Sistema circulatorio V: Hemoglobina

Publicado el 4 septiembre, 2020 por Rodrigo Ricardo

¿Qué es la hemoglobina?

Quizás recuerde que la hemoglobina es una proteína que contiene hierro y que puede unirse al oxígeno o al dióxido de carbono . La hemoglobina pertenece a una clase de proteínas conocidas como pigmentos respiratorios , que son proteínas que contienen metales que se utilizan para unir y transportar oxígeno y dióxido de carbono a través del sistema circulatorio . Pero, ¿por qué tenemos tanta proteína en nuestros glóbulos rojos? Bueno, es cierto, el oxígeno y el dióxido de carbono son solubles en sangre, pero la cantidad que puede estar en solución es limitada, lo que limitaría la efectividad de la sangre para transferir estos gases, especialmente oxígeno, si no fuera por la hemoglobina.


Una de las funciones de la hemoglobina en la sangre es almacenar y liberar oxígeno.
Almacenamiento y liberación de oxígeno en sangre

Echemos un vistazo al oxígeno por ahora. Cuando la sangre está saturada de oxígeno, el oxígeno se une a la molécula de hemoglobina. Cuando esto sucede, esencialmente se convierte en parte de la hemoglobina y se saca de la solución, lo que crea una vacante para más oxígeno en la solución. Piense en ello como una obra de arte en un museo. En un museo, hay una cantidad limitada de espacio para exhibir obras de arte. Cuando los museos adquieren más obras de arte de las que pueden exhibir a la vez, almacenan algunas de las obras de arte para usarlas más adelante. De esta manera, un museo puede adquirir y preservar una colección que es muchas veces el tamaño de la colección que se puede exhibir a la vez. Lo mismo ocurre con el oxígeno en la sangre. Si la sangre puede almacenar oxígeno mediante el uso de hemoglobina para unirlo,

Estructura de la hemoglobina

Pero eso es solo la mitad del problema, porque no solo la hemoglobina necesita almacenar el oxígeno, sino que también debe poder liberarlo en la sangre en el momento adecuado para que esté disponible para las células que lo necesitan. Entonces, ¿cómo ‘sabe’ la hemoglobina cuándo unirse al oxígeno y cuándo liberarlo? La respuesta es que la hemoglobina está construida de tal manera que se basa en las condiciones y concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono que la rodean. La hemoglobina es un tetrámero compuesto por cuatro subunidades casi idénticas , cada una de las cuales contiene un átomo de hierro en un sitio específico llamado grupo hemo , que es la parte de la proteína de la hemoglobina que puede unirse a una molécula de oxígeno.. Cada subunidad de hemoglobina es capaz de cambiar su forma o conformación entre dos formas básicas, dependiendo de una variedad de factores. En una conformación, el oxígeno tiene fácil acceso al grupo hemo y puede unirse fácilmente. Esta conformación de la hemoglobina se llama conformación relajada o estructura R para abreviar. En la segunda conformación, el oxígeno no puede unirse fácilmente al grupo hemo. Esta conformación de la hemoglobina se llama conformación tensa o estructura en T para abreviar.


Cuando una molécula de oxígeno se une a la hemoglobina, tres más se unen casi instantáneamente
Cooperatividad

Cuando el oxígeno se une a un grupo hemo, esa subunidad de hemoglobina adopta la estructura R y hace que las otras tres subunidades adopten también la estructura R. El resultado es que cuando la hemoglobina se une a una molécula de oxígeno, normalmente se unirá a tres más casi instantáneamente. Esta capacidad de una subunidad para facilitar la unión de oxígeno a las otras subunidades se denomina cooperatividad , la capacidad de una subunidad de una proteína para influir positivamente en la actividad de otra subunidad de la misma proteína .

Liberación de oxígeno

Entonces, en un ambiente rico en oxígeno, como los capilares de los pulmones, el oxígeno se puede sacar rápidamente de la solución y almacenarse en la hemoglobina debido a la cooperación. A medida que la sangre entra en los capilares de los tejidos que utilizan oxígeno de forma activa, la baja concentración en los tejidos extrae el oxígeno disuelto de la sangre hacia los tejidos, dejando muy poco oxígeno disuelto en la sangre. Sin una alta concentración en la sangre, el oxígeno unido a la hemoglobina puede volver a disolverse en la sangre. Además, los tejidos activos tienen una alta concentración de dióxido de carbono, debido a que se produce como un producto de desecho de la respiración celular. La hemoglobina también puede unirse al dióxido de carbono cuando está en la conformación T, pero una sola subunidad no puede unirse al dióxido de carbono y al oxígeno al mismo tiempo. por lo que el oxígeno es liberado por la subunidad de hemoglobina cuando cambia a la estructura T y se une al dióxido de carbono. Como resultado de la cooperatividad de la hemoglobina, una vez que una subunidad se une al dióxido de carbono y adopta la estructura T, las otras tres subunidades también cambiarán a la estructura T y liberarán el oxígeno que contienen. De esta forma, la liberación de oxígeno se ve facilitada no solo por la falta de oxígeno en el torrente sanguíneo, sino también por la alta concentración de dióxido de carbono en los tejidos activos y la cooperatividad de las subunidades de hemoglobina.


La sangre expuesta al oxígeno se vuelve roja debido a que se une al hierro en la hemoglobina.
Por que la sangre es roja

El hierro en la hemoglobina es la razón principal por la que la hemoglobina es de color rojo y, a su vez, por qué la sangre en sí es roja, pero otra característica de la hemoglobina es que cambia de color cuando cambia su conformación. La estructura R es de color rojo brillante y la estructura T es más oscura y de color más violáceo. ¿Por qué entonces, podría preguntarse, es que cada vez que se corta y sangra, la sangre siempre está roja? La respuesta es que cuando sangramos, la sangre se expone al aire y el oxígeno del aire entra en la sangre y se une a la hemoglobina, lo que hace que adopte la estructura R de color rojo brillante. La única vez que vemos sangre cuando la hemoglobina está en la estructura T es en nuestras venas intactas. Continúe y observe el interior de su muñeca o antebrazo. ¿Ves esos vasos sanguíneos de azul a violáceo? Esas son venas con sangre pobre en oxígeno.

Resumen

Repasemos: la hemoglobina es una proteína que contiene hierro que puede unirse al oxígeno o al dióxido de carbono . La hemoglobina en los glóbulos rojos actúa como una instalación masiva de almacenamiento de oxígeno que extrae el oxígeno de la solución en la sangre, permitiendo que entre más oxígeno a la sangre desde los pulmones. El resultado final es que la sangre transporta más de treinta veces más oxígeno del que podría estar en solución al mismo tiempo. La hemoglobina es un tetrámero compuesto por cuatro subunidades casi idénticas , cada una de las cuales contiene un átomo de hierro en un sitio específico llamado grupo hemo , que es la parte de la proteína de la hemoglobina que puede unirse a una molécula de oxígeno.. Cada subunidad de hemoglobina es capaz de cambiar su forma o conformación entre dos formas básicas, la estructura relajada o R y la estructura tensa o T. El oxígeno se une fácilmente a la estructura R, y cuando una subunidad del tetrámero se une al oxígeno, hace que las otras tres también cambien a la estructura R. Este refuerzo positivo para la unión del oxígeno se llama cooperatividad , la capacidad de una subunidad de una proteína para influir positivamente en la actividad de otra subunidad de la misma proteína . En los tejidos pobres en oxígeno y ricos en dióxido de carbono que usan mucho oxígeno, esta cooperatividad funciona en la dirección inversa, cuando el dióxido de carbono se une a la hemoglobina y la obliga a cambiar las cuatro subunidades en la estructura T y liberar todo su oxígeno. .

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