EMOGLOBINA : TRASPORTO
DELL’OSSIGENO.
La transizione dalla vita anaerobica alla vita aerobica rese
disponibile una grande riserva di energia.
In presenza di O2 è possibile estrarre dal glucoso una quantità di
energia 18 volte maggiore, ed è possibile usare come fonte di
energia anche lipidi e protidi.
I vertebrati hanno selezionato dei meccanismi per rifornire in
modo adeguato tutte le cellule di O2 :
-- Un sistema circolatorio, indispensabile per organismi di
dimensioni maggiori di un mm3.
-- Molecole trasportatrici di ossigeno che permettono di
aumentare la solubilità nell’acqua del gas (1 l di H2O solubilizza
5 ml di O2 , 1 l di sangue 250 ml) e di ridurre la produzione dei
radicali liberi dell’ossigeno,molto dannosi per tutte le molecole
biologiche.
CROMOPROTEINE
- Emoglobina
- mioglobina
- citocromi
- enzimi eminici
MIOGLOBINA ED EMOGLOBINA SONO
PROTEINE CONIUGATE COSTITUITE
DA UNA PARTE PROTEICA (GLOBINA) E
DA UN GRUPPO PROSTETICO
(FERROPROTOEME) CHE E’
ALLOGGIATO IN UNA TASCA DELLA
GLOBINA E CHE LEGA
REVERSIBILMENTE L’OSSIGENO
LA MIOGLOBINA E’ UNA PROTEINA
MONOMERICA COSTITUITA DA UNA
SINGOLA CATENA POLIPEPTIDICA
LEGATA AD UN SINGOLO GRUPPO
EME
L’EMOGLOBINA E’ UNA PROTEINA
TETRAMERICA COSTITUITA DA
QUATTRO CATENE POLIPEPTIDICHE
CIASCUNA LEGATA AD UN GRUPPO
EME
LA MIOGLOBINA E’ COSTITUITA DA UNA CATENA DI
153 AMMINOACIDI (STRUTTURA PRIMARIA) CHE SI
SVILUPPA NELLO SPAZIO FORMANDO OTTO ELICHE
(STRUTTURA SUPERSECONDARIA) ORGANIZZATE IN
UN UNICO DOMINIO (STRUTTURA TERZIARIA)
L’EMOGLOBINA HA UNA STRUTTURA QUATERNARIA.
CONTIENE 4 CATENE GLOBINICHE: 2  (CON 141
AMMINOACIDICI) RIPIEGATE IN 7 REGIONI AD ELICA) E 2  (CON 146 AMMINOACIDI) RIPIEGATE IN 8
REGIONI AD -ELICA). A CIASCUNA CATENA
GLOBINICA E’ LEGATO UN FERROPROTOEME
IL GRUPPO EME ORIGINA DALLA PORFINA
IL FERROPROTOEME DERIVA DALLA PROTOPORFIRINA IX
L’OSSIGENO SI LEGA REVERSIBILMENTE AL
FERRO DELL’EME
Il Fe (allo stato ferroso)
forma sei legami di
coordinazione:
4 con gli N dell’anello
porfirinico
Il 5° con l’His F8
Il 6° con l’O2
COMPLESSO
DELL’EME NELLA
MIOGLOBINA
STRUTTURA DELLA MIOGLOBINA
Le strutture della mioglobina, delle catene  e di tutte le catene
delle Hb di tutti i vertebrati sono molto simili nella struttura terziaria,
anche se le strutture primarie sono differenti:
LA CONFORMAZIONE E’ RESPONSABILE DELLA FUNZIONE
RUOLO DELLA GLOBINA
Crea un ambiente idrofobico che impedisce l’ossidazione del
Fe++ a Fe+++;
His E7 (distale) diminuisce l’affinità del CO da 25.000 volte
maggiore dell’O2 a solo 210 volte
Deossi Hb
L’Hb è un
tetramero 
Ossi Hb
Durante la vita si susseguono diverse emoglobine
Emoglobine embrionali
Hb
Emoglobina fetale
HbF 
Emoglobine dell’adulto
HbA 
HbA2dell’emoglobina
totale)
L’Hb è un tetramero in cui ogni subunità ha una
struttura tutta ad -elica.
I contatti tra le subunità - sono di due tipi:
-- Le associazioni e sono contatti
estesi ed importanti per l’impacchettamento
delle subunità (non si modificano quando l’Hb
lega l’O2).
-- Le regioni di contatto e sono
chiamate regioni di scorrimento
Ponti salini tra subunità differenti della Hb. Sono interazioni
elettrostatiche, non covalenti, che vengono rotte in seguito
all’ossigenazione.
Curve di saturazione della Mb e della Hb
p50 Hb = 26 torr
p50 Mb = 2,8 torr
pO2 = pressione parziale di O2
YO2 = saturazione frazionale
EFFETTO COOPERATIVO
Il legame dell’effettore alle subunità non
avviene in maniera indipendente perché
l’affinità dei singoli protomeri verso lo stesso
effettore può essere diversa (aumentata o
diminuita) in relazione allo stato della
conformazione quaternaria dell’enzima.
L’effetto cooperativo deriva dalle interazioni tra
protomeri.
EFFETTO COOPERATIVO POSITIVO
L’affinità dell’oligomero verso l’effettore
aumenta quando una o più subunità
dell’oligomero stesso hanno già legato l’effettore.
EFFETTO COOPERATIVO NEGATIVO
L’affinità dell’oligomero verso l’effettore
diminuisce quando una o più subunità
dell’oligomero stesso hanno già legato
l’effettore.
La maggior parte degli enzimi allosterici sono
regolati dallo stesso substrato con effetto
omotropico positivo, cooperativo positivo.
Modifiche conformazionali dell’Hb
conseguenti all’ossigenazione
Blu forma T deossiHb
Rossa forma R ossiHb
Movimenti dell’interfaccia
durante la transizione T R
MODELLO SIMMETRICO
DI MONOD
MODELLO SEQUENZIALE
DI KOSHLAND
EFFETTORI ALLOSTERICI
NEGATIVI
-pH
-CO2
-2,3 bisfosfoglicerato
EFFETTO BOHR
L’affinità dell’Hb per l’O2 aumenta all’aumentare
del pH.
TRASPORTO CO2
Ruolo dell’Hb
nel trasporto
della CO2
Effetto del BPG e della CO2 sulla
curva di dissociazione dell’Hb
Il BPG è presente
nel sangue alla
stessa [Molare]
della Hb.
In assenza di BPG
la p50 dell’Hb è 1
torr. In presenza di
BPG sale a 26 torr.
Quindi abbassa
l’affinità dell’Hb di
26 volte.
L’EMOGLOBINA FETALE CONTIENE DUE
CATENE  E DUE CATENE 
LE CATENE  LEGANO IL
2,3-DIFOSFOGLICERATO MENO
SALDAMENTE DELLE DUE CATENE 
CINETICA DI OSSIGENAZIONE
DELL’EMOGLOBINA FETALE
EMOGLOBINA S
ANEMIA A CELLULE FALCIFORMI
L’EMOGLOBINA S DIFFERISCE
DALL’EMOGLOBINA NORMALE
PERCHE’ NELLE CATENE  (IN
POSIZIONE 6) AL POSTO DELL’ACIDO
GLUTAMMICO E’ PRESENTE LA
VALINA
La polimerizzazione della HbS attraverso le interazioni
tra le catene laterali idrofobiche delle Val in posizione
6 e le tasche idrofobiche nei ripiegamenti EF delle
catene  in molecole adiacenti di Hb
Ossi HbA Deossi HbA Ossi HbS Deossi HbS
La deossiHbS polimerizza
formando dei filamenti
FORMAZIONE DI FIBRE DI DEOSSIEMOGLOBINA
A CAUSA DELLA VALINA MUTATA
FORMAZIONE DI FIBRE DI DEOSSIEMOGLOBINA
ERITROCITI NORMALI
ERITROCITI A FALCE