Bioquímica
La hemoglobina (Hb) es una proteína globular, que es el componente mayoritario de los eritrocitos maduros, y su función principal es la oxigenación de los tejidos. Esta función la realiza gracias a su capacidad para fijar reversiblemente el oxígeno molecular que, de esta forma, es transportado desde los pulmones (donde se halla a elevada concentración) hasta los tejidos. Asimismo, también contribuye al transporte del dióxido de carbono (CO2) desde los tejidos a los pulmones, y a la regulación del pH sanguíneo.
En condiciones normales aproximadamente el 97% del oxígeno que se transporta desde los pulmones a los tejidos es transportado en combinación química con la hemoglobina de los eritrocitos. El 3% restante se transporta en estado disuelto en el agua del plasma y de las células de la sangre. Así, en condiciones normales el oxígeno es transportado hacia los tejidos casi totalmente por la hemoglobina.
Los valores normales en sangre son de 13 – 18 g/ dl en el hombre y 12 – 16 g/ dl en la mujer.
La hemoglobina es una proteína con estructura cuaternaria, es decir, esta constituida por cuatro cadenas polipeptídicas: dos α y dos β (Hb Adulta- HbA); dos α y dos δ (Hb minoritaria adulta- HbA2- normal 2%); dos α y dos γ (Hb fetal- HbF).
En el feto humano, en un principio, no se sintetizan cadenas alfa ni beta, sino zeta (ζ ) y epsilon (ξ) (Hb Gower I). Al final del primer trimestre la subunidades α han reemplazado a las subunidades ζ (Hb Gower II) y las subunidades γ a los péptidos ξ. Por esto, la HbF tiene la composición α2γ2. Las subunidades β comienzan su síntesis en el tercer trimestre y no reemplazan a γ en su totalidad hasta algunas semanas después del nacimiento.
Las subunidades proteicas, al unirse entre ellas, forman una estructura globular conocida como estructura cuaternaria de la hemoglobina. Esta estructura dispone de cavidades en las que se alojan los grupos hemo, y en su región central delimitan un espacio para que el 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG), pueda realizar su función reguladora del transporte de oxígeno.
En condiciones normales aproximadamente el 97% del oxígeno que se transporta desde los pulmones a los tejidos es transportado en combinación química con la hemoglobina de los eritrocitos. El 3% restante se transporta en estado disuelto en el agua del plasma y de las células de la sangre. Así, en condiciones normales el oxígeno es transportado hacia los tejidos casi totalmente por la hemoglobina.
Los valores normales en sangre son de 13 – 18 g/ dl en el hombre y 12 – 16 g/ dl en la mujer.
Estructura
La hemoglobina es una proteína con estructura cuaternaria, es decir, esta constituida por cuatro cadenas polipeptídicas: dos α y dos β (Hb Adulta- HbA); dos α y dos δ (Hb minoritaria adulta- HbA2- normal 2%); dos α y dos γ (Hb fetal- HbF).
En el feto humano, en un principio, no se sintetizan cadenas alfa ni beta, sino zeta (ζ ) y epsilon (ξ) (Hb Gower I). Al final del primer trimestre la subunidades α han reemplazado a las subunidades ζ (Hb Gower II) y las subunidades γ a los péptidos ξ. Por esto, la HbF tiene la composición α2γ2. Las subunidades β comienzan su síntesis en el tercer trimestre y no reemplazan a γ en su totalidad hasta algunas semanas después del nacimiento.
Las cadenas polipeptídicas alfa
contienen 141 aminoácidos, las no alfa 146 (β γ δ ) y difieren en la secuencia
de aminoácidos. Se conoce desde hace décadas la estructura primaria de las
cuatro cadenas de Hb normales. La estructura secundaria es muy similar: La
cadena alfa contiene siete segmentos helicoidales
(A, B, C,
E, F, G y H) y la
cadena beta, ocho (incluye
la hélice D);
estas hélices están
conectadas' mediante segmentos
no helicoidales (interhelicoidales) que son 7 y se encuentran
designados con las letras de las dos
hélices en contacto.
Cada cadena α esta en contacto con las cadenas β, sin embargo, existen pocas interacciones entre las dos cadenas α o entre las dos cadenas β entre si.
Las cuatro cadenas polipeptídicas de la Hb contienen cada una un grupo prostético, el Hem, un tetrapirrol cíclico, que les proporciona el color rojo a los hematíes. Un grupo prostético es una porción no polipeptídica que forma parte de una proteína en su estado funcional.
El átomo de hierro se encuentra en estado de oxidación ferroso (+2) y puede formar 5 o 6 enlaces de coordinación dependiendo de la unión del oxigeno a la Hb (oxiHb, desoxiHb). Cuatro de estos enlaces se producen con los nitrógenos pirrólicos de la porfirina en un plano horizontal. El quinto enlace de coordinación se realiza con el nitrógeno del imidazol de una histidina denominada histidina proximal. Finalmente, el sexto enlace del átomo ferroso es con el O2, que además está unido a un segundo imidazol de una histidina denominada histidina distal. Tanto el quinto como el sexto enlace se encuentran en un plano perpendicular al plano del anillo de porfirina. La parte porfirínica del Hem se sitúa dentro de una bolsa hidrofóbica (formada por aminoacidos hidrofobicos) que se forma en cada una de las cadenas polipeptídicas que se localizan en las hélices B, C, E, F, G y H y en los segmentos interhelicoidales CD y FG.
Cada cadena α esta en contacto con las cadenas β, sin embargo, existen pocas interacciones entre las dos cadenas α o entre las dos cadenas β entre si.
Las cuatro cadenas polipeptídicas de la Hb contienen cada una un grupo prostético, el Hem, un tetrapirrol cíclico, que les proporciona el color rojo a los hematíes. Un grupo prostético es una porción no polipeptídica que forma parte de una proteína en su estado funcional.
El átomo de hierro se encuentra en estado de oxidación ferroso (+2) y puede formar 5 o 6 enlaces de coordinación dependiendo de la unión del oxigeno a la Hb (oxiHb, desoxiHb). Cuatro de estos enlaces se producen con los nitrógenos pirrólicos de la porfirina en un plano horizontal. El quinto enlace de coordinación se realiza con el nitrógeno del imidazol de una histidina denominada histidina proximal. Finalmente, el sexto enlace del átomo ferroso es con el O2, que además está unido a un segundo imidazol de una histidina denominada histidina distal. Tanto el quinto como el sexto enlace se encuentran en un plano perpendicular al plano del anillo de porfirina. La parte porfirínica del Hem se sitúa dentro de una bolsa hidrofóbica (formada por aminoacidos hidrofobicos) que se forma en cada una de las cadenas polipeptídicas que se localizan en las hélices B, C, E, F, G y H y en los segmentos interhelicoidales CD y FG.
Las subunidades proteicas, al unirse entre ellas, forman una estructura globular conocida como estructura cuaternaria de la hemoglobina. Esta estructura dispone de cavidades en las que se alojan los grupos hemo, y en su región central delimitan un espacio para que el 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG), pueda realizar su función reguladora del transporte de oxígeno.
Referencias:
- Hershel Raff, PhD. Michael Levitzky, PhD. |; “Fisiología médica: Un enfoque por aparatos y sistemas.“; Editorial McGraw-HILL LANGE; Español, 2013.
- Sans-Sabrafen J., Besses Raebel C., Vives Corrons J. L.; " Hematologia Clinica "; Quinta edicion; Editorial Elsevier.
- Guyton C. G. y Hall J. E.; "Tratado de fisiologia medica" ;Doceava edicion; Editorial Elsevier.
- K. Murray Robert; “Harper: Bioquímica ilustrada”; 28va Edición; Editorial McGraw-HILL LANGE.
No hay comentarios:
Publicar un comentario