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Capítulo 21 del libro: Fisiología humana 5a ed. del autor Jesús A. Fernández-Tresguerres los siguientes subtemas: Hemoglobina. La hemoglobina está constituida por aproximadamente 90% de proteína, tiene una conformación helicoidal con un diámetro de 6.4 nm. Es un tetrámero formado de dos pares de cadenas de polipéptidos, denominados globinas. A cada una de estas cadenas se encuentra unido un grupo prostético altamente colorido, el hem, que es un complejo de hierro y protoporfirina IX. Hierro + protoporfirina IX = grupo hem 4 globinas y un grupo hem Síntesis de la globina. En el humano, el locus α está duplicado, por tanto, hay cuatro genes α idénticos (dos pares). También se han identificado dos diferentes pares de genes γ. Aparentemente, los genes α y β se localizan en cromosomas diferentes; el gen α se ubica en el cromosoma 16 y el gen β, así como los genes γ, δ y ε, en el cromosoma 11. El hem es de particular importancia en el control de la síntesis de la globina, y ejerce su efecto en el paso de la cadena de iniciación en la traducción. En ausencia de hem se acumula un inhibidor de la síntesis de la globina.
Estructura de la globina. Las cadenas de polipéptidos en la hemoglobina difieren una de la otra en la secuencia y el número de aminoácidos. o cadena α consta de 141 aminoácidos o cadenas β, γ, δ consta de 146 aminoácidos. Aproximadamente 75% de los aminoácidos en las cadenas α y β están en forma de hélices, designadas por letras de la A a la H. Entre las hélices se localizan los segmentos no helicales: NA, AB, CD, EF, FG, GH y HC, que permiten a la molécula doblarse Un aminoácido en particular se puede nombrar por su número secuencial o por su número en la hélice. El hierro del hem forma una unión covalente con la histidina F8 (aminoácido número 8 de la hélice F), y cuando se une el oxígeno forma una unión covalente con el hem y con la histidina E7. Síntesis del Hem. En la síntesis del hem participan ocho pasos:
- unión de la glicina con la succinil CoA para formar el ácido delta aminolevulínico (ALA) con la intervención de la enzima ALA sintetasa. Glicina + succinil CoA el ácido delta aminolevulínico (ALA)
- unión de dos moléculas de ALA para formar el porfobilinógeno (PBG) por la acción de la enzima ALA dehidrasa; ALA + ALA porfobilinógeno (PBG).
- una PBG deaminasa cataliza la condensación de cuatro moléculas de PBG para dar el uroporfirinógeno I 4 PBG uroporfirinógeno I
- formación de uroporfirinógeno III por acción de una cosintetasa del uroporfirinógeno III;
Hemoglobina normal y sus variantes. Las hemoglobinas A, A2, F, Gower I, Gower II y Portland se encuentran en diferentes proporciones, dependiendo de la edad del individuo. La hemoglobina F, o fetal (α2, γ2), es la predominante durante la vida fetal y la primera infancia. Durante el primer año de vida, la hemoglobina F es gradualmente reemplazada por hemoglobina A (α2, β2), y en los adultos sólo hay pequeñas cantidades de hemoglobina F (<1%). La hemoglobina A2 (α2, δ2) se encuentra en cantidades relativamente pequeñas en el feto (0.5%), y alcanza de 2% a 3% en el adulto. Las hemoglobinas Gower I (ζ2, ε2), Gower II (α2, ε2) y Portland (ζ2, γ2) son hemoglobinas embrionarias que sólo se encuentran durante los tres primeros meses del desarrollo fetal. Vida fetal o La hemoglobina F o fetal (α2, γ2) principal. o La hemoglobina A2 (α2, δ2) (0.5%). o hemoglobinas Gower I (ζ2, ε2), Gower II (α2, ε2) y Portland (ζ2, γ2) tres primeros meses Niñez o La hemoglobina F, o fetal (α2, γ2) o hemoglobina A (α2, β2) mayor cantidad
Vida adulta o hemoglobina F (<1%) o La hemoglobina A2 (α2, δ2) (2% a 3%) Función de la hemoglobina. La hemoglobina es la proteína respiratoria de todos los vertebrados, y se localiza exclusivamente en los eritrocitos. Reacciona en forma reversible con moléculas de oxígeno y lo transporta de los pulmones a todos los tejidos para cubrir las necesidades del metabolismo oxidativo de las células. Una función adicional de la hemoglobina parece ser la modulación del tono vascular mediante el transporte de óxido nítrico. El transportede CO2 no se lleva a cabo por unión directa con el hem (el O2 si es directo). El CO2 difunde libremente dentro del eritrocito, se combina con el agua por acción de la anhidrasa carbónica (AC) para formar el ácido carbónico (H2CO3); este último se disocia en iones hidrógeno y bicarbonato. El bicarbonato difunde libremente, sale del eritrocito y es transportado por el plasma hasta los pulmones, donde la ventilación conserva el pCO2 bajo, dando lugar a la reacción inversa, así como a la excreción del CO2 en el aire espirado. ¿Agua carbonatada? Sí Aproximadamente 85% del CO2 tisular se procesa en esta forma; del 15% restante, 5% es transportado en solución y 10% se une a los grupos amino N terminal de la hemoglobina desoxigenada, formando la carbaminohemoglobina. El transporte rápido de agua por la acuaporina 1, unido a la gran capacidad de cambio de volumen, permite a los eritrocitos aumentar el intercambio de agua con los tejidos locales. Además, su gran número y movilidad les permiten contribuir a la homeostasis de agua del cuerpo. Los eritrocitos regulan la función vascular a través de la modulación de la liberación de O2 y la limpieza y generación de óxido nítrico (NO). Catabolismo de la hemoglobina. El hierro, la bilirrubina y el monóxido de carbono (CO) constituyen los productos finales del catabolismo de la hemoglobina. Estas sustancias representan los productos de degradación del hem por un complejo enzimático compuesto de hem oxigenasa, NADPHcitocromo c reductasa y biliverdín reductasa. El proceso de degradación del hem consiste en una serie de
