HEMOGLOBINA Y HEMOGLOBINA Y MIOGLOBINAMIOGLOBINA

PROTEINAS GLOBULARESPROTEINAS GLOBULARES

HEMOGLOBINA Y MIOGLOBINAHEMOGLOBINA Y MIOGLOBINA

HemoproteinasHemoproteinas

Grupo especializado Grupo especializado de proteínas que de proteínas que contienen el grupo contienen el grupo prostético hemo.prostético hemo.

Funciones fisiológicas Funciones fisiológicas diferentes. diferentes.

GRUPO HEMO GRUPO HEMO (HEM)(HEM) Consta de un anillo de Consta de un anillo de

porfirina formado por 4 anillos porfirina formado por 4 anillos pirrol unidos mediante puentes pirrol unidos mediante puentes de metileno alfa con hierro en de metileno alfa con hierro en estado ferroso en el centro.estado ferroso en el centro.

El Ion ferroso tiene 6 El Ion ferroso tiene 6 electrones en la orbita externa electrones en la orbita externa que están disponibles para el que están disponibles para el enlace electrovalente.enlace electrovalente.

El átomo de hierro esta unido El átomo de hierro esta unido a los 4 nitrógenos en el centro a los 4 nitrógenos en el centro del anillo de porfirina ( tetra del anillo de porfirina ( tetra pirrol planar)pirrol planar)

Hay otros 2 enlaces Hay otros 2 enlaces coordinados disponibles uno coordinados disponibles uno en cada lado del hemo. en cada lado del hemo.

GRUPO HEMO GRUPO HEMO (HEM)(HEM)

Los dos enlaces Los dos enlaces coordinados disponibles:coordinados disponibles:

El quinto enlace de El quinto enlace de coordinación es para el coordinación es para el átomo de nitrógeno de un átomo de nitrógeno de un residuo de histidina.residuo de histidina.

El sexto sitio de enlace El sexto sitio de enlace

covalente entre el hierro y covalente entre el hierro y la cadena polipeptídica la cadena polipeptídica es capas de combinarse es capas de combinarse reversiblemente con el reversiblemente con el oxigeno. oxigeno.

HEMHEM

Todos los aminoácidos Todos los aminoácidos que interactúan con el que interactúan con el hem son apolares.hem son apolares.

La quinta posición de La quinta posición de coordinación del hierro se coordinación del hierro se une a un anillo de une a un anillo de histidina ( histidina histidina ( histidina proximal )proximal )

La sexta posición La sexta posición (histidina distal) estabiliza (histidina distal) estabiliza el lugar de unión del O2.el lugar de unión del O2.

MIOGLOBINAMIOGLOBINA

Concentración elevada en el Concentración elevada en el músculo esquelético y cardiaco músculo esquelético y cardiaco ( color rojizo)( color rojizo)

El O2 almacenado se libera El O2 almacenado se libera durante la falta de O2, útil en durante la falta de O2, útil en mitocondrias ( síntesis aeróbicas mitocondrias ( síntesis aeróbicas de ATP de ATP

Componente proteico globina: Componente proteico globina: Cadena única polipeptídica. Cadena única polipeptídica. 8 secciones de hélice alfa (A-H).8 secciones de hélice alfa (A-H).Forma hendidura que sierra casi Forma hendidura que sierra casi completo al grupo hem.completo al grupo hem.

El hemo libre afinidad elevada por El hemo libre afinidad elevada por el O2 se oxida de forma irreversible el O2 se oxida de forma irreversible para formar hematina (Fe 3+).para formar hematina (Fe 3+).

MIOGLOBINAMIOGLOBINA

Su papel fisiológico principal es el de facilitar la Su papel fisiológico principal es el de facilitar la difusión de oxigeno en el musculo(el tejido de mayor difusión de oxigeno en el musculo(el tejido de mayor respiración en condiciones de gran esfuerzo)respiración en condiciones de gran esfuerzo)

La mioglobina aumenta la solubilidad efectiva del La mioglobina aumenta la solubilidad efectiva del oxigeno en las células musculares y actúa como un oxigeno en las células musculares y actúa como un reservorio molecular para aumentar la velocidad de reservorio molecular para aumentar la velocidad de difusión del oxigenodifusión del oxigeno

Función de almacenamiento de oxigenoFunción de almacenamiento de oxigeno

HEMOGLOBINAHEMOGLOBINA Molécula esférica en los eritrocitosMolécula esférica en los eritrocitos

Transporta O2 desde los pulmones Transporta O2 desde los pulmones a los tejidos del cuerpo.a los tejidos del cuerpo.

Cuatro moléculas de hem y una Cuatro moléculas de hem y una molécula de globina forman una molécula de globina forman una molécula.molécula.

La globina contiene 4 sub. unidades La globina contiene 4 sub. unidades denominadas alfa y beta ( 4 denominadas alfa y beta ( 4 cadenas polipeptídicas).cadenas polipeptídicas).

Cada sub. unidad contiene un grupo Cada sub. unidad contiene un grupo hem que se une reversiblemente hem que se une reversiblemente con el O2.con el O2.

Una molécula se combina de modo Una molécula se combina de modo reversible con 4 moléculas de O2 reversible con 4 moléculas de O2

PASOS QUIMICOS BASICOS EN LA PASOS QUIMICOS BASICOS EN LA FORMACION DE LA HEMOGLOBINAFORMACION DE LA HEMOGLOBINA

HEMOGLOBINAHEMOGLOBINA

Hemoglobina del adulto (HbA)Hemoglobina del adulto (HbA)::A.A. HbA: dos cadenas alfa HbA: dos cadenas alfa

dos cadenas betados cadenas betaB.B. HbA2: dos cadenas delta HbA2: dos cadenas delta

(2%) dos cadenas alfa(2%) dos cadenas alfa

Hemoglobina fetal (HbF):Hemoglobina fetal (HbF):A.A. HbE (vida embrionaria): dos cadenas epsilon.HbE (vida embrionaria): dos cadenas epsilon.

dos cadenas alfa.dos cadenas alfa.B.B. HbF: dos cadenas gamma HbF: dos cadenas gamma

dos cadenas alfados cadenas alfa

HEMOGLOBINAHEMOGLOBINACAMBIOS COMPLEJOS DURANTE EL CAMBIOS COMPLEJOS DURANTE EL

DESARROLLODESARROLLO Las cadenas gamma Las cadenas gamma

afectan las relaciones afectan las relaciones fisicoquímicas fisicoquímicas aumentando la aumentando la afinidad por el O2.afinidad por el O2.

Los sistemas de Los sistemas de enzimas fosforilasas enzimas fosforilasas son menos activos en son menos activos en los glóbulos rojos que los glóbulos rojos que contienen HbF.contienen HbF.

HEMOGLOBINAHEMOGLOBINATRANSICION ALOSTERICATRANSICION ALOSTERICA

Hemoglobina unida al O2, Hemoglobina unida al O2, HbO2 ( oxihemoglobina): HbO2 ( oxihemoglobina): estado relajado (R)estado relajado (R)

Hemoglobina libre de O2 ; Hemoglobina libre de O2 ; desoxigenada, Hb desoxigenada, Hb (hemoglobina reducida): (hemoglobina reducida): estado tenso (T)estado tenso (T)

La hemoglobina se alterna La hemoglobina se alterna entre estas dos entre estas dos conformaciones estables.conformaciones estables.

En estado relajado, los En estado relajado, los puentes salinos y puentes salinos y determinados enlaces de determinados enlaces de hidrogeno se rompen al hidrogeno se rompen al deslizarse los dimeros uno deslizarse los dimeros uno sobre otro y girar 15°.sobre otro y girar 15°.

HEMOGLOBINA Y MIOGLOBINAHEMOGLOBINA Y MIOGLOBINACURVAS DE DISOCIACION CURVAS DE DISOCIACION

La curva de equilibrio La curva de equilibrio mide la afinidad por el O2 mide la afinidad por el O2

Forma sigmoidea para la Forma sigmoidea para la hemoglobina hemoglobina

La unión del primer O2 a La unión del primer O2 a la hemoglobina potencia la hemoglobina potencia la unión de otro O2 a la la unión de otro O2 a la misma molécula (unión misma molécula (unión cooperativa)cooperativa)

La curva de disociación La curva de disociación de la mioglobina es de la mioglobina es hiperbólica hiperbólica

( almacenamiento de O2)( almacenamiento de O2)

HEMOGLOBINAHEMOGLOBINAFACTORES QUE POTENCIAN LA DISOCIACION FACTORES QUE POTENCIAN LA DISOCIACION

DEL O2 DE LA HEMOGLOBINADEL O2 DE LA HEMOGLOBINAEstabilización de la Estabilización de la conformación conformación desoxihemoglobina:desoxihemoglobina:

Disminucion del pH Disminucion del pH Aumento del CO2: Aumento del CO2:

formando carbamatos o formando carbamatos o grupos: -NHCOO-grupos: -NHCOO-

Aumento del 2,3 Aumento del 2,3 bifosfoglicerato (BPG) bifosfoglicerato (BPG) deriva del glicerato-1,3 deriva del glicerato-1,3 bifosfato y se estimula bifosfato y se estimula por la hipoxia tisular por la hipoxia tisular

HEMOGLOBINAHEMOGLOBINAEFECTO BOHREFECTO BOHR

En los tejidos la En los tejidos la desoxihemoglobina desoxihemoglobina enlaza un protón por enlaza un protón por cada 2 moléculas de O2 cada 2 moléculas de O2 liberados liberados

En el pulmón la unión del En el pulmón la unión del O2 con la hemoglobina O2 con la hemoglobina impulsa la exhalación de impulsa la exhalación de CO2CO2

HEMOGLOBINAHEMOGLOBINATRANSPORTE DE CO2TRANSPORTE DE CO2

1.1. Carbamatos:Carbamatos:

CO2+Hb-NH3+ = 2H+Hb-NH-COO-CO2+Hb-NH3+ = 2H+Hb-NH-COO-

2.2. Bicarbonato:Bicarbonato:

CO2+H2O === H2CO3 === HCO3-+H+CO2+H2O === H2CO3 === HCO3-+H+

HEMOGLOBINAS MUTANTESHEMOGLOBINAS MUTANTESHEMOGLOBINOPATIASHEMOGLOBINOPATIAS

1.1. MetahemoglobinaMetahemoglobina• El hierro hemo es ferricoEl hierro hemo es ferrico• No puede enlazar ni transportar O2No puede enlazar ni transportar O2• Surge por la oxidación del FE 2+ a FE 3+ (sulfonamidas , hemoglobina M hereditaria, Surge por la oxidación del FE 2+ a FE 3+ (sulfonamidas , hemoglobina M hereditaria,

actividad reducida de la reductasa de metahemoglobina)actividad reducida de la reductasa de metahemoglobina)

2.2. Hemoglobina M Hemoglobina M • La histidina es sustituida por la tirosinaLa histidina es sustituida por la tirosina• El equilibrio R- T favorece el estado TEl equilibrio R- T favorece el estado T• Esta reducida la afinidad por el oxigenoEsta reducida la afinidad por el oxigeno

3.3. Hemoglobina SHemoglobina S• El aminoácido no polar valina ha sustituido residuo superficial polar Glu6 de la subunidad El aminoácido no polar valina ha sustituido residuo superficial polar Glu6 de la subunidad

beta formando un parche adhesivobeta formando un parche adhesivo• A PaO2 bajas , la desoxiHBS puede polimerizarse en fibras insolubles largasA PaO2 bajas , la desoxiHBS puede polimerizarse en fibras insolubles largas• Forma de hoz característico del eritrocitoForma de hoz característico del eritrocito• Vulnerable a la lisis en el bazoVulnerable a la lisis en el bazo

4.4. TalasemiasTalasemias• Resultan de la ausencia parcial o total de una o mas cadenas alfa o betaResultan de la ausencia parcial o total de una o mas cadenas alfa o beta• Mas de 750 mutaciones distintas Mas de 750 mutaciones distintas • Comunes ; talasemias alfa , talasemias beta , Comunes ; talasemias alfa , talasemias beta ,