Biología · Glosario

¿Qué es Alosterismo y cooperatividad?

Definición 7.9 Biología universitaria — tercer año · Capítulo 7 — Biología estructural de las proteínas

Una proteína es alostérica cuando la unión de un ligando en un sitio cambia la afinidad de otro, mediante un cambio de conformación transmitido a través de la molécula. Cuando los dos sitios unen el mismo ligando y el efecto es positivo, la unión es cooperativa: la saturación fraccionaria YY sube con la concentración de ligando como una sigmoide y no como una hipérbola, descrita empíricamente por la ecuación de Hill Y=[S]nH/(KnH+[S]nH)Y = [S]^{n_{H}}/(K^{n_{H}} + [S]^{n_{H}}) con un coeficiente de Hill nH>1n_{H} > 1 (hemoglobina: nH2.8n_{H} \approx 2.8 para sus cuatro sitios; mioglobina, con un solo sitio: nH=1n_{H} = 1). La hemoglobina existe en dos conformaciones cuaternarias, el estado T (tenso, de baja afinidad, favorecido cuando no hay oxígeno unido) y el estado R (relajado, de alta afinidad), y conmuta entre ellas como un todo; los protones, el dióxido de carbono y el 2,3-bisfosfoglicerato estabilizan el T y bajan así la afinidad — el efecto Bohr, por el que un tejido en trabajo, ácido y caliente, toma más oxígeno de la sangre.

Saturación de oxígeno de la hemoglobina calculada con la ecuación de Monod–Wyman–Changeux y los parámetros del ejemplo (rojo), frente a un transportador de un solo sitio con la misma presión de semisaturación (azul). Entre el pulmón y el músculo en trabajo, el transportador cooperativo descarga casi el doble.
Saturación de oxígeno de la hemoglobina calculada con la ecuación de Monod–Wyman–Changeux y los parámetros del ejemplo (rojo), frente a un transportador de un solo sitio con la misma presión de semisaturación (azul). Entre el pulmón y el músculo en trabajo, el transportador cooperativo descarga casi el doble.

Ejemplos

Ejemplo 7.11 (La hemoglobina en números)

Tómense n=4n = 4, KR=1mmHgK_{R} = 1\,\mathrm{mmHg}, c=0.01c = 0.01 (de modo que KT=100mmHgK_{T} = 100\,\mathrm{mmHg}) y L=3×105L = 3\times 10^{5}. A la presión parcial de oxígeno de la sangre arterial, 100mmHg100\,\mathrm{mmHg}, α=100\alpha = 100 y Y=0.97Y = 0.97; a 40mmHg40\,\mathrm{mmHg}, el valor venoso en reposo, Y=0.78Y = 0.78; a 26mmHg26\,\mathrm{mmHg}, Y=0.52Y = 0.52 — el modelo reproduce la presión de semisaturación de 26mmHg26\,\mathrm{mmHg} —; y a 20mmHg20\,\mathrm{mmHg}, en un músculo en ejercicio, Y=0.35Y = 0.35. Un transportador no cooperativo con la misma presión de semisaturación daría 100/126=0.79100/126 = 0.79 en los pulmones y 20/46=0.4320/46 = 0.43 en el músculo, y descargaría 0.360.36 de su capacidad allí donde la hemoglobina descarga 0.620.62. La cooperatividad es lo que produce un transportador que se carga del todo a una presión y se descarga casi del todo a una presión solo cinco veces menor.

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