que reduce el tamaño del centro de hierro y puede tamaño del centro de hierro y puede incorporarse al anillo porfirínicoincorporarse al anillo porfirínico

Cual es la importancia de el resto Cual es la importancia de el resto de la mioglobinade la mioglobina

Bloquea la entrada de Bloquea la entrada de sustancias al centro sustancias al centro porfirínico. El Oporfirínico. El O22 solo solo puede entrar cuando la puede entrar cuando la el residuo de histidina 64 el residuo de histidina 64 se retire, y una vez se retire, y una vez coordinado se produce coordinado se produce el enlace O-O- - - H-N-el enlace O-O- - - H-N-his64 que estabiliza la his64 que estabiliza la unión del Ounión del O22 al mental. al mental.

Impide en cierta medida la entrada de CO Impide en cierta medida la entrada de CO a la protoporfirinaa la protoporfirina

Afinidad CO por el grupo Hemo = 25000 afinidad del O2

Mientras que con el grupo hemo es tan solo 250 veces

Impedimento esterico: para perimitir la linealidad del Impedimento esterico: para perimitir la linealidad del enlace Fe-CO la proteina debe desplazar los enlace Fe-CO la proteina debe desplazar los residuos de aminoacidos y por tanto consumir residuos de aminoacidos y por tanto consumir energiaenergiaEstudios mecanico cuanticos revelaron que la Estudios mecanico cuanticos revelaron que la densidad de carga en el oxigeno terminal del ligando densidad de carga en el oxigeno terminal del ligando O2 es mayor que el del CO por lo que la interaccion O2 es mayor que el del CO por lo que la interaccion O-O- -H-N-his64 se ve favorecida respecto a CO- -H-O-O- -H-N-his64 se ve favorecida respecto a CO- -H-N-his64N-his64

La principal funcion de la globina es La principal funcion de la globina es impedir oxidacion irreversible de la Mb-Oimpedir oxidacion irreversible de la Mb-O22

o Hb-Oo Hb-O22. Este proceso depende del pH:. Este proceso depende del pH:

pH= 9 pH= 9 tt1/21/2 = 3.3 dias = 3.3 dias

pH= 7 pH= 7 tt1/21/2 =11 horas =11 horas

pH= 5 pH= 5 tt1/21/2 < 30 min < 30 min

MbFe(II)OMbFe(II)O22 + H + H22O + HO + H++ MbFe(III)HMbFe(III)H22O + HOO + HO22

Puede ser reducida a MbFe(II)O2 MbFe(II)O2 ++ a travez de la metamioglobina reductasa

[MbO2] [MbO2] ..

[Mb] + [MbO2][Mb] + [MbO2]

[MbO2] [MbO2] ..

[Mb] [MbO2][Mb] [MbO2]

..

1 - 1 - KP(O2)=

Ecuacion de Hill

Mb+ OMb+ O22 MbOMbO22

HemoglobinaHemoglobina

Formada por cuatro unidades parecidas a Formada por cuatro unidades parecidas a la miglobina, la miglobina, 2; que se disponen 2; que se disponen en el espacio de manera simétrica en en el espacio de manera simétrica en torno a un hueco central ocupados por torno a un hueco central ocupados por moleculas de agua. moleculas de agua. Cada subunidad esta unida a las otras por Cada subunidad esta unida a las otras por interacciones electrostáticas (puentes interacciones electrostáticas (puentes salinos) siendo las interacciones mas salinos) siendo las interacciones mas fuertes fuertes yy2 respectivamente.2 respectivamente.

(2H+)Hb + O2 + 60 H2O [Hb(O2)4] + 2H+

La coordinacion de O2 se ve afectada por el pH (efecto Bohr), además de por la presencia de CO2 y H2C(PO4

2-)COO-

(aloterismo heterogéneo).

La Hb no se comporta como 4 Mb La Hb no se comporta como 4 Mb independientes sino que se manifiestan independientes sino que se manifiestan cooperandocooperando

..

1 - 1 - KPn(O2)= 2 < n < 3 Ecuacion de Hill

Hemoglobina Hemoglobina

Forma tensa (T) Forma relajada (R)

Tiene una afinidad por O2 menor que la Mb (predomina la forma desoxi)

Tiene una afinidad por O2 similar a la Mb

La escasa afinidad de T por O2 se debe a impedimentos estericos

Provoca el giro de de 15o respecto a que representa una traslación de 0.8 A lo que afecta los puentes de hidrógenos y salinos

Se desprende H+ al medio.

Al coordinarse dos moléculas de O2 la Hb adopta la configuración R

El CO2 es secuestrado en forma de carbamatos

R-NH2 + CO2 RN(H)COO- + H+