HEMOGLOBINAHEMOGLOBINA

• Es el principal componente de los eritrocitos.

• Es la proteína responsable del transporte eficaz de los gases O2 y CO2

• La concentración de Hemoglobina se define como la cantidad del pigmento presente en 100 ml de sangre. • Valor de referencia es:

- en el hombre: 15.4gr% - en la mujer: 13.8gr%

• A concentraciones normales de Hb, el total del volumen sanguíneo transporta 210 ml de O2,es decir que cada gramo de Hb es capaz de transportar 1.34 ml de O2.

• Sus variaciones fisiológicas concuerdan más o menos con las descriptas para el número de eritocitos.

• Estructura común a todos los mamíferos.

• Lugar de síntesis: eritrocitos.

• Es una proteína conjugada oligomérica constituida por 4 subunidades.

• PM aproximado: 68.000.

• Formada por dos componentes:1. Grupo HEMO: derivado porfirínico que contiene el

átomo de Fe indispensable para el transporte de O2,constituye el núcleo prostético .

2. GLOBINA:proteína conjugada oligomérica formada por 4 subunidades, cada una unida a un grupo HEMO.

ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINAESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA

COMPONENTES DE LA HEMOGLOBINACOMPONENTES DE LA HEMOGLOBINA

1. GRUPO HEMO:1. GRUPO HEMO: es un derivado porfirínico que contiene un átomo de Fe (elemento clave en el transporte de O2). Este grupo constituye el núcleo prostético (porción no proteica sin la cual la proteína no tendría actividad)

2. GLOBINA:2. GLOBINA: proteína conjugada oligomérica constituida por 4 subunidades, cada subunidad contiene un grupo HEMO unida a la cadena polipeptídica.

CARACTERÍSTICAS DEL GRUPO HEMO:CARACTERÍSTICAS DEL GRUPO HEMO:

• Constituye el 4% de la molécula de Hemoglobina.

• Es una estructura heterocíclica llamada protoporfirina IX (por ser la 9º de una serie de estructuras isoméricas)

• Contiene un átomo de Fe ligado por uniones covalentes a sus átomos de N centrales, es decir que es una metalo-porfirina o ferro-porfirina.

• Cada molécula de Hb contiene 4 grupos HEMO unidos cada uno a una diferente cadena polipeptídica de la globina.

PORFIRINA:

• Compuesto cíclico tetrapirrólico con 4 núcleos pirrólicos unidos entre sí por puentes de meteno ( =CH -) que se designan como a, b, d,g.

• Los núcleos pirrólicos se denominan I, II, III y IV.

• Los H de sustitución en los núcleos se numerandel 1 al 8.

• Si los H 1 al 8 de los núcleos se reemplazan:- 4 metilos (CH3) en 1,2,5,8.- 2 vinilos (-CH=CH2-) en 3,4- 2 ac. Propiónicos (CH2-CH2-COOH) en 6,7

M

MM

M

V

VP

P

I

II

III

IV

GRUPO HEMO: GRUPO HEMO: es una ferro-porfirina (combinación del Fe con la PORFIRINA)es una ferro-porfirina (combinación del Fe con la PORFIRINA)

Transparencia 1

Estructura química del grupo HEMO donde se muestra la unión con el O2 y la globina.

Fig 22-9. Ganong. Pag 456

CARACTERISTICAS DE LA PORCIÓN GLOBINACARACTERISTICAS DE LA PORCIÓN GLOBINA

• Es una proteína conjugada oligomérica.• Representa el 96% de la molécula de Hb. • Está formada por 4 subunidades de PM cercano a 17.000. • Cada subunidad está constituida por un grupo HEMO y una cadena

polipeptídica.

• En todas las especies las cadenas polipeptídicas aparecen como dos pares idénticos, dos alfa y dos no-alfa (β, γ o δ).

- En el hombre adulto normal predomina la Hb A que tiene 2 cadenas polipeptídicas alfa y dos beta (a2,b2). - Existen normalmente otras Hb en menor cantidad como la HbA2 con dos cadenas alfa y dos delta (a2,d2). - La Hb fetal presenta dos alfa y dos gama (a2,γ2). - La Hb glicosilada es un derivado de la HbA que presenta glucosa fijada al AA Valina terminal en cada cadena beta

(marcador para el seguimiento de los diabéticos)

ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINAESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA

Transparencia 2

Fig. 22-1. Estructura de la Hemoglobina

Best y Taylor (pag. 323)

EFECTO COOPERATIVO DE LA MOLÉCULA DE HbEFECTO COOPERATIVO DE LA MOLÉCULA DE Hb

• Cuando el O2 se une a un grupo Hemo se produce en la molécula de Hb un cambio conformacional que facilitará la unión del O2 a los 3 grupos hemo restantes o a la inversa: en los tejidos, la liberación de una molécula de O2 de uno de los grupos hemo facilita la liberación de los restantes.

• La molécula de Hb pasa por dos conformaciones espaciales diferentes con distinta afinidad por el O2:

- Conformación tensa (T): la Hb desoxigenada presenta una unión electrostática firme entre las cadenas de la globina, - Conformación relajada (R): la unión de una molécula de O2

a uno de los hemo rompe esas uniones electrostáticas aumentando la afinidad por el O2 unas 500 veces.

• La mioglobina siempre presenta gran afinidad por el O2 lo que determina su avidez por el mismo cuando está presente.

EFECTO COOPERATIVO DE LAEFECTO COOPERATIVO DE LA HEMOGLOBINAHEMOGLOBINA

Transparencia 3

Fig. 22-2.

A. Curva de disociación de la oxihemoglobina

B. Estados tenso (T) y relajado ® de la estructura cuaternaria de la Hb.

Best y Taylor. (pag. 323)

REACCIONES DE LA HEMOGLOBINA:REACCIONES DE LA HEMOGLOBINA:

• Con O2 (oxígeno): oxihemoglobina

• Oxidación de la Hemoglobina: metahemoglobina

• Con CO (monóxido de carbono): Carboxihemoglobina

• Con CO2 (dióxido de carbono): carbo hemoglobina

REACCIÓN CON OREACCIÓN CON O2 2 →→ Oxihemoglobina Oxihemoglobina

• El Fe de la molécula de Hb se encuentra en estado Fe+2 (ferroso) y no cambia por unión al O2. Se produce oxigenación pero no oxidación de la Hb.

• Si se produjera oxidación el Fe+2 (ferroso) pasaría al estado Fe+3 (férrico),en esas condiciones la molécula de Hb es incapaz de transportar O2.

• En condiciones normales cada átomo de Fe puede fijar una molécula de O2:

cada molécula de Hb. puede transportar 4 moléculas de O2.cada molécula de Hb. puede transportar 4 moléculas de O2.• La formación de oxihemoglobina es una reacción reversible lo que

permite la captación y liberación de O2 según la presión parcial de O2.

• Esta reacción depende de: el pH, la temperatura y la concentración de 2,3difosfoglicerato.

REACCIÓN CON COREACCIÓN CON CO2 2 →→ Carbo hemoglobina Carbo hemoglobina

• Esta unión no se lleva a cabo con el grupo HEMO sino con la globina de la molécula de Hemoglobina.

• Se producen compuestos carbámicos (carbamatos).

• De esta manera, una vez que la Hb ha liberado el O2 en los tejidos

es capaz de captar el CO2 producido por el metabolismo celular y transportarlo a los pulmones para su eliminación al exterior.

• Reacción:

Hb.NH2 + CO2 → Hb.NH.COO- + H+

OXIDACIÓN DE LA HB OXIDACIÓN DE LA HB →→ Metahemoglobina Metahemoglobina

• El Fe+2 de la Hb sufre normalmente procesos de oxidación a Fe+3 (metahemoglobina) que no transporta O2 afectando diariamente a un 3% del total de la Hb.

• El GR precisa de un mecanismo que reconvierta la metaHb en Hb: sistema enzimático NADH-metalohemoglobina reductasa.

• Alteraciones: - falla congénita de este sistema enzimático metalohemoglobinemia hereditaria. - alteraciones genéticas en la molécula de Hb.- drogas vasodilatadorasdel tipo del nitroprusiato de sodio.

• Cantidades de methemoglobina mayores del 15% producen una coloración azulada de la piel y mucosas.

REACCIÓN CON REACCIÓN CON CO CO →→ CarboxihemoglobinaCarboxihemoglobina

• La Hb también puede combinarse con el monóxido de carbono (CO), resultante de procesos de combustión incompleta, ya que tiene por él mayor afinidad que por el mismo O2 de modo que lo desplaza de su unión con el Fe.

• Peligro de intoxicación con CO:

- Si el porcentaje de carboxihemoglobina es del 30% aparecen cefaleas y vómitos, - Si es de 50% hay peligro de vida,- Si es de 60-70% se produce muerte por asfixia.

SÍNTESIS DE HEMOGLOBINASÍNTESIS DE HEMOGLOBINA

LOCALIZACIÓN:LOCALIZACIÓN: orgános eritropoyéticos en células eritrocíticas principalmente y escasamente en reticulocitos circulantes.

SÍNTESIS DEL HEMO:SÍNTESIS DEL HEMO: se necesita no solo para Hb sino para citocromos, catalasas y peroxidasas.

• sustrato: glicina y succinil-CoA.

• Fe+2 llega desde el plasma (transferrina), atraviesa la membrana del GR en desarrollo y es captado la sideroglobulina. Es incorporado al HEMO ya sintetizado.

• Los GR nucleados tienen depósitos Fe+2 en gránulos de ferritina. SÍNTESIS DE SÍNTESIS DE GLOBINA:retículo endoplásmico rugoso de

células de los tejidos eritropoyéticos

METABOLISMO DEL HIERROMETABOLISMO DEL HIERRO

• Cada gramo de Hemoglobina contiene 3,4 mg de Fe la reserva sanguínea es de 50 mg.

• Las pérdidas renales, por sudoración y digestivas son menores que 1 mg el déficit de Fe se genera más por pérdidas sanguíneas que por problemas nutricionales.

• Sin embargo en los niños pequeños y en las embrazadas la ingestión adicional de Fe es fundamental para cubrir las necesidades de síntesis.

• La absorción de Fe estará regulada por la magnitud de la eritropoyesis, el estado de los depósitos de reserva y la cantidad de Fe de la dieta.

• Fe+2 necesario para sintetizar la Hemoglobina nueva es aprox. de 20 mg diarios. El requerimiento diario de un adulto es de 1mg/día. no viene de la dieta sino que proviene de la destrucción de GR.

ABSORCIÓN DEL FeABSORCIÓN DEL Fe

• Se absorbe en intestino delgado en estado de Fe+2 aunque en los alimentos se encuentra como Fe+3. Es reducido antes de la absorción al pH estomacal y en presencia de ácido ascórbico.

• La capacidad absortiva máxima del intestino es de 3-4 mg diarios que se aseguran con una ingesta diaria de 12-15 mg diarios ya que la absorción es de aproximadamente el 8% de lo ingerido.

• El % de absorción puede aumentar cuando el contenido de Fe del organismo es bajo: infancia, adolescencia, segunda mitad del embarazo, después de una pérdida sanguínea importante.

CONCENTRACIÓN PLASMÁTICA DE FeCONCENTRACIÓN PLASMÁTICA DE Fe+2+2

LA CANTIDAD DE Fe+2 PLASMÁTICO ES MANTENIDA EN UN EQUILIBRIO DINÁMICO ENTRE:

• lo que se absorbe a nivel intestinal

• lo que llega desde el sistema retículo endotelial por catabolismo de la Hb eritrocitaria.

• Lo que abandona el plasma para dirigirse a los lugares de síntesis.

• intercanbio con los depósitos de reserva.

• lo que proviene de otros compuestos que contienen el grupo Hemo (citocromos, mioglobina y algunas enzimas).

• lo que proviene del pool de Fe+2 lábil eritropoyético ubicado principalmente en médula ósea.

CAUSAS DE DISMINUCIÓN DE LA FERREMIACAUSAS DE DISMINUCIÓN DE LA FERREMIA

• Cuando los depósitos son bajos o ausentes (anemia por deficiencia de Fe).

• Si la eritropoyesis es muy activa (hemorragia aguda).

• Cuando aumentan las necesidades (embarazo y crecimiento).

• Cuando disminuye la transferrina circulante.

OTROS ELEMENTOS NUTRICIONALES IMPORTANTESOTROS ELEMENTOS NUTRICIONALES IMPORTANTESPARA LA PROLIFERACIÓN Y MADURACIÓN DE GR:PARA LA PROLIFERACIÓN Y MADURACIÓN DE GR:

Ácido Fólico:Ácido Fólico: - Afecta los procesos de síntesis de ADN alterando la maduración

nuclear de precursores eritroides, leucocitos y megacariocitos.- Presente en verduras de hoja, frutas frescas y secas, legumbres

hígado.- En las mujeres embarazadas se recomienda un refuerzo adicional

de folatos debido a los requerimientos del feto. Vitamina B12:Vitamina B12: - Produce las mismas alteraciones hemáticas pero también afecta el

desarrollo del SNC.- Su principal aporte proviene de las proteínas animales.

CATABOLISMO DEL GRUPO HEMOCATABOLISMO DEL GRUPO HEMO

 

TRANSPORTE DE LA BILIRRUBINA NO CONJUGADATRANSPORTE DE LA BILIRRUBINA NO CONJUGADA

 

EXCRECIÓN DE BILIRRUBINA CONJUGADAEXCRECIÓN DE BILIRRUBINA CONJUGADA

CATABOLISMO DE LA HEMOGLOBINACATABOLISMO DE LA HEMOGLOBINA

• Los GR envejecidos son destruidos en el

SISTEMA RETICULOENDOTELIAL (SER):

- la GLOBINA se separa de la molécula de Hemoglobina.- el grupo HEMO es transformado en BILIVERDINA.

• La BILIVERDINA es convertida en BILIRRUBINA y se

excreta por bilis.

• El Fe del HEMO es reutilizado en la síntesis de nueva Hemoglobina.

DESTINO DE LA BILIRRUBINADESTINO DE LA BILIRRUBINA

• La Bilirrubina liberada por el SER (BILIRRUBINA NO CONJUGADA) es un pigmento amarillo soluble en solventes orgánicos pero muy poco soluble en solventes acuosos a pH fisiológico, de modo que podría difundir a través de membranas y pasar a la célula donde su acumulación resulta tóxica. Para prevenirlo circula en plasma unida a la albúmina

• El hígado posee una capacidad selectiva para remover la Bilirrubina no conjugada del plasma por acción de la enzima glucuroniltransferasa del retículo endoplásmico que transfiere el ácido glucurónico a la bilirrubina, formando BILIRRUBINA CONJUGADA que es más soluble en agua y puede excretarse por bilis y orina.

• La Bilirrubina Conjugada pasa a sangre y de allí a la bilis que la transporta al intestino donde la flora bacteriana la reduce a compuestos que reciben el nombre de UROBILINOGENO.

• Una parte de la Bilirrubina Conjugada unida a la albúmina puede ser eliminada por orina.

• CONCLUSIÓN: la mayor parte de la Bilirrubina se excreta por heces mientras una pequeña fracción lo hace por orina.

FORMACIÓN Y DESTRUCCIÓN DE LOS ERITROCITOSFORMACIÓN Y DESTRUCCIÓN DE LOS ERITROCITOS

CIRCULACIÓN

3 x 1013 eritrocitos

900 g de Hemoglobina

MÉDULA ÓSEA

SISTEMA RETÍCULO -

ENDOTELIAL

HIERRO

DIETA

AMINOÁCIDOS

Pigmentos biliares en

heces, orina

Pequeña cantidad de

Hierro

1 x 1010 GR

0.3 g de Hb por hora

1 x 1010 GR

0.3 g de Hb por hora