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3colageno Mioglobina y Hemoglobina
3colageno Mioglobina y Hemoglobina
3colageno Mioglobina y Hemoglobina
Nombres:
Bioquímica
GUlA ES ESTUDIO
El colágeno, proteína constituyente de los tejidos conjuntivos, como la piel, los tendones y
el hueso, es la proteína más abundante del organismo. Se caracteriza principalmente por su
notable resistencia: una fibra de 1 mm de diámetro puede soportar una carga de 10 a 40 kg.
El colágeno está constituido por un conjunto de tres cadenas polipeptídicas (1.000
aminoácidos por cadena), agrupadas en una estructura helicoidal.
Las fibras de colágeno forman estructuras que resisten las fuerzas de tracción. Su diámetro
en los diferentes tejidos es muy variable y su organización también; en la piel de
los mamíferos están organizadas como cestos de mimbre, lo que permite la oposición a las
tracciones ejercidas desde múltiples direcciones. En los tendones lo están en haces
paralelos que se alinean a lo largo del eje principal de tracción. En el tejido óseo adulto y en
la córnea se disponen en láminas delgadas y superpuestas, paralelas entre sí, mientras las
fibras forman ángulo recto con las de las capas adyacentes.
Las células interactúan con la matriz extracelular tanto mecánica como químicamente, lo
que produce notables efectos sobre la arquitectura tisular. Así, distintas fuerzas actúan
sobre las fibrillas de colágeno que se han secretado, ejerciendo tracciones y
desplazamientos sobre ellas, lo que provoca su compactación y su estiramiento.
Se biosintetiza a partir de la lisina por medio de una lisil hidroxilasa. La forma más común
es el estereoisómero (5R) encontrado en el colágeno. Sin embargo, recientemente la
proteína JMJD6 ha demostrado ser una lisil hidroxilasa que modifica un factor de splicing
del ARN produciendo el estereoisómero (5S). Adicionalmente en E. coli hay al menos una
lisina N-hidroxilasa identificada, llamada IucD.
El colágeno está formado por proteínas, cada una de las proteínas que forman parte del
colágeno tienen el nombre de tropocolágeno. Las moléculas de tropocolágeno están
formadas por tres cadenas polipeptídicas que se enrollan entre si y estas tres están unidas
unas a otras mediante enlaces covalentes. Cada una de las moléculas de tropocolágeno que
forman parte del colágeno está unido de tal manera que la fibra de colágeno tenga
continuidad. Cada una de las moléculas de tropocolágeno está formado por tres cadenas
polipeptídicas (sucesión de aminoácidos unidos entre sí).
La pequeña cadena lateral de la glicina (átomo de hidrógeno) se dispone hacia el interior, lo
que permite la asociación compacta de las tres cadenas polipeptídicas en la hélice
triple, característica y exclusiva del colágeno, que es la que le otorga sus características
diferenciales de solidez, rigidez y resistencia.
5. Que es el procolágeno, en que se diferencia del tropocolágeno.
6. En qué forma se disponen las moléculas de tropocolágeno para formar las fibras
de colágeno, qué papel desempeña la procolágeno peptidasa en el control de la
formación de estas fibras, enumere los tipos de enlace cruzados que refuerzan la
estructura de las fibras de colágeno y explique el mecanismo de su formación.
Las moléculas de tropocolágeno para formar las fibras de colágeno , son tres de cadenas
alfa (no hélices alfa) se ensamblan para formar una molécula de procolágeno en forma de
triple espiral que se secreta al espacio extracelular donde se transforma en tropocolágeno,
un colágeno ya maduro. Este monómero mide alrededor de 300 nanómetros de largo y 1,4
nm de diámetro.
Las fibras de colágeno forman estructuras que resisten las fuerzas de tracción. Su diámetro
en los diferentes tejidos es muy variable y su organización también; en la piel de los
mamíferos están organizadas como cestos de mimbre, lo que permite la oposición a las
tracciones ejercidas desde múltiples direcciones. En los tendones lo están en haces
paralelos que se alinean a lo largo del eje principal de tracción. En el tejido óseo adulto y en
la córnea se disponen en láminas delgadas y superpuestas, paralelas entre sí, mientras las
fibras forman ángulo recto con las de las capas adyacentes.
Las células interactúan con la matriz extracelular tanto mecánica como químicamente, lo
que produce notables efectos sobre la arquitectura tisular. Así, distintas fuerzas actúan
sobre las fibrillas de colágeno que se han secretado, ejerciendo tracciones y
desplazamientos sobre ellas, lo que provoca su compactación y su estiramiento.
La mioglobina (Mb) está formada por una única cadena polipeptídica y un grupo prostético,
denominado grupo hemo. La molécula de la mioglobina tiene una masa molecular de unos
17,200 Da, y está constituida por 153 aminoácidos. Es una proteína muy compacta, con
muy poco espacio en su interior. La mayor parte de la cadena polipeptídica presenta
conformación α- hélice, repartida en ocho segmentos helicoidales dextrógiros, cada uno de
los cuales se designa con una letra. Los segmentos no helicoidales, entre hélices
consecutivas, se designan con las letras de ambas hélices. En cuanto a su composición en
aminoácidos, el interior proteico está constituido por residuos no polares, a excepción de
dos histidinas, mientras que en el exterior de la proteína se disponen tanto residuos polares
como no polares.
10. Señale las características que tiene el agujero o bolsillo donde se sitúa el grupo
hemo en la molécula de la hemoglobina e indique el efecto que tiene ese ambiente
sobre el estado de oxidación del átomo de hierro y su unión al oxígeno
El grupo hemo se localiza en una hendidura apolar de la molécula, dispuesto de tal forma
que sus cadenas laterales de propionato, que son muy polares, quedan hacia el exterior de la
proteína, y queda rodeado por residuos apolares, a excepción de las dos histidinas, la His
F8, que está unida a la quinta posición de coordinación del hierro del hemo, y la His E7 o
distal, que se sitúa próxima a la sexta posición de coordinación del hierro del hemo (donde
se une el oxígeno), pero sin interaccionar directamente con ella. Esta disposición del grupo
hemo en un nicho apolar permite que el hierro del hemo no se oxide, manteniéndose en su
espetado de ion ferroso, que es el que puede unir oxigeno reversiblemente.
11. Qué efecto tienen la estructura primaria de la mioglobina y el grupo hemo sobre la
estructura tridimensional de esta proteína. Como se puede demostrar este efecto.
La hemoglobina es una proteína tetrámera, que consta de cuatro cadenas polipeptídicas con
estructuras primarias diferentes. La hemoglobina presente en los adultos (HbA) tiene dos
cadenas α y dos cadenas β. La cadena α consta de 141 aminoácidos y una secuencia
específica, mientras que la cadena β consiste de 146 aminoácidos con una estructura
primaria diferente. Estas cadenas son codificadas por genes diferentes y tienen estructuras
primarias diferentes. En el caso de las cadenas δ y γ de otros tipos de hemoglobina humana,
como la hemoglobina fetal (HbF) es muy similar a la cadena β. La estructura tetrámera de
los tipos comunes de hemoglobina humana son las siguientes: HbA1 tiene α2β2, HbF tiene
α2γ2 y HbA2 (tipo menos común en los adultos) tiene α2δ2.Las cadenas α y β de la
hemoglobina tienen un 75 % de hélices alfa como estructura secundaria, con 7 y 8
segmentos respectivamente. Cada cadena polipeptídica de la hemoglobina está unida a un
grupo hemo para formar una subunidad. Las cuatro subunidades de la hemoglobina en su
estructura cuaternaria forman un tetraedro. Y sus subunidades se unen entre ellas por
puentes de sal, que estabilizan su estructura.
El grupo hemo está localizado en una cavidad entre dos hélices de la cadena de la globina y
a su vez está protegido por un residuo de valina. Los grupos vinilo no polares del grupo
hemo se encuentran en el interior hidrofóbico de la cavidad, mientras que los grupos
porfirina polares cargados se encuentran orientados hacia la superficie hidrofílica de la
subunidad.También se encuentran residuos de histidina de las cadenas polipeptídicas, que
se enlazan al átomo de hierro y se designan como histidinas proximales, ya que están
presentes cerca del grupo hemo, mientras que la histidina distal se encuentra lejos del grupo
hemo.El átomo de hierro se encuentra en el centro del anillo de porfirina y tiene seis
valencias. El hierro está unido al nitrógeno de los cuatro anillos de pirol por cuatro de sus
valencias, su quinta valencia se une al nitrógeno de la histidina proximal y la sexta está
ocupada por la hisitidina distal o por dioxígeno.Se puede estudiar las propiedades del
enlace entre el dioxígeno y la hemoglobina a partir de la curva de enlace del dioxígeno, la
cual presenta la saturación fraccional, respecto a la concentración del mismo. La saturación
fraccional, Y, se define como el número de sitios de enlace saturados con dioxígeno
respecto al número total de sitios de enlace posibles en una molécula de hemoglobina. El
valor de Y puede ir desde 0 (todos los sitios de enlace están sin dioxígeno) hasta 1 (todos
los sitios de enlace están enlazados con dioxígeno). La concentración de dioxígeno se mide
en presión parcial, pO2.
La hemoglobina está formada por cuatro cadenas polipeptídicas, iguales dos a dos, cada
una de las cuales lleva unido un grupo hemo, y que están unidas por interacciones no
covalentes.
La hemoglobina A2 está formada por dos cadenas de globinas alfa y dos cadenas de
globinas delta, que aumenta de forma importante en la beta-talasemia, al no poder sintetizar
globinas beta.
La hemoglobina A es la sustancia en los glóbulos rojos que transporta el oxígeno. Los tipos
más comunes de la hemoglobina normal son: Hemoglobina A.
14. Enumere las características más importantes de la estructura cuaternaria de la
hemoglobina.
En la deoxi hemoglobina, los tetrámeros están unidos por enlaces salinos, contactos
hidrofóbicos y puentes de hidrógeno.