El documento describe el rol del grupo heme en el transporte de oxígeno en la sangre. La hemoglobina contiene grupos heme que incrementan en 70 veces la capacidad de transporte de oxígeno en la sangre. La mioglobina, presente en los músculos, también contiene grupos heme y sirve como reservorio adicional de oxígeno. El grupo heme está constituido por una protoporfirina IX unida a hierro ferrosos, y su síntesis inicia con la formación de ácido δ-aminolevulínico a partir de glicina y succ

1. ROL DEL GRUPO HEME Allan White Bioquímico

2. CARACTERÍSTICAS DEL OXÍGENO El O 2 es fundamental para el metabolismo. Sin embargo, es muy poco soluble en las soluciones acuosas que constituyen los líquidos extra e intracelulares.

3. TRANSPORTE DE OXÍGENO En la sangre arterial, con una PO 2 de 100 mmHg, se encuentran disueltos apenas 0,3 ml de O 2 por cada 100 ml. El volumen de sangre normal es de 5 litros ( Volemia ), los cuales en reposo circulan en un minuto por todo el organismo ( Gasto Cardíaco ). Por consiguiente la oferta máxima de O 2 disuelto en la sangre es inferior a 15 ml de O 2 por minuto. Sin embargo, el consumo mínimo de O 2 en un adulto normal en reposo es de 240 ml de O 2 por minuto.

4. ROL DE LA HEMOGLOBINA Es necesaria entonces la existencia de un sistema adicional de transporte de O 2 en la sangre y ese es uno de los roles de la hemoglobina. La hemoglobina incrementa en la sangre la capacidad de transporte de O 2 en alrededor de 70 veces.

6. CONSTITUCIÓN DE LA HEMOGLOBINA La hemoglobina es un tetrámero (PM= 67.000), en el que cada unidad está constituida por una cadena proteica y un grupo heme. En el tetrámero de hemoglobina de un adulto normal hay dos cadenas proteicas  (141 aác.) y dos cadenas  (146 aác.) El grupo heme está, a su vez, constituido por una protoporfirina IX y Fe +2 .

7. HEMOGLOBINA FETAL La hemoglobina del adulto normal se conoce como hemoglobina A. El feto tiene hemoglobina F que, en lugar de cadenas  , posee dos cadenas  , también de 146 aác., de los cuales 37 son diferentes a los de las cadenas  . La producción de hemoglobina F cesa en el momento del nacimiento, siendo reemplazada de a poco por hemoglobina A.

8. ALTERACIONES DE LAS GLOBINAS Hay enfermedades de tipo genético que se deben a cambios en algunos aminoácidos. En la anemia falsiforme, por ejemplo, una valina reemplaza al ácido glutámico que normalmente debe encontrarse en la posición 6 de las cadenas  : Las talasemias  y  se deben a disminución en la producción de las respectivas globinas.

9. SÍNTESIS DEL GRUPO HEME El grupo heme está constituido por una protoporfirina IX y Fe +2 . La síntesis del grupo heme se inicia con la formación de ácido  -aminolevulínico, a partir de glicina y succinil-CoA.

10. 8 8 hemo 8

11. RESERVA MUSCULAR DE O 2 En los vasos sanguíneos que irrigan el músculo en ejercicio intenso, es probable que la hemoglobina entregue al plasma y a las fibras musculares prácticamente todo el O 2 que transporta. En ese caso es importante que exista un reservorio adicional de O 2 dentro del músculo, función que cumple la mioglobina.

12. CONSTITUCIÓN DE LA MIOGLOBINA La mioglobina es un monómero, compuesto por una cadena proteica (153 aác.) y un grupo heme. Su afinidad por el O 2 es mayor que la de la hemoglobina.

14. OTRAS ESTRUCTURAS CON GRUPO HEME Contienen también grupos heme idénticos al de la hemoglobina: Citocromo b Otras hemoproteínas

15. OTROS GRUPOS HEME Otras moléculas con grupos heme modificados son: Citocromo a (heme a) Citocromo c (heme c) Las modificaciones se observan en algunas de las cadenas unidas a los anillos pirrólicos de la protoporfirina original.

17. CATABOLISMO DEL GRUPO HEME Al destruirse los glóbulos rojos viejos se separan las globinas de los grupos heme y estos son convertidos en biliverdina, por acción de la hemoxigenasa, liberándose además Fe y CO. Posteriormente la biliverdina es convertida en bilirrubina que es excretada en la bilis. El Fe es reutilizado en la síntesis de grupos heme.

18. O 2 + NADPH H 2 O + NADP + + Fe +3 + CO NADPH + H + NADP + heme biliverdina bilirrubina hemo oxigenasa biliverdina reductasa

19. ROL DEL FIERRO En un adulto normal hay entre 3 y 5 g de Fe, 80% del cual se encuentra en los grupos heme. En la hemoglobina su número de oxidación debe ser siempre Fe +2 para ser funcional. Sin embargo, en los citocromos su funcionalidad se basa en la alternancia entre los estados Fe +2 y Fe +3 , en la medida que captan o ceden electrones.

20. F I N