HEMOGLOBINA

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HEMOGLOBINA

• Es el principal componente de los eritrocitos.
• Es la proteína responsable del transporte
  eficaz de los gases O2 y CO2
• La concentración de Hemoglobina se define como
  la cantidad del pigmento presente en 100 ml de
  sangre.
• Valor de referencia es
• - en el hombre 15.4gr
• - en la mujer 13.8gr
• A concentraciones normales de Hb, el total del
  volumen sanguíneo transporta 210 ml de O2,
• es decir que cada gramo de Hb es capaz de
  transportar 1.34 ml de O2.
• Sus variaciones fisiológicas concuerdan más o
  menos con las descriptas para el número de
  eritocitos.

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ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA

• Estructura común a todos los mamíferos.
• Lugar de síntesis eritrocitos.
• Es una proteína conjugada oligomérica
  constituida por 4 subunidades.
• PM aproximado 68.000.
• Formada por dos componentes
• 1. Grupo HEMO derivado porfirínico que contiene
  el átomo de Fe indispensable para el transporte
  de O2,constituye el núcleo prostético .
• 2. GLOBINAproteína conjugada oligomérica
  formada por 4 subunidades, cada una unida a un
  grupo HEMO.

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COMPONENTES DE LA HEMOGLOBINA

• 1. GRUPO HEMO es un derivado porfirínico que
  contiene un átomo de Fe (elemento clave en el
  transporte de O2). Este grupo constituye el
  núcleo prostético (porción no proteica sin la
  cual la proteína no tendría actividad)
• 2. GLOBINA proteína conjugada oligomérica
  constituida por 4 subunidades, cada subunidad
  contiene un grupo HEMO unida a la cadena
  polipeptídica.

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CARACTERÍSTICAS DEL GRUPO HEMO

• Constituye el 4 de la molécula de Hemoglobina.
• Es una estructura heterocíclica llamada
  protoporfirina IX (por ser la 9º de una serie de
  estructuras isoméricas)
• Contiene un átomo de Fe ligado por uniones
  covalentes a sus átomos de N centrales, es decir
  que es una metalo-porfirina o ferro-porfirina.
• Cada molécula de Hb contiene 4 grupos HEMO unidos
  cada uno a una diferente cadena polipeptídica de
  la globina.

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GRUPO HEMO es una ferro-porfirina (combinación
del Fe con la PORFIRINA)

• PORFIRINA
• Compuesto cíclico tetrapirrólico con 4 núcleos
  pirrólicos unidos entre sí por puentes de meteno
  ( CH -) que se designan como a, b, d,g.
• Los núcleos pirrólicos se denominan I, II, III y
  IV.
• Los H de sustitución en los núcleos se numeran
• del 1 al 8.
• Si los H 1 al 8 de los núcleos se reemplazan
• 4 metilos (CH3) en 1,2,5,8.
• 2 vinilos (-CHCH2-) en 3,4
• 2 ac. Propiónicos (CH2-CH2-COOH) en 6,7

M
V
I
M
M
II
IV
V
P
III
M
P
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• Transparencia 1
• Estructura química del grupo HEMO donde se
  muestra la unión con el O2 y la globina.
• Fig 22-9. Ganong. Pag 456

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CARACTERISTICAS DE LA PORCIÓN GLOBINA

• Es una proteína conjugada oligomérica.
• Representa el 96 de la molécula de Hb.
• Está formada por 4 subunidades de PM cercano a
  17.000.
• Cada subunidad está constituida por un grupo HEMO
  y una cadena polipeptídica.
• En todas las especies las cadenas polipeptídicas
  aparecen como dos pares idénticos, dos alfa y dos
  no-alfa (ß, ? o d).
• - En el hombre adulto normal predomina la Hb A
  que tiene 2 cadenas polipeptídicas alfa y dos
  beta (a2,b2).
• - Existen normalmente otras Hb en menor
  cantidad como la HbA2 con dos cadenas alfa y dos
  delta (a2,d2).
• - La Hb fetal presenta dos alfa y dos gama
  (a2,?2).
• - La Hb glicosilada es un derivado de la HbA
  que presenta glucosa fijada al AA Valina
  terminal en cada cadena beta (marcador para el
  seguimiento de los diabéticos)

8
(No Transcript)
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ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA

• Transparencia 2
• Fig. 22-1. Estructura de la Hemoglobina
• Best y Taylor (pag. 323)

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EFECTO COOPERATIVO DE LA MOLÉCULA DE Hb

• Cuando el O2 se une a un grupo Hemo se produce en
  la molécula de Hb un cambio conformacional que
  facilitará la unión del O2 a los 3 grupos hemo
  restantes o a la inversa en los tejidos, la
  liberación de una molécula de O2 de uno de los
  grupos hemo facilita la liberación de los
  restantes.
• La molécula de Hb pasa por dos conformaciones
  espaciales diferentes con distinta afinidad por
  el O2
• - Conformación tensa (T) la Hb desoxigenada
  presenta una unión electrostática firme entre
  las cadenas de la globina,
• - Conformación relajada (R) la unión de una
  molécula de O2 a uno de los hemo rompe esas
  uniones electrostáticas aumentando la afinidad
  por el O2 unas 500 veces.
• La mioglobina siempre presenta gran afinidad por
  el O2 lo que determina su avidez por el mismo
  cuando está presente.

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EFECTO COOPERATIVO DE LA HEMOGLOBINA

• Transparencia 3
• Fig. 22-2.
• A. Curva de disociación de la oxihemoglobina
• B. Estados tenso (T) y relajado de la
  estructura cuaternaria de la Hb.
• Best y Taylor. (pag. 323)

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REACCIONES DE LA HEMOGLOBINA

• Con O2 (oxígeno) oxihemoglobina
• Oxidación de la Hemoglobina metahemoglobina
• Con CO (monóxido de carbono) Carboxihemoglobina
• Con CO2 (dióxido de carbono) carbo hemoglobina

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REACCIÓN CON O2 ? Oxihemoglobina

• El Fe de la molécula de Hb se encuentra en estado
  Fe2 (ferroso) y no cambia por unión al O2. Se
  produce oxigenación pero no oxidación de la Hb.
  
• Si se produjera oxidación el Fe2 (ferroso)
  pasaría al estado Fe3 (férrico),en esas
  condiciones la molécula de Hb es incapaz de
  transportar O2.
• En condiciones normales cada átomo de Fe puede
  fijar una molécula de O2
• cada molécula de Hb. puede transportar 4
  moléculas de O2.
• La formación de oxihemoglobina es una reacción
  reversible lo que permite la captación y
  liberación de O2 según la presión parcial de O2.
• Esta reacción depende de el pH, la temperatura
  y la concentración de 2,3difosfoglicerato.

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REACCIÓN CON CO2 ? Carbo hemoglobina

• Esta unión no se lleva a cabo con el grupo HEMO
  sino con la globina de la molécula de
  Hemoglobina.
• Se producen compuestos carbámicos (carbamatos).
• De esta manera, una vez que la Hb ha liberado el
  O2 en los tejidos es capaz de captar el CO2
  producido por el metabolismo celular y
  transportarlo a los pulmones para su eliminación
  al exterior.
• Reacción
• Hb.NH2 CO2 ? Hb.NH.COO- H

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OXIDACIÓN DE LA HB ? Metahemoglobina

• El Fe2 de la Hb sufre normalmente procesos de
  oxidación a Fe3 (metahemoglobina) que no
  transporta O2 afectando diariamente a un 3 del
  total de la Hb.
• El GR precisa de un mecanismo que reconvierta la
  metaHb en Hb sistema enzimático
  NADH-metalohemoglobina reductasa.
• Alteraciones
• - falla congénita de este sistema enzimático
  metalohemoglobinemia hereditaria.
• - alteraciones genéticas en la molécula de Hb.
• - drogas vasodilatadorasdel tipo del
  nitroprusiato de sodio.
• Cantidades de methemoglobina mayores del 15
  producen una coloración azulada de la piel y
  mucosas.

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REACCIÓN CON CO ? Carboxihemoglobina

• La Hb también puede combinarse con el monóxido de
  carbono (CO), resultante de procesos de
  combustión incompleta, ya que tiene por él mayor
  afinidad que por el mismo O2 de modo que lo
  desplaza de su unión con el Fe.
• Peligro de intoxicación con CO
• - Si el porcentaje de carboxihemoglobina es del
  30 aparecen cefaleas y vómitos,
• - Si es de 50 hay peligro de vida,
• - Si es de 60-70 se produce muerte por asfixia.

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SÍNTESIS DE HEMOGLOBINA

• LOCALIZACIÓN orgános eritropoyéticos en células
  eritrocíticas principalmente y escasamente en
  reticulocitos circulantes.
• SÍNTESIS DEL HEMO se necesita no solo para Hb
  sino para citocromos, catalasas y peroxidasas.
• sustrato glicina y succinil-CoA.
• Fe2 llega desde el plasma (transferrina),
  atraviesa la membrana del GR en desarrollo y es
  captado la sideroglobulina. Es incorporado al
  HEMO ya sintetizado.
• Los GR nucleados tienen depósitos Fe2 en
  gránulos de ferritina.
• SÍNTESIS DE GLOBINAretículo endoplásmico rugoso
  de células de los tejidos eritropoyéticos

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METABOLISMO DEL HIERRO

• Cada gramo de Hemoglobina contiene 3,4 mg de Fe ?
  
• la reserva sanguínea es de 50 mg.
• Las pérdidas renales, por sudoración y digestivas
  son menores que 1 mg ? el déficit de Fe se genera
  más por pérdidas sanguíneas que por problemas
  nutricionales.
• Sin embargo en los niños pequeños y en las
  embrazadas la ingestión adicional de Fe es
  fundamental para cubrir las necesidades de
  síntesis.
• La absorción de Fe estará regulada por la
  magnitud de la eritropoyesis, el estado de los
  depósitos de reserva y la cantidad de Fe de la
  dieta.
• Fe2 necesario para sintetizar la Hemoglobina
  nueva es aprox. de 20 mg diarios. El
  requerimiento diario de un adulto es de 1mg/día.
  ? no viene de la dieta sino que proviene de la
  destrucción de GR.

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ABSORCIÓN DEL Fe

• Se absorbe en intestino delgado en estado de Fe2
  aunque en los alimentos se encuentra como Fe3.
  Es reducido antes de la absorción al pH estomacal
  y en presencia de ácido ascórbico.
• La capacidad absortiva máxima del intestino es de
  3-4 mg diarios que se aseguran con una ingesta
  diaria de 12-15 mg diarios ya que la absorción es
  de aproximadamente el 8 de lo ingerido.
• El de absorción puede aumentar cuando el
  contenido de Fe del organismo es bajo infancia,
  adolescencia, segunda mitad del embarazo, después
  de una pérdida sanguínea importante.

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CONCENTRACIÓN PLASMÁTICA DE Fe2

• LA CANTIDAD DE Fe2 PLASMÁTICO ES MANTENIDA EN
  UN EQUILIBRIO DINÁMICO ENTRE
• lo que se absorbe a nivel intestinal
• lo que llega desde el sistema retículo endotelial
  por catabolismo de la Hb eritrocitaria.
• Lo que abandona el plasma para dirigirse a los
  lugares de síntesis.
• intercanbio con los depósitos de reserva.
• lo que proviene de otros compuestos que contienen
  el grupo Hemo (citocromos, mioglobina y algunas
  enzimas).
• lo que proviene del pool de Fe2 lábil
  eritropoyético ubicado principalmente en médula
  ósea.

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CAUSAS DE DISMINUCIÓN DE LA FERREMIA

• Cuando los depósitos son bajos o ausentes (anemia
  por deficiencia de Fe).
• Si la eritropoyesis es muy activa (hemorragia
  aguda).
• Cuando aumentan las necesidades (embarazo y
  crecimiento).
• Cuando disminuye la transferrina circulante.

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OTROS ELEMENTOS NUTRICIONALES IMPORTANTESPARA LA
PROLIFERACIÓN Y MADURACIÓN DE GR

• Ácido Fólico
• Afecta los procesos de síntesis de ADN alterando
  la maduración nuclear de precursores eritroides,
  leucocitos y megacariocitos.
• Presente en verduras de hoja, frutas frescas y
  secas, legumbres hígado.
• - En las mujeres embarazadas se recomienda un
  refuerzo adicional de folatos debido a los
  requerimientos del feto.
• Vitamina B12
• - Produce las mismas alteraciones hemáticas pero
  también afecta el desarrollo del SNC.
• - Su principal aporte proviene de las proteínas
  animales.

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CATABOLISMO DEL GRUPO HEMO
 
24
TRANSPORTE DE LA BILIRRUBINA NO CONJUGADA
 
25
EXCRECIÓN DE BILIRRUBINA CONJUGADA
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CATABOLISMO DE LA HEMOGLOBINA

• Los GR envejecidos son destruidos en el
• SISTEMA RETICULOENDOTELIAL (SER)
• - la GLOBINA se separa de la molécula de
  Hemoglobina.
• - el grupo HEMO es transformado en BILIVERDINA.
• La BILIVERDINA es convertida en BILIRRUBINA y se
  excreta por bilis.
• El Fe del HEMO es reutilizado en la síntesis de
  nueva Hemoglobina.

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DESTINO DE LA BILIRRUBINA

• La Bilirrubina liberada por el SER (BILIRRUBINA
  NO CONJUGADA) es un pigmento amarillo soluble en
  solventes orgánicos pero muy poco soluble en
  solventes acuosos a pH fisiológico, de modo que
  podría difundir a través de membranas y pasar a
  la célula donde su acumulación resulta tóxica.
  Para prevenirlo circula en plasma unida a la
  albúmina
• El hígado posee una capacidad selectiva para
  remover la Bilirrubina no conjugada del plasma
  por acción de la enzima glucuroniltransferasa del
  retículo endoplásmico que transfiere el ácido
  glucurónico a la bilirrubina, formando
  BILIRRUBINA CONJUGADA que es más soluble en agua
  y puede excretarse por bilis y orina.
• La Bilirrubina Conjugada pasa a sangre y de allí
  a la bilis que la transporta al intestino donde
  la flora bacteriana la reduce a compuestos que
  reciben el nombre de UROBILINOGENO.
• Una parte de la Bilirrubina Conjugada unida a la
  albúmina puede ser eliminada por orina.
• CONCLUSIÓN la mayor parte de la Bilirrubina se
  excreta por heces mientras una pequeña fracción
  lo hace por orina.

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FORMACIÓN Y DESTRUCCIÓN DE LOS ERITROCITOS
CIRCULACIÓN 3 x 1013 eritrocitos 900 g de
Hemoglobina
1 x 1010 GR 0.3 g de Hb por hora
1 x 1010 GR 0.3 g de Hb por hora
SISTEMA RETÍCULO - ENDOTELIAL
HIERRO DIETA AMINOÁCIDOS
MÉDULA ÓSEA
Pigmentos biliares en heces, orina Pequeña
cantidad de Hierro