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Transporte de gas: unión cooperativa de oxígeno con hemoglobina

Publicado el 4 septiembre, 2020

Transporte de oxígeno


Cada molécula de oxígeno viaja desde nuestros pulmones hasta nuestras células.
Viaje de oxígeno

En esta lección, analizaremos cómo se transporta el oxígeno a través de nuestro cuerpo. Sin embargo, antes de entrar en los detalles del transporte de oxígeno, consideremos primero por qué necesitamos oxígeno. En pocas palabras, necesitamos oxígeno para que nuestras células puedan utilizar energía. Las diversas células de nuestro cuerpo usan oxígeno para producir ATP , y luego eso proporciona la energía para que la célula funcione, por ejemplo, la contracción muscular.

Cada molécula de oxígeno viaja desde nuestros pulmones hasta nuestras células. Después de inspirar el oxígeno (es decir, inhalarlo), se difunde en la sangre que fluye a través de nuestros pulmones. La sangre fluye a través de los pulmones de manera muy similar a como lo hace un arroyo en un campamento de verano. Puede que a los niños les guste nadar en el agua, pero hay un problema con el oxígeno y la sangre. Verá, la solubilidad del oxígeno en agua es baja y, por lo tanto, no se puede disolver mucho en nuestra sangre. Podemos disolver menos de 1 ml de oxígeno en 100 ml de nuestra sangre. Eso no es suficiente para satisfacer las enormes necesidades metabólicas de nuestros tejidos. Por lo tanto, necesitamos una fuente alternativa de transporte de oxígeno. Esta fuente alternativa de transporte es la hemoglobina., que es una proteína compleja contenida en nuestros glóbulos rojos. Con la hemoglobina podemos transportar 20 ml de oxígeno en esos mismos 100 ml de sangre. ¡Eso es mucho oxígeno!

Hemoglobina


Cada molécula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemo a los que se puede unir el oxígeno.
Cuatro grupos hemo

Para transportar todo este oxígeno, cada 100 ml de nuestra sangre contiene entre 12 y 18 gramos de hemoglobina. Echemos un vistazo rápido a la estructura de la hemoglobina para comprender mejor cómo transporta el oxígeno. Cada molécula de hemoglobina contiene cuatro grupos hemo con núcleos de hierro a los que se une el oxígeno. Por tanto, una molécula de hemoglobina puede unir cuatro moléculas de oxígeno. Como cada glóbulo rojo contiene alrededor de 280 millones de moléculas de hemoglobina, un solo glóbulo rojo puede transportar más de mil millones de moléculas de oxígeno. Una vez más, ¡eso es mucho oxígeno!

Encuadernación cooperativa

Bien, entonces la hemoglobina transporta oxígeno, pero ¿cómo se une el oxígeno a la hemoglobina? La forma en que la hemoglobina se une al oxígeno se denomina unión cooperativa . La unión del oxígeno a la hemoglobina facilita la unión de más oxígeno.

Consideremos una analogía. Digamos que está buscando una película para ver en un gran complejo de cines con varios cines. Su único criterio para juzgar cada película es el número de personas en cada cine. Por lo tanto, pasas por los cines sin gente y seleccionas una película que tiene mucha gente, ya que imaginas que debe ser un espectáculo decente. Asimismo, el oxígeno se unirá más fácilmente a la hemoglobina, ya que una o más moléculas ya se han unido. Más precisamente, la unión de oxígeno aumenta la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno.


El oxígeno se une a la hemoglobina en los pulmones, lo que aumenta la afinidad por la unión de más oxígeno.
Encuadernación cooperativa

Esto es exactamente lo que sucede cuando nuestra sangre fluye por los pulmones. Dado que hay mucho oxígeno en los pulmones, existe una buena posibilidad de que la hemoglobina se una al oxígeno. La unión del oxígeno a la hemoglobina cambia la estructura de la hemoglobina y eso facilita la unión del oxígeno. La unión adicional de oxígeno aumenta aún más la afinidad, lo que resulta en la unión de la tercera y luego la cuarta molécula de oxígeno. Como resultado de la unión cooperativa , casi toda la hemoglobina está saturada de oxígeno, es decir, completamente cargada de oxígeno después de pasar por los pulmones. Es importante señalar que el aumento de la afinidad de la hemoglobina es el resultado de un cambio conformacional o un cambio en la estructura de la hemoglobina cuando se une el oxígeno.

Curva de saturación de oxígeno-hemoglobina

Echemos un vistazo a lo que llamamos la curva de saturación de oxígeno-hemoglobina , y esto ayudará a ilustrar cómo la unión cooperativa ayuda a transportar oxígeno en nuestro cuerpo. El gráfico que ve a continuación ilustra los efectos de un aumento de la presión parcial de oxígeno en el porcentaje de saturación de hemoglobina con oxígeno. El eje x ilustra el aumento de la presión parcial de oxígeno, donde la PO2 en los pulmones es de aproximadamente 100 mmHg y la PO2 en los tejidos es de aproximadamente 40 mmHg. El eje y ilustra el porcentaje de saturación de hemoglobina con oxígeno. Observe la forma de la curva. Parece una S, y como tal lo llamamos curva sigmoidea .


Esta curva muestra el efecto de la unión cooperativa.
curva de saturación

Unión cooperativa de hemoglobina

Con una PO2 baja, donde la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno también es baja, la curva se eleva lentamente. A medida que aumenta la PO2 y el oxígeno se une a la hemoglobina, la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno aumenta y ahora vemos que la curva aumenta bruscamente. Es importante tener en cuenta que este fuerte aumento de la curva se debe al efecto de unión cooperativa de la hemoglobina, y que asegura un transporte óptimo de oxígeno por nuestra sangre.

Saturación de hemoglobina


La curva de saturación de oxígeno-hemoglobina se nivela cuando la hemoglobina se satura con oxígeno.
Saturación de hemoglobina

Como tenemos una cantidad finita de hemoglobina, nuestra sangre transporta una cantidad limitada de oxígeno. A medida que la mayoría de los sitios de unión al oxígeno se cargan con oxígeno, la carga se ralentiza y la curva comienza a estabilizarse. Es importante notar que la nivelación de la curva se debe a lo que llamamos saturación de hemoglobina con oxígeno. La unión del oxígeno a la hemoglobina es como cargar un camión en movimiento. La carga se realiza rápidamente hasta que la mayor parte del camión está lleno. Cuando el espacio restante es limitado, la carga se ralentiza.

Resumen de la lección

En resumen, la hemoglobina es la molécula portadora de oxígeno que transporta la mayor parte del oxígeno en nuestro cuerpo. Cada molécula de hemoglobina puede unir hasta cuatro moléculas de oxígeno. La hemoglobina exhibe lo que llamamos unión cooperativa , ya que la unión de oxígeno aumenta la afinidad de la hemoglobina por más oxígeno. El aumento de la afinidad es causado por un cambio conformacional o un cambio estructural en la molécula de hemoglobina. La curva de saturación de oxígeno-hemoglobina ilustra el efecto del aumento de PO2 sobre el porcentaje de saturación de hemoglobina con oxígeno. La unión cooperativa asegura el transporte y la entrega adecuados de oxígeno a nuestros tejidos metabolizadores. A una PO2 de 100 mmHg que existe en los pulmones, casi el 100% de la hemoglobina está saturada con oxígeno y la curva se nivela.

Resultado de aprendizaje

A continuación de este video, podrá explicar cómo se produce la unión cooperativa del oxígeno con la hemoglobina y su función.

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