SISTEMA INMUNE, ORGANIZACIÓN E HISTORIA2015-II

ESTUDIANTE: Yanagui Ruiz, Naomi

GRUPO: 04B

DOCENTE:

Pedro Mercado

SEMANA 2. Historia Clínica N° 1 (Seminario I.1)

ANEMIA A CELULAS FALCIFORMES

Paciente varón de 12 años de edad, que refiere presentar crónicamente adinamia, astenia y dificultad para respirar ante cualquier esfuerzo físico. Presenta periódicamente crisis de dolor agudo en los huesos, tórax y abdomen que simulan incluso un cuadro de apendicitis.

El día de hoy acude al Hospital por presentar dolor toráxico intenso, y al examen físico se le encuentra FC: 120/minuto, FR: 24/minuto, Temp.: 36,8°C,

Al ser auscultada el área cardiaca se encuentra soplo sistólico y soplo diastólico. Los hallazgos de laboratorio son: Hemoglobina 6,20 g/dl Hematíes 3 450 000 x mm3 Reticulocitos 5%.

En el frotis de sangre periférica se encuentra anisocitosis, poiquilocitosis, células falciformes. Bilirrubina total: 6,00mg/dl, Bilirrubina directa: 1,00 mg/dl Electroforesis de hemoglobina: banda de hemoglobina S. Hemoglobina fetal: 4%

INTERPRETACIÓN:

Con todos los datos obtenidos de los diferentes análisis que se le han practicado al paciente podemos concluir que éste padece de un tipo de anemia, la que mas se acerca a todo este tipo de signos y síntomas es la anemia drepanocítica o falciforme.

En primer lugar podemos ver que la FC esta algo elevada de los valores normales (60-100/min), al igual que la FR que se ve elevada de su valor normal (12-18/min); la temperatura a diferencia se mantiene entre los valores normales.

Al darse la auscultación podemos ver que los valores en principio de la Hb se encuentran demasiado bajo, más de lo normal (13,8 . 17,2 g/dL) lo cual nos hace supones que la persona padece de anemia; luego al realizarse el conteo de los hematíes podemos ver que estos se encuentra en cantidades bajas al valor normal (4,0 – 5,5 millones/mm3); y por ultimo con respecto al valor de los reticulocitos, que viene a ser los globulos rojos inmaduros, al estar en cantidades muy elevadas a las normales (0,5 – 1,5%) podemos con ellos saber que esto nos indica que se genera nuevos globulos rojos inmaduros por lo cual podemos deducir que existe un daño en la médula ósea.

Por ultimo con respecto al examen de frotis realizado podemos concluir que tanto la bilirrubina directa como la total se encuentran en valores elevados a las normales (0-0,3mg/dL y 0,3 – 1,9mg/dL respectivamente) por ello se puede conocer que hay una gran muerte de los globulos rojos lo cual puede llegar a causas ictericia en la persona que lo padece, esto puede deberse debido a una eritoblastosis fetal o a una anemia hemolítica. Con respecto a la electroforesis de la Hb y dar como resultado una banda de Hb S que es una forma anormal de hemoglobina asociada con la anemia drepanocítica, en las personas con esta afección los glóbulos rojos algunas veces tienen una forma de luna creciente o falciforme, estas células se descomponen fácilmente o pueden obstruir pequeños vasos sanguíneos.Y los valores normales de la Hb fetal en los adultos su máximo valor llega a ser de 2%, todo lo contrario al caso que se nos presenta ya que posee un 4%, lo cual indica que no ha sido degradada correctamente los primeros años de vida, esta Hb F es la que se ve sustituida por la Hb A. Si la HbF se encuentra a niveles más altos que lo normal, es posible que signifique que usted tiene talasemia, leucemia mielógena o anemia de células falciformes.

Desarrollo:

1. A qué se denomina estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de una proteína.

Estructura primaria: Secuencia de aminoácidos en una cadena polipeptídica. Aminoácidos que establecen enlaces covalentes entre el grupo carboxilo de uno y el nitrógeno del grupo α-amina de otro. Enlace denominado peptídico, es de tipo amida y se produce por perdida de agua. Cuando se somete a una proteína a hidrolisis completa, quedan en libertad los aminoácidos constituyentes, lo cuales pueden ser identificados y calcular su cantidad determinada sin embargo debido a la gran cantidad de aminoácidos en una proteína promedio (600 aminoácidos), determinar la manera en la cual las unidades se disponen en la cadena es decir su ordenamiento o secuencia es muy difícil, sin embargo en la actualidad gracias a diferentes técnicas bioquímicas se han podido descubrir la secuencia exacta de polipéptidos a través de ingeniería genética.

Estructura secundaria: el plegado de segmentos de polipéptido cortos (3 a 30 residuos) y contiguos, hacia unidades ordenadas de manera geométrica. Disposición espacial regular, repetitiva, que adopta la cadena polipeptídica, generalmente mantenida por enlaces de hidrogeno. Se han propuesto dos tipos de estructuras periódicas, repetitivas, para las proteínas: las hélice α y la hoja plegada o lamina β.

Hélice α: La cadena se dispone en un enrollamiento sobre su eje central, como si estuviese envolviendo un cilindro. Una vuelta cubre una distancia de 0.54 nm a lo largo del eje y requiere 3.6 restos aminoacídicos. El giro se hace en el sentido de las agujas del reloj y por ello se dice que es dextrógira. Se mantiene por uniones de puente de hidrogeno. En la hélice el enlace de hidrogeno se da entre dos átomos electronegativos, en este caso el Hidrogeno unido al N de un resto amina es atraído por el Oxigeno de un grupo carbonilo, es decir cada grupo =CO puede formar este enlace con el grupo =NH del resto aminoacidicos situado cuatro lugares mas adelante en la cadena que cuando ésta ha dado una vuelta completa quedan vecinos. Aunque aisladamente este tipo de enlace sea débil, la existencia de gran cantidad de estos a través de toda la hélice hace muy estable la estructura. Existen ciertas condiciones que la estructura primaria debe cumplir para poder formar la hélice, como no contar con prolina pues el núcleo pirrolidina no puede rotar, por otra parte no pueden haber ciertos aminoácidos juntos como Arginina, Lisina y Acido Glutámico pues originan fuerzas electrostáticas que afectan disposición espacial de la cadena.

Lamina β: La cadena se encuentra más extendida que en la hélice α y cuando cadenas asi extendidas se aparean, pueden establecerse entre ellas puentes de H

entre grupos =NH de una con grupos =CO de otra, formando así estructuras laminares que presentan un plegamiento en zigzag. Si las cadenas apareadas tienen el mismo sentido (N-terminal C-terminal) se les llamas paralelas; si están en direcciones opuestas, son antiparalelas.

Al azar: El no poseer una estructura regular (hélice alfa o lamina beta) no quiere decir que la cadena siga una orientación imprevisible sino que tiende a adoptar una orientación espacial termodinámicamente más favorable. En el caso de una proteína globular no puede estar constituida en su totalidad por una hélice α, pues en este caso habría predominio de eje longitudinal y su forma correspondería a una proteína fibrosa es por esto que hay trozos de hélices α conectadas entre sí por trozos de disposición al azar.

Estructura terciaria: el montaje de unidades estructurales secundarias hacia unidades funcionales de mayor tamaño como polipéptido maduro y los dominios que lo componen. De acuerdo con la forma final se clasifica a las proteínas en globulares o fibrosas. En las proteínas fibrosas o fibrilares toda la molécula puede desplegarse en hélice o en lámina plegada. En cambio en las proteínas globulares, si bien pueden existir porciones de la cadena que adoptan ya sea hélice α o lamina β, son necesarios segmentos dispuestos al azar para permitir acodaduras y plegamientos indispensables para alcanzar la forma esferoidal.

Estructura cuaternaria: El número y tipos de unidades polipeptídica de proteínas oligoméricas y su disposición espacial. Las proteínas no están formadas por una sola cadena polipeptídica sino en muchos casos por más de una a esto llamamos proteínas oligoméricas en las cuales cada una de las cadenas representa una sub unidad. La estructura cuaternaria se refiere a la disposición espacial de las subunidades polipeptidicas constituyentes de esas moléculas compuestas. Las fuerzas responsables de mantener en posición a las diferentes subunidades son puentes de hidrogeno, atracciones electrostáticas, interacciones hidrofóbicas, puentes disulfuro entre cisteínas, etc.

2. ¿En qué tipo de enlaces se basan estas estructuras?

La estructura primaria de las proteínas está dada por el enlace peptídico. Es un enlace amido entre el grupo -carboxilo de un aminoácido y el grupo -amino del siguiente. Este enlace se forma por la deshidratación de los aminoácidos en cuestión. Esta reacción es también una reacción de condensación, que es muy común en los sistemas vivientes. Los enlaces peptídicos no se rompen con condiciones que afectan la estructura tridimensional de las proteínas como la variación en la temperatura, la presión, el pH o elevadas concentraciones de moléculas como el SDS (dodecil sulfato de sodio, un detergente), la urea o las sales de guanidinio. Los

enlaces peptídicos pueden romperse de manera no enzimática, al someter simultáneamente a la proteína a elevadas temperaturas y condiciones ácidas extremas.

En la estructura secundaria de las proteínas encontramos puentes de hidrógeno entre los átomos que forman el enlace peptídico. Éstos se forman entre átomos de oxígeno esqueletales y átomos de hidrógeno amida. Cuando el espaciamiento de los residuos de aminoácido que participan en un enlace de hidrógeno es regular se forma una hélice alfa. Cuando dos cadenas se unen por enlaces de hidrógeno que involucran residuos alternantes de cada cadena participante, se forma una lámina beta. Los enlaces de hidrógeno también toman parte en la formación de la estructura terciaria de las proteínas, a través de la interacción de los grupos R.

La estructura terciaria se realiza de manera que los aminoácidos apolares se sitúan hacia el interior y los polares hacia el exterior en medios acuosos. Esto provoca una estabilización por: 

Interacciones hidrofóbicas: Los aminoácidos con cadenas laterales no polares tienden a localizarse en el interior de la proteína, en donde se asocian con otras cadenas no polares, mientras que los aminoácidos polares suelen localizarse en la superficie de la proteína, para que la estructura resultante sea lo más estable posible.

Fuerzas de van der Waals: Pueden ser de atracción y repulsión que controlan el plegamiento de las proteínas. Las fuerzas de atracción de van der Waals implican las interacciones entre los dipolos inducidos que se presentan de fluctuaciones en las cargas de las densidades que ocurren entre los átomos adyacentes no–enlazados y no-cargados. Las fuerzas de repulsión de van der Waals implican las interacciones que ocurren cuando los átomos no-enlazados y no cargados se acercan pero no inducen dipolos. La repulsión es el resultado de la repulsión del electrón-electrón que ocurre mientras que dos nubes de electrones comienzan a traslaparse. Aunque las fuerzas de van der Waals son extremadamente débiles, en relación a otras fuerzas que gobiernan la conformación de la proteínas, es el gran número de tales interacciones que ocurren en las grandes moléculas de la proteína que hacen que estas fuerzas sean significativas al plegamiento de las proteínas.

Puentes disulfuro: Es un enlace covalente formado por dos grupos sulfidrilo (-SH), cada uno de ellos perteneciente a un residuo de cisteína, se unen de manera covalente para formar un residuo de cisteína. Los dos residuos que forman al puente, pueden estar separados por muchos aminoácidos en la secuencia o bien pueden pertenecer a diferentes cadenas polipeptídicas; el plegamiento de la(s) cadena(s) polipeptídicas, lleva a los residuos de cisteína a estar muy próximos, lo que permite la formación del enlace disulfuro

La estructura cuaternaria: Sus subunidades se asocian entre sí mediante interacciones no covalentes, como pueden ser puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas o puentes salinos. Anteriormente se ha explicado algunas de estas interacciones.

Un puente salino es una interacción iónica entre 2 atomos cargados (iones) que están formando parte de una proteína. Como en el caso de la hemoglobina el puente salino es entre H+ y O. Este puente es utilizado en la estabilización de la estructura secundaria y terciaria de las proteínas. En concreto hay 8 puentes salinos en cada subunidad de hemoglobina.

3. ¿Cuáles son las características estructurales de la hemoglobina?

-Estructura cuaternaria con 4 cadenas polipeptídicas: alfa, beta, gamma y delta.

-La hemoglobina A es una combinación de dos cadenas alfa y dos cadenas beta que tienen 141 y 146 residuos de aminoácidos respectivamente.

-Las dos cadenas de aminoácidos en cada uno de los dimeros están unidas por interacciones hidrofobicas, estos residuos de aminoácidos se encuentran en el interior de la molecula.

-Cada subunidad posee estructuras helicoidales y sitio para el hemo.

- El grupo prostético hemo está formado por un átomo de hierro en el centro del anillo tetrapirrolico que forman la protoporfirina III, esta molecula es la que se una al ion hierro 2 y forma el grupo hemo, cuando se encuentra el ion hierro 2, la hemoglobina si es capaz de atrapar el oxigeno, pero cuando el hierro se reduce a ion hierro 3 se convierte en metahemoglobina incapaz de captar el oxigeno. En total pueden transportar 4 moléculas de oxígeno cada molécula de hemoglobina.

4. ¿Cuál es la estructura NO proteica de la hemoglobina?

La estructura no proteica es el Grupo Hemo. Estructuralmente el grupo hemo está compuesto por un átomo de hierro y un anillo orgánico heterocíclico de gran tamaño denominado porfirina, es decir un tetrapirrol cíclico en el que los 4 anillos de pirrol están unidos por enlaces de metileno (=CH-) y en el centro de este anillo se encuentra el átomo de hierro. Aunque presenta cargas negativas que le confieren un extremo polar, el grupo hemo tiene propiedades apolares y es por tanto insoluble en agua por lo que se sitúa en una cavidad hidrofóbica dentro de las proteínas.

5. ¿Cuál es la función de la hemoglobina?

La hemoglobina se encuentra exclusivamente en las células rojas de la sangre, en donde se principal función es transportar al Oxígeno desde los pulmones hasta los capilares en los tejidos. La hemoglobina A, la principal en los adultos, está compuesta de cuatro cadenas polipeptídicas (dos cadenas alfa y dos beta) que se mantienen unidas por medio de interacciones no covalentes. Cada subunidad posee estructuras helicoidales y sitio para el hemo como se describió para la mioglobina. Aún así, la hemoglobina tetramérica es mas complicada estructural y funcionalmente que la mioglobina. Por ejemplo, la hemoglobina puede transportar CO2 desde los tejidos desde los tejidos hasta los pulmones y de manera inversa llevar Oxígeno a los tejidos desde los pulmones; además, las propiedades de unión de Oxígeno son reguladas en la hemoglobina por efectores alostéricos.

Estructura cuaternaria de la hemoglobina.  El tetrámero de la hemoglobina puede ser considerado de un dímero de dímeros (ab)1 y  (ab)2, los números denotan a cada uno de los dímeros. Las dos cadenas de aminoácidos en cada uno de los dímeros, se mantienen unidas por medio de interacciones hidrofóbicas. Los residuos de aminoácidos hidrofóbicos, se localizan no sólo en el interior de la molécula, sino en una región de superficie de la molécula que hace contacto con la otra subunidad para formar al dímero (ab).  Enlaces ionicos y puentes de Hidrógeno también ayudan a estabilizar a la unidad (ab). Por el contrario, los dos dímeros están unidos débilmente, por medio de enlaces polares, de tal suerte que pueden separarse uno del otro. Estas interacciones débiles dan origen a diferentes posiciones relativas en la desoxi y oxihemoglobina.  Forma T. La forma desoxi de la hemoglobina se denomina “T” o tensa. En esta conformación los dos dímeros (ab) interactúan por medio de una red de enlaces ionicos y puentes de Hidrógeno, que impiden el movimiento de las cadenas polipeptídicas. La forma T posee por tanto baja afinidad por el oxígeno.  Forma R.  La unión del oxígeno a la hemoglobina causa la ruptura de algunos de los enlaces ionicos y puentes de hidrógeno que existen entre el dímero (ab). Esto lleva a la estructura denominada “R” o relajada, en la cual el polipéptido posee mayor libertad de movimiento, de ahí que esta forma sea más afín por el Oxígeno.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Blanco A. Química Biológica, 8va ed., Editorial El Ateneo, Pág. 34-41. Teijón, José. Fundamentos de bioquímica estructural. 2da ed. Editorial

Tebar.2006. págs. 147-155 Devlin. Bioquímica: libro de texto con aplicaciones clínicas. Editorial

Reverte.4ta ed. Págs.112-119. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-888X2012000200005&script=sci_arttext