Estructura y Función de la Hemoglobina

16  12  Descargar (0)

Texto completo

(1)

ALEJANDRA ITZEL MARTINEZ ABADIA

ALEJANDRA ITZEL MARTINEZ ABADIA

HEMATOLOGÍA

HEMATOLOGÍA

Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. Septiembre 2012

Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. Septiembre 2012

(2)

La Hemoglobina es una proteína

La Hemoglobina es una proteína

globular, que se encuentra en

globular, que se encuentra en

grandes cantidades dentro de los

grandes cantidades dentro de los

glóbulos

rojos

y

es

de

vital

glóbulos

rojos

y

es

de

vital

importancia fisiológica, para el aporte

importancia fisiológica, para el aporte

normal de oxigeno a los tejidos.

(3)

Transporte de Oxígeno

Transporte de Oxígeno

desde los pulmones hacia

desde los pulmones hacia

los tejidos de todo el

los tejidos de todo el

cuerpo; y del transporte de

cuerpo; y del transporte de

CO2

de

los

tejidos

CO2

de

los

tejidos

periféricos

hasta

los

periféricos

hasta

los

pulmones

para

ser 

pulmones

para

ser 

excretados.

excretados.

La

La

hemoglobina

hemoglobina

se

se

enlaza al CO2 en los

enlaza al CO2 en los

tejidos después de liberar 

tejidos después de liberar 

oxígeno, y transporta el

oxígeno, y transporta el

15% del total de CO2

15% del total de CO2

transportado en la sangre.

transportado en la sangre.

También

También

tiene

tiene

una

una

función como Buffer, ya

función como Buffer, ya

que se enlaza a dos

que se enlaza a dos

protones por cada cuatro

protones por cada cuatro

moléculas

de

oxígeno

moléculas

de

oxígeno

liberadas, por lo tanto

liberadas, por lo tanto

contribuye

al

contribuye

al

mantenimiento de un pH

mantenimiento de un pH

(4)

Cuando se encuentra con

Cuando se encuentra con

el

oxigeno

forma

un

el

oxigeno

forma

un

compuesto quimico llamado

compuesto quimico llamado

OXIHEMOGLOBINA

OXIHEMOGLOBINA

que

que

lleva al oxigeno hasta los

lleva al oxigeno hasta los

tejidos. Ahi en los tejidos se

tejidos. Ahi en los tejidos se

vuelca a la sangre otro gas

vuelca a la sangre otro gas

el dioxido de carbono, que

el dioxido de carbono, que

en parte se combina con la

en parte se combina con la

hemoglobina

y

forma

hemoglobina

y

forma

CARBOHEMOGLOBINA

CARBOHEMOGLOBINA

,,

cuando

este

compuesto

cuando

este

compuesto

llega a los pulmones, se

llega a los pulmones, se

desdobla, el dioxido de

desdobla, el dioxido de

carbono se expulsa y vuelve

carbono se expulsa y vuelve

a formarse

(5)

Es una heteroproteína

Es una heteroproteína

de

masa

de

masa

molecular 64.000 g/mol

molecular 64.000 g/mol

(64 kDa), de color 

(64 kDa), de color 

rojo característico,

rojo característico,

Es

Es

una

una

proteína

proteína

tetrámera.

tetrámera.

La

La

hemoglobina

hemoglobina

presente en los adultos

presente en los adultos

(HbA)

tiene

dos

(HbA)

tiene

dos

cadenas

cadenas

α

α

y

y

dos

dos

cadenas

cadenas β

β..

La cadena

La cadena α

y una secuencia específica, mientras que

y una secuencia específica, mientras que

α consiste de 141 aminoácidos

consiste de 141 aminoácidos

la cadena

la cadena β

β consiste de 146 aminoácidos

consiste de 146 aminoácidos

con una estructura primaria diferente.

con una estructura primaria diferente.

Estas cadenas son codificadas por genes

Estas cadenas son codificadas por genes

diferentes y tienen estructuras primarias

diferentes y tienen estructuras primarias

diferentes.

(6)

Los genes

Los genes

αα

y

y β

β son

son

independientes y se ubican

independientes y se ubican

en cromosomas distintos.

en cromosomas distintos.

 

El

El

αα

se localiza en el

se localiza en el

brazo corto del

brazo corto del

y contiene

y contiene

además los codificadores

además los codificadores

de la

de la

.

.

El

El

se localiza en el

se localiza en el

brazo corto del

brazo corto del

e incluye a

e incluye a

los genes de las

los genes de las

γγ

δ

(7)

Cada cadena polipeptidica está

Cada cadena polipeptidica está

unida a un grupo prostético

unida a un grupo prostético

(hemo), el cual esta formado por 

(hemo), el cual esta formado por 

un atomo de hierro en el centro

un atomo de hierro en el centro

del anillo tetrapirrolico que

del anillo tetrapirrolico que

forman la protoporfirina III, esta

forman la protoporfirina III, esta

molecula es la que se una al ion

molecula es la que se una al ion

hierro 2 y forma el grupo hemo.

hierro 2 y forma el grupo hemo.

Cuando se encuentra el ion

Cuando se encuentra el ion

hierro 2, la hemoglobina si es

hierro 2, la hemoglobina si es

capaz de atrapar el oxigeno,

capaz de atrapar el oxigeno,

pero cuando el hierro se reduce

pero cuando el hierro se reduce

a ion hierro 3 se convierte en

a ion hierro 3 se convierte en

metahemoglobina incapaz de

metahemoglobina incapaz de

captar el oxigeno.

captar el oxigeno.

 

(8)

El

El

grupo

grupo

hemo

hemo

está

está

localizado entre dos hélices

localizado entre dos hélices

de la cadena de la globina y

de la cadena de la globina y

a su vez está protegido por 

a su vez está protegido por 

un residuo de valina.

un residuo de valina.

Los grupos vinilo no polares

Los grupos vinilo no polares

del

grupo

hemo

se

del

grupo

hemo

se

encuentran en el interior 

encuentran en el interior 

hidrofóbico

del

hoyuelo,

hidrofóbico

del

hoyuelo,

mientras que los grupos

mientras que los grupos

profirina polares cargados

profirina polares cargados

se encuentran orientados

se encuentran orientados

hacia la superficie hidrofílica

hacia la superficie hidrofílica

de la subunidad.

(9)

 Se encuentran residuos de histidinaSe encuentran residuos de histidina

de las cadenas polipeptídicas, que se de las cadenas polipeptídicas, que se enlazan al átomo de hierro y se enlazan al átomo de hierro y se designan como

designan como

HISTIDINAS

HISTIDINAS

PROXIMALES

PROXIMALES

, , ya ya que que estánestán presentes cerca al grupo hemo. presentes cerca al grupo hemo. Mientras que la

Mientras que la

HISTIDINA DISTAL

HISTIDINA DISTAL

se encuentra lejos del grupo hemo. se encuentra lejos del grupo hemo.

 El átomo de hierro se encuentra enEl átomo de hierro se encuentra en

el centro del anillo de profirina y tiene el centro del anillo de profirina y tiene seis valencias. El hierro está unido al seis valencias. El hierro está unido al nitrógeno de los cuatro anillos de nitrógeno de los cuatro anillos de pirol por cuatro de sus valencias, su pirol por cuatro de sus valencias, su quinta valencia se une al nitrógeno quinta valencia se une al nitrógeno de la histidina proximal y la sexta de la histidina proximal y la sexta está ocupada por la hisitidina distal o está ocupada por la hisitidina distal o por oxígeno.

(10)

El grupo hemo le da a la

El grupo hemo le da a la

hemoglobina su

hemoglobina su

característica del color rojo,

característica del color rojo,

que cuando interactua con

que cuando interactua con

el oxigeno toma un color 

el oxigeno toma un color 

rojo intenso que es el caso

rojo intenso que es el caso

de la sangre arterial que

de la sangre arterial que

transporta sangre

transporta sangre

oxigenada; y cuando no

oxigenada; y cuando no

interacciona con el oxigeno

interacciona con el oxigeno

toma un color rojo ladrillo,

toma un color rojo ladrillo,

mas oscuro, que es lo que

mas oscuro, que es lo que

ocurre con la sangre venosa

ocurre con la sangre venosa

que transporta sangre

que transporta sangre

desoxigenada.

(11)

 En el feto humano, en unEn el feto humano, en un

principio, no se sintetizan principio, no se sintetizan cadenas

cadenas αα nini ββ, sino zeta (, sino zeta ( )) yy epsilon (

epsilon ( ) () (Hb Gower I).Hb Gower I).

  Al final  Al final del del primer primer trimestre trimestre lala

subunidades

subunidades αα han reemplazadohan reemplazado a las subunidades

a las subunidades ζζ (Hb Gower (Hb Gower  II) y las subunidades

II) y las subunidades γγ a losa los péptidos

péptidos ξξ..

 Por esto, la HbF tiene laPor esto, la HbF tiene la

composición

composición αα

yy

γγ

 Las subunidadesLas subunidades ββ comienzan sucomienzan su

síntesis en el tercer trimestre y síntesis en el tercer trimestre y no reemplazan a

no reemplazan a γγ en suen su totalidad hasta algunas semanas totalidad hasta algunas semanas después del nacimiento.

después del nacimiento.

Dos cadenas

Dos cadenas

α

α

Dos cadenas

Dos cadenas

β

β

Hb adulta

Hb adulta

(HbA)

(HbA)

Dos cadenas

Dos cadenas

α

α

Dos cadenas

Dos cadenas

δ

δ

Forma Forma minoritaria minoritaria de Hb adulta de Hb adulta •

Dos cadenas

Dos cadenas

α

α

Dos cadenas

Dos cadenas

γγ

Hb Fetal

(12)

Se puede estudiar las propiedades del enlace entre el

Se puede estudiar las propiedades del enlace entre el

oxígeno y la hemoglobina a partir de la curva de enlace de

oxígeno y la hemoglobina a partir de la curva de enlace de

oxígeno, la cual presenta la saturación fraccional, respecto a

oxígeno, la cual presenta la saturación fraccional, respecto a

la concentración del mismo.

la concentración del mismo.

La saturación fraccional, Y, se define como el número de

La saturación fraccional, Y, se define como el número de

sitios de enlace saturados con oxígeno respecto al número

sitios de enlace saturados con oxígeno respecto al número

total de sitios de enlace posibles en una molécula de

total de sitios de enlace posibles en una molécula de

hemoglobina. El valor de Y puede ir desde 0 (todos los sitios

hemoglobina. El valor de Y puede ir desde 0 (todos los sitios

de enlace están sin oxígeno) hasta 1 (todos los sitios de

de enlace están sin oxígeno) hasta 1 (todos los sitios de

enlace están enlazados con oxígeno).

enlace están enlazados con oxígeno).

La concentración de oxígeno se mide en presión parcial,

La concentración de oxígeno se mide en presión parcial,

pO2.

pO2.

(13)

 La curva de enlace La curva de enlace de la hemoglobinade la hemoglobina

es

es sigmoidea , esto sugiere que elsigmoidea , esto sugiere que el enlace de oxígeno a un sitio de enlace de oxígeno a un sitio de

enlace, aumenta la probabilidad de enlace, aumenta la probabilidad de que se enlace otro oxígeno a un sitio que se enlace otro oxígeno a un sitio de enlace vacío. Así mismo la

de enlace vacío. Así mismo la

liberación de oxígeno de un sitio de liberación de oxígeno de un sitio de enlace facilita la liberación de oxígeno enlace facilita la liberación de oxígeno de otros sitios de enlace.

de otros sitios de enlace.

 A este comportamiento se le llamaA este comportamiento se le llama

cooperativo,

cooperativo, porque las reaccionesporque las reacciones de enlace en sitios de enlace

de enlace en sitios de enlace

individuales en cada molécula de individuales en cada molécula de hemoglobina están relacionadas e hemoglobina están relacionadas e influyen directamente en las

influyen directamente en las

reacciones de enlace de los otros reacciones de enlace de los otros sitios de enlace de cada molécula. sitios de enlace de cada molécula.

(14)

•• También hemoglobina del adulto o hemoglobina normal, representaTambién hemoglobina del adulto o hemoglobina normal, representa aproximadamente el 97% de la hemoglobina degradada en el adulto, formada aproximadamente el 97% de la hemoglobina degradada en el adulto, formada por dos globinas alfa y dos globinas beta.

por dos globinas alfa y dos globinas beta. Hemogl

Hemoglobina obina A A o o HbAHbA

•• Representa menos del 2,5% de la hemoglobina después del nacimiento,Representa menos del 2,5% de la hemoglobina después del nacimiento, formada por dos globinas alfa y dos globinas delta, que aumenta de forma formada por dos globinas alfa y dos globinas delta, que aumenta de forma importante en la beta-talasemia, al no poder sintetizar globinas beta.

importante en la beta-talasemia, al no poder sintetizar globinas beta. Hemoglobina A2

Hemoglobina A2

•• Hemoglobina alterada genéticamente presente en la Anemia de CélulasHemoglobina alterada genéticamente presente en la Anemia de Células Falciformes. Afecta predominantemente a la población afroamericana y Falciformes. Afecta predominantemente a la población afroamericana y amerindia.

amerindia. •

• Hemoglobina S:Hemoglobina S:

•• Hemoglobina característica del feto.Hemoglobina característica del feto. •

• Hemoglobina FHemoglobina F

•• Representa la hemoglobina que se encuentra unida al oxígeno normalmenteRepresenta la hemoglobina que se encuentra unida al oxígeno normalmente Oxihemoglobina

(15)

•• Hemoglobina con grupo hemo con hierro en estado férrico, Fe (III). Este tipo deHemoglobina con grupo hemo con hierro en estado férrico, Fe (III). Este tipo de hemoglobina no se une al oxígeno. Se produce por una enfermedad congénita en la hemoglobina no se une al oxígeno. Se produce por una enfermedad congénita en la cual hay deficiencia de metahemoglobina reductasa, la cual mantiene el hierro como cual hay deficiencia de metahemoglobina reductasa, la cual mantiene el hierro como Fe(III).

Fe(III).

Metahemoglobina :

Metahemoglobina :

•• Hemoglobina unida al COHemoglobina unida al CO22 después del intercambio gaseoso entre los glóbulos rojos ydespués del intercambio gaseoso entre los glóbulos rojos y los tejidos (Hb+CO

los tejidos (Hb+CO22 ).). Carbaminohemoglobina

Carbaminohemoglobina

•• Hemoglobina resultante de la unión con el CO. Es letal en grandes concentracionesHemoglobina resultante de la unión con el CO. Es letal en grandes concentraciones (40%). El CO presenta una afinidad 200 veces mayor que el Oxígeno por la Hb (40%). El CO presenta una afinidad 200 veces mayor que el Oxígeno por la Hb desplazándolo a este fácilmente produciendo hipoxia tisular, pero con una coloración desplazándolo a este fácilmente produciendo hipoxia tisular, pero con una coloración cutánea normal (produce coloración sanguínea fuert

cutánea normal (produce coloración sanguínea fuert emente roja) (Hb+CO).emente roja) (Hb+CO). Carboxihemoglobina

Carboxihemoglobina

•• Aunque  Aunque se se encuentranormalmente presente encuentranormalmente presente en en sangre sangre en en bajos bajos niveles, niveles, en en patologíaspatologías como la diabetes se ve aumentada. Resulta de la unión de la Hb con carbohidratos como la diabetes se ve aumentada. Resulta de la unión de la Hb con carbohidratos libres unidos a cadenas carbonadas con funciones ácidas en el carbono 3 y 4.

libres unidos a cadenas carbonadas con funciones ácidas en el carbono 3 y 4. •

• Hemoglobina glucosilada:Hemoglobina glucosilada:

También hay hemogloblinas de los tipos: Gower 1, Gower 2 y

También hay hemogloblinas de los tipos: Gower 1, Gower 2 y

Portland. Estas sólo están presentes en el embrión.

(16)

Como ya se ha mencionado la hemoglobina

Como ya se ha mencionado la hemoglobina

es el transportador de O2, CO2 y H+

es el transportador de O2, CO2 y H+

Se sabe que por cada litro de sangre hay 150

Se sabe que por cada litro de sangre hay 150

gramos de Hb, y que cada gramo de Hb

gramos de Hb, y que cada gramo de Hb

disuelve 1.34 ml de O2, en total se

disuelve 1.34 ml de O2, en total se

transportan 200 ml de O2 por litro

transportan 200 ml de O2 por litro de sangre.

de sangre.

Esto es, 87 veces más de lo que el plasma

Esto es, 87 veces más de lo que el plasma

solo podría transportar. Sin un transportador

solo podría transportar. Sin un transportador

de

de O2

O2 como

como la

la Hb,

Hb, la

la sangre

sangre tendría

tendría que

que

circular 87 veces más rápido para satisfacer

circular 87 veces más rápido para satisfacer

las necesidades corporales.

Figure

Actualización...

Referencias

Actualización...