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Emoglobina: Struttura, Legame Ossigeno, Regolazione Allosterica e Varianti

L'emoglobina (Hb) è la metalloproteina contenente ferro che trasporta l'ossigeno nei globuli rossi (eritrociti) dei vertebrati. Fornisce ossigeno dalle superfici respiratorie (polmoni/branchie) ai tessuti per la respirazione aerobica e facilita il ritorno dell'anidride carbonica.

Struttura Molecolare

  • Proteina tetramerica: Quattro catene globiniche (2α + 2β in HbA adulto), ciascuna ripiegata in un globin fold con tasca eme
  • Gruppi eme: Quattro anelli porfirinici, ciascuno che coordina un ferro ferroso (Fe²⁺) che lega una molecola O₂
  • Capacità totale: Una molecola Hb lega fino a 4 molecole O₂
  • Peso molecolare: ~64.500 Da

Legame Ossigeno e Cooperatività

  • Legame cooperativo: Il legame di O₂ a un eme aumenta l'affinità dei siti rimanenti – curva di dissociazione O₂ sigmoidale
  • Stato T (teso): Conformazione deossi a bassa affinità
  • Stato R (rilassato): Conformazione ossi ad alta affinità
  • P₅₀: Pressione parziale al 50% saturazione (~26–27 mmHg per Hb adulto)

Regolatori Allosterici (Modulano Affinità O₂)

  • H⁺ (effetto Bohr): pH più basso (↑H⁺) diminuisce affinità → favorisce rilascio O₂ in tessuti metabolicamente attivi
  • CO₂: Forma gruppi carbamminici su globina; abbassa pH → diminuisce affinità
  • 2,3-BPG (2,3-bisfosfoglicerato): Lega cavità centrale deossi-Hb; stabilizza stato T → diminuisce affinità. Elevato in ipossia, anemia, gravidanza
  • Temperatura: ↑Temperatura diminuisce affinità (febbre aumenta rilascio O₂)
  • Ioni cloruro

Varianti dell'Emoglobina

  • HbA (α₂β₂): ~97% emoglobina adulta
  • HbA₂ (α₂δ₂): ~2–3% adulta
  • HbF (α₂γ₂): Emoglobina fetale; affinità O₂ più alta (basso legame 2,3-BPG)
  • HbS (α₂β₂⁶ᵛᵃˡ): Anemia falciforme; polimerizza quando deossigenata
  • HbC, HbE, talassemie: Altre varianti clinicamente significative

Rilevanza Clinica

  • Anemia: Bassa concentrazione Hb → ridotta capacità trasporto O₂
  • Ossimetria: Misura SpO₂ (saturazione funzionale); non rileva intossicazione CO o metaemoglobinemia
  • Emoglobina glicata (HbA1c): Riflette controllo glicemico 3 mesi nel diabete