El documento describe las proteínas transportadoras de oxígeno como la hemoglobina. Explica que están compuestas de una parte proteica unida a un grupo hemo que se une al oxígeno. Describe la estructura cuaternaria de la hemoglobina y los mecanismos de cooperatividad positiva y alosterismo que permiten que la hemoglobina libere el oxígeno en los tejidos y lo capture en los pulmones. También explica los efectos Bohr y Haldane que optimizan el transporte de oxígeno en función del pH y la presión par

1. Unidad I
ALL YOU NEED TO KNOW
BY
BR. CARLOS PEDROZA

2. Universidad Central de Venezuela
Facultad de Medicina
Escuela “José María Vargas”
Cátedra de Bioquímica
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE O2
Br. Carlos Pedroza

3. Proteínas Transportadoras de
Oxígeno
ALL YOU NEED TO KNOW
BY
BR. CARLOS PEDROZA

4. Conceptos Básicos
Proteína Transportadora de O2
“Proteína con un grupo prostético (hemo) afín al
Oxígeno, con el cual cumple funciones de transporte”
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5. Esquema
Estructura
de las Proteínas Cooperatividad Alosterismo
Transportadoras de O2
Mutaciones Significado Efecto Bohr y
que afectan la Clínico del Efecto
función de la Hb DPG Haldane
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6. Esquema
Estructura
de las Proteínas Cooperatividad Alosterismo
Transportadoras de O2
Mutaciones Significado Efecto Bohr y
que afectan la Clínico del Efecto
función de la Hb DPG Haldane
Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza

7. Proteínas Transportadoras de Oxígeno
Apoproteína Grupo Prostético
His Val
Met Ile
Gly Tyr
Ala Leu
Glu Trp
Arg Lys
Gln Thr
Asn Phe
Cys Ser
Asp Pro
Parte Proteica Grupo Hemo
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8. Proteínas Transportadoras de Oxígeno
Apoproteína Grupo Prostético
His Val
Met Ile
Gly Tyr
Ala Leu
Glu Trp
Arg Lys
Gln Thr
Asn Phe
Cys Ser
Asp Pro
Parte Proteica Grupo Hemo
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9. Hemo
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10. Hemo
Pirrol
C 4H5N
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11. Hemo
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12. Hemo
Puente metino
R1-CH=R2
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13. Hemo
Puente metino
R1-CH=R2
Metil -CH3 2, 3, 5 y 7
Vinil -HC=CH2 4y6
Propionil -CH2-CH2-COOH 1y8
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14. Hemo
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15. Hemo
Enlaces de Coordinación del Fe++
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16. Hemo
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17. Hemo
Metil -CH3
Vinil -HC=CH2
Propionil -CH2-CH2-COOH
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18. Proteínas Transportadoras de Oxígeno
Apoproteína Grupo Prostético
His Val
Met Ile
Gly Tyr
Ala Leu
Glu Trp
Arg Lys
Gln Thr
Asn Phe
Cys Ser
Asp Pro
Parte Proteica Grupo Hemo
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19. Apoproteína
Parte Proteica
Estructura
Primaria
Estructura
Secundaria
Estructura
Terciaria
Estructura
Cuaternaria
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20. Apoproteína
Parte Proteica
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21. Apoproteína
Parte Proteica
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22. Apoproteína
Estructura Primaria
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23. Apoproteína
Estructura Secundaria
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24. Apoproteína
Estructura Secundaria
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25. Apoproteína
Estructura Secundaria
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26. Apoproteína
Estructura Terciaria
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27. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
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28. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
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29. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
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30. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
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31. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
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32. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
a1 H 2N
C NH2+ -
OOC CH2 C Asp 126
Arg 141
(CH2)3 NH
C
COO- +
H 3N (CH2)4 C Lys 127
a2
+
H 3N C Val 1
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33. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
a2 H2 N
Arg 92 C NH2+
(CH2)3 NH -
OOC CH2 CH2 C Glu 43
C
Lys 40 C (CH2)4 NH3+ -
OOC +
HN b1
CH CH2
NH
His 146 (C-t)
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34. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
b2 Asp 94
- + NH
b1
C CH2 COO HN
CH2 C
His 146
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35. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
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36. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
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37. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
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38. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
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39. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza

40. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza

41. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
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42. Apoproteína
Estructura Cuaternaria
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43. Esquema
Estructura
de las Proteínas Cooperatividad Alosterismo
Transportadoras de O2
Mutaciones Significado Efecto Bohr y
que afectan la Clínico del Efecto
función de la Hb DPG Haldane
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44. Cooperatividad
Positiva Negativa
“Mecanismo con el cual la unión de
un ligando a una molécula aumenta la
probabilidad de la unión de otro ligando”.
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45. Cooperatividad
Positiva Negativa
“Mecanismo con el cual la unión de “Mecanismo con el cual la unión de
un ligando a una molécula aumenta la un ligando a una molécula disminuye la
probabilidad de la unión de otro ligando”. probabilidad de la unión de otro ligando”.
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46. Cooperatividad
Positiva Negativa
“Mecanismo con el cual la unión de “Mecanismo con el cual la unión de
un ligando a una molécula aumenta la un ligando a una molécula disminuye la
probabilidad de la unión de otro ligando”. probabilidad de la unión de otro ligando”.
“Al momento de la unión del ligando a uno de los sitios de afinidad, se genera un
cambio conformacional que se transmite a otros sitios interconectados, los cuales
aumentan o disminuyen su afinidad por el ligando”
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47. Cooperatividad
Positiva Negativa
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48. Cooperatividad
Requerimientos
• Dos sitios de unión
interconectados
• Dos estados
conformacionales con
distinta afinidad por el
ligando.
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49. Cooperatividad
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50. Cooperatividad
Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza

51. Cooperatividad
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52. Cooperatividad
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53. Cooperatividad
Concertada Secuencial
“La unión de una molécula de ligando (O2)
favorece la unión de las siguientes, por cambios
en la conformación de la proteína
(Hemoglobina) de estado Tenso a Relajado”.
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54. Cooperatividad
P50
Presión parcial de oxígeno donde la
proteína transportadora está hemi-
saturada (50% saturada)
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55. Cooperatividad
Hiperbólica
Curva
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56. Cooperatividad
Curva
Sigmoidea
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57. Cooperatividad
Conclusión
Hb → Transportador
Mb → Almacenador
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58. Esquema
Estructura
de las Proteínas Cooperatividad Alosterismo
Transportadoras de O2
Mutaciones Significado Efecto Bohr y
que afectan la Clínico del Efecto
función de la Hb DPG Haldane
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59. Alosterismo
“Regulación de la actividad de una macromolécula por
un elemento diferente a su sustrato”
¿Qué moléculas tienen un efecto
alostérico?
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60. Efecto Alostérico del H+
COO-
+H N C H
3
R
2 7 12
Ácido Base
↑[H+] → ↑[Formas protonadas] ↓[H+] → ↑[Formas no protonadas]
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61. Efecto Alostérico del H+
2 7 12
Ácido Base
↑[H+] → ↑[Formas protonadas] ↓[H+] → ↑[Formas no protonadas]
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62. Efecto Alostérico del H+
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63. Efecto Alostérico del CO2
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64. Efecto Alostérico del 2,3 DPG
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65. Efecto Alostérico del 2,3 DPG
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66. Efecto Alostérico del 2,3 DPG
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67. Efecto Alostérico del 2,3 DPG
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68. Esquema
Estructura
de las Proteínas Cooperatividad Alosterismo
Transportadoras de O2
Mutaciones Significado Efecto Bohr y
que afectan la Clínico del Efecto
función de la Hb DPG Haldane
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69. Efecto Bohr y Efecto Haldane
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70. Efecto Bohr y Efecto Haldane
Atmósfera
O2 CO2
Alvéolos
O2 CO2
pulmonares
O2 CO2
Circulación
pulmonar
Circulación
sistémica
O2 CO2
O2 + glucosa → CO2 + H2O + ATP
Célula
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71. Efecto Bohr y Efecto Haldane
Concentraciones
pH = 7,2
↓ pO2
↑ pCO2
↑ [H+]
Forma T
Concentraciones Forma promovida
pH = 7,6
↑ pO2
↓ pCO2
↓[H+]
Forma R
Forma promovida
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72. Efecto Bohr y Efecto Haldane
Concentraciones
pH = 7,2
↓ pO2
Oxi-Hb ↑ pCO2
↑ [H+]
Corazón
Efecto Haldane
Forma T
Efecto Bohr
Concentraciones Forma promovida
pH = 7,6
↑ pO2
↓ pCO2
↓[H+]
Desoxi-Hb
Forma R
Forma promovida
Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza

73. Efecto Bohr y Efecto Haldane
EFECTO Concentraciones
HALDANE pH = 7,2
EFECTO
↓ pO
BOHR 2
Oxi-Hb ↑ pCO2
Consiste en que al haber
una alta pO2, sumado a un [H+]
Consiste en↑que al haber
Corazón
bajo pCO2 y alto pH, la un pH alto, baja pO2 y alta
Efecto Haldane
unión del O2 a la Hb Forma T
pCO2, la protonación y
Efecto Bohr
Concentraciones Forma promovida
promueve la ruptura de carboxilación de grupos
pH = 7,6
puentes iónicos que específicos lleva a la
estabilizanpO2
↑ la conformación transición de
↓ pCO2
T y lleva a la transición de R→T
+
↓[H→ R
T ] lo cual promueve liberación
descencadenando la Desoxi-Hb de O2 y captura de H+, CO2
Forma R
liberación de H+, CO2 y 2,3 y 2,3 BPG
Forma promovida
BPG y la captura de O2
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74. Efecto Bohr y Efecto Haldane
EFECTO Concentraciones
HALDANE pH = 7,2
EFECTO
↓ pO
BOHR 2
O2-Hb + CO2 + H+ + 2,3 BPG
Oxi-Hb ↑ pCO2
Consiste en que al haber
una alta pO2, sumado a un [H+]
Consiste en↑que al haber
Corazón
bajo pCO2 y alto pH, la un pH alto, baja pO2 y alta
Efecto Haldane
Efecto Efecto Bohr Forma T
unión del O2 a la Hb pCO2, la protonación y
Efecto Bohr
Concentraciones Haldane Forma promovida
promueve la ruptura de carboxilación de grupos
pH =iónicos que
7,6 Tejido
puentes específicos lleva a la
Alvéolos pulmonares metabólicamente
estabilizanpO2
↑ la conformación
activo
transición de
↓ pCO2
T y lleva a la transición de R→T
+]
↓[H→ R
T CO2 lo cual promueve liberación
descencadenando la Hb
Desoxi-Hb
H+ + O2 de O2 y captura de H+, CO2
Forma R
liberación de H+, CO2 y 2,3 y 2,3 BPG
Forma promovida
2,3 BPG
BPG y la captura de O2
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75. Efecto Bohr y Efecto Haldane
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76. Efecto Bohr y Efecto Haldane
Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza

77. Esquema
Estructura
de las Proteínas Cooperatividad Alosterismo
Transportadoras de O2
Mutaciones Significado Efecto Bohr y
que afectan la Clínico del Efecto
función de la Hb DPG Haldane
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78. Significado Clínico del DPG
A 9000m
PO2 sangre ~ 19 mm Hg
A nivel del mar
PO2 sangre ~ 100 mm Hg
A 50m de profundidad
PO2 sangre~200 mm Hg
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79. Significado Clínico del DPG
¿Qué puede hacer el
organismo?
■ Producción de mayor cantidad de
2,3-DPG, disminuyendo la afinidad
de la Hb por el O2
■ Aumento en la producción de
eritrocitos → Policitemia
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80. Significado Clínico del DPG
¿Qué puede hacer el
organismo?
■ Producción de mayor
cantidad de 2,3-DPG,
disminuyendo la afinidad
de la Hb por el O2
■ Aumento en la
producción de eritrocitos
→ Policitemia
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81. Esquema
Estructura
de las Proteínas Cooperatividad Alosterismo
Transportadoras de O2
Mutaciones Significado Efecto Bohr y
que afectan la Clínico del Efecto
función de la Hb DPG Haldane
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82. Variantes de la hemoglobina
HbA HbF HbA2
α2β2 α2γ2 α2δ2
(97%) (0,5%) (2,5%)
HbA0 HbA1
(93-95%) (5-7%)
HbA1a HbA1b HbA1c
(0,5%) (0,5%) (4-6%)
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83. Variantes de la hemoglobina
Hemoglobina A1c
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84. Variantes de la hemoglobina
Hemoglobina A1c
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85. Variantes de la hemoglobina
Hemoglobina Fetal
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86. Variantes de la hemoglobina
Hemoglobina Fetal
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87. Variantes de la hemoglobina
Hemoglobina Fetal
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88. Variantes de la hemoglobina
Hemoglobina Fetal
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89. Patologías asociadas
Anemia falciforme o drepanocítica
Gluβ6 → Valβ6 HbS
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90. Patologías asociadas
Anemia falciforme o drepanocítica
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91. Patologías asociadas
Anemia falciforme o drepanocítica
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92. Patologías asociadas
Anemia falciforme o drepanocítica
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93. Patologías asociadas
Metahemoglobinemia (HbM)
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94. Patologías asociadas
Talasemia
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95. Patologías asociadas
Hemoglobina de Kempsey
↓Cooperatividad
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96. “Heart of Steel (Hemoglobin)” Julian Voss-Andreae
2005, Sculpture weathering steel and glass
1st Street/"A" Avenue, City of Lake Oswego.
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97. Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza