Mecanismos de adaptación del proceso de oxigenación en individuos que habitan bajo condiciones extremas

Título: Mecanismos de adaptación del proceso de oxigenación en individuos que habitan bajo condiciones extremas

Mecanismos de adaptación del proceso de oxigenación en individuos que habitan bajo condiciones extremas

1. Introducción
Los organismos vertebrados cuentan con un sistema de transporte de oxígeno que garantiza la llegada eficiente de éste a todos los tejidos, para suposterior uso en las reacciones de obtención de energía. Este sistema es la existencia de una molécula proteica, disuelta en la sangre, que tiene la capacidad de enlazar moléculas de O2. En la mayoría de los vertebrados, ésta molécula es la hemoglobina. La hemoglobina (Hb) está compuesta por cuatro cadenas de polipéptidos, cada una de las cuales contiene un grupo hemo, con un ion hierro, el queconstituye el sitio de unión del oxígeno.
El factor primario que determina cuánto oxigeno se une a la hemoglobina es la presión parcial de oxígeno (pO2) en la solución de Hb. El siguiente gráfico demuestra el efecto que pO2 tiene sobre el porcentaje de saturación de la Hb.
[pic]
Figura 2. Curva de saturación de la Hemoglobina a distintas pO2.

Se han marcado dos puntosimportantes en este gráfico: a pO2 igual a 40 mm Hg (pO2 que se encuentra normalmente en los capilares de los tejidos) y a pO2 de 100 mm Hg (pO2 que se encuentra normalmente en los capilares de los pulmones); ésta última equivale a la Hb saturada al 100%, que al llegar a los tejidos, donde la pO2 es menor, libera oxígeno a los mismos, y queda saturada alrededor del 70%.
El pH es otro factorque regula la función de la Hb en el transporte de O2, conocido como efecto Bohr. Cuanto más alto es el pH (básico), la afinidad de la Hb por el O2 aumenta y mayor es la saturación. Esto se debe a que, cuando la Hb se oxigena, se ioniza y libera un H+ por cada molécula de O2 unida. La unión de O2 a la hemoglobina tiene distintos mecanismos de modulación, los cuales son importantes y necesariosante las diversas condiciones externas a las que se puede enfrentar un individuo. Además, este proceso es dependiente de la temperatura, lo que se ve reflejado en cambios en la cantidad de calor intrínseco de la reacción.
En el caso de los organismos que habitan en ambientes de bajas temperaturas, como el pingüino emperador, el oso polar, o el reno, cuentan con adaptaciones que son de granimportancia fisiológica para poder sobrevivir en condiciones tan extremas como temperatura ambiente de hasta -40º C. Estas adaptaciones están relacionadas con la conexión termodinámica entre la unión de efectores y la reacción con oxígeno en la Hb.
Más adelante se tratarán en detalle los procesos involucrados con la modulación del transporte de oxígeno en organismos vertebrados que estánexpuestos a condiciones del ambiente extremas.

2. Desarrollo
Todas las Hb de los vertebrados exhiben un marcado grado de cooperativismo entre las subunidades “hemo” lo que permite el máximo desprendimiento de oxígeno a tensión de O2 relativamente alta. En el modelo simple, propuesto por J. Monod, J. Wyman y J. P. Changeux (1965) el cooperativismo en la unión del O2 se logra a través de latransición conformacional de la forma T (desoxigenada-poca afinidad) a la forma R (oxigenada-alta afinidad), que se refleja en la forma sigmoidea de la curva de disociación del oxigeno (Figura 2). Además, la afinidad del oxígeno por la hemoglobina se ve afectada por varios efectores metabólicos como el cloro, protones, CO2 y fosfatos orgánicos. Bajo condiciones fisiológicas, todos estos efectores seunen preferencialmente a la forma T de la Hb, tendiendo el equilibrio a este estado desoxigenado y disminuyendo así la afinidad del O2 por la molécula proteica.
Otro aspecto importante de la reacción de hemoproteinas con O2 es la dependencia por la temperatura, la cual está gobernada por cambios en la entalpía. La entalpía H es el contenido calórico de sistemas reaccionantes. Cuando una...