grupo hemo sintesis y bioquimica

GRUPO HEMO: SÍNTESIS Y BIOQUÍMICA
 
 
 
 
 




La hemoglobina es una proteína tetramérica: consta de dos subunidades α y dos β, con notable homología entre ellas. Cada subunidad contiene un grupo hemo (Fe Protoporfina IX).
En cada subunidad proteica del tetrámero, el grupo hemo (grupo prostético) se halla encajado en la oquedad superior de la proteína globular, manteniéndose unido ala proteína por el enlace tipo van der Waals entre el átomo de hierro (Fe) y los nitrógenos imidazólicos (ver fórmula bidimensional).
El grupo hemo tiene un comportamiento similar al de un hidrocarburo aromático, manteniéndose en su posición por interacciones van der Waals que ejercen los aminoácidos hidrofóbicos que lo rodean, a una distancia estimada (estudios cristalográficos) de 0,4nm.
Elátomo de hierro, en estado de spin elevado, sobresale del plano del grupo hemo hacia el aminoácido histidina ubicado en posición F8.
La mioglobina es similar a la hemoglobina salvo que se trata de una proteína monomérica; y, en consecuencia, solo tiene un grupo hemo.
Las funciones de la hemoglobina y mioglobina es el transporte de oxígeno (O2), aquella en la sangre; y la mioglobina en el músculo.Figura adaptada de Roughton ‟Handbook of Physiology”)
La oxigenación de la mioglobina (Mb) se ajusta a una curva sigmoidal, mientras la oxigenación de la hemoglobina lo hace a una curva hiperbólica. Este distinto comportamiento cinético de la oxigenación de mioglobina y hemoglobina es de enorme trascendencia: a valores bajos de la presión parcial de oxígeno (Po2) la mioglobina tiene mayorafinidad por el oxígeno que la hemoglobina. Pensemos en un músculo activo, en condiciones de casi anaerobiosis (muy baja Po2): la hemoglobina cede el oxígeno a la mioglobina para facilitar el trabajo muscular. La cinética de oxigenación de la mioglobina se ajustará a una cinética de Michaelis Menten:
Mb (Fe3+) + O2 → Mb–O2
ϑ (saturación) = [MbO2] \ [Mb] total = K1 [O2] \ 1 + K1 [O2]
K1:Constante de velocidad (velocidad específica) de unión oxígeno a mioglobina
La ecuación anterior se puede transformar en la ecuación de Hill:
ϑ \ 1 – ϑ = K n [O2] n
La hemoglobina, se ha escrito antes, es una proteína tetramérica, con un grupo hemo en cada subunidad. Así pues, en la hemoglobina n =4. La forma exponencial de la ecuación de Hill ([O2] n) indica que existe una interacción cooperativaentre las subunidades en la unión al oxígeno, esto es, la unión de una molécula de oxígeno al grupo hemo en una subunidad proteica del tetrámero acelera la unión de la siguiente en otro grupo hemo de otra subunidad; y así hasta el máximo de cuatro moléculas de oxígeno que puede transportar cada molécula de hemoglobina. Se trata pues de un proceso alostérico. La unión de una molécula de oxígeno a unasubunidad, da lugar a un cambio de conformación de la subunidad que se transmite a las subunidades adyacentes. En estudios cristalográficos se ha determinado que el catión ferroso (Fe2+) desciende 0,07nm hacia el centro de la porfirina tras su unión a una molécula de oxígeno.
El significado de la unión cooperativa del oxígeno a la hemoglobina también se puede ver desde otra perspectiva: el O2 estransportado por la sangre desde los pulmones, donde su presión parcial (pO2) es relativamente elevada (~ 100torr) hasta los tejidos (pO2≈ 20torr). Durante su trasiego por los capilares pulmonares, prácticamente el 98% de los centros de unión al oxígeno se saturan. Cuando la sangre irriga los tejidos, los niveles de saturación descienden al 32%. Así, alrededor del 66% [98% - 32%] del oxígeno delos centros de unión de la hemoglobina contribuyen a la oxigenación tisular. Si el proceso no fuera cooperativo, esta proporción disminuiría hasta un 38% [63% - 25%]. Visto de otro modo: la interacción alostérica en el transporte de oxígeno entre las cuatro subunidades de la hemoglobina permiten liberar 1,7 veces más oxígeno de lo que lo harían si cada subunidad proteica de la hemoglobina...