Apuntes de Bioquímica Ordinario: Hemoglobina y Neuroquímica

BIOQUÍMICA ORDINARIO.

REPASO GENERAL PARA EXAMEN

Sesión 60: Bioquímica Sanguínea 1 - Hemoglobinas

Objetivos Clave:

• Identificar características estructurales y funcionales de hemoglobinas normales.
• Identificar hemoglobinas anormales y sus implicaciones clínico-bioquímicas.

Conceptos Fundamentales:

1. Mioglobina (Mb):

• Estructura: Polipéptido único (153 residuos aprox.) con 8 hélices a (A-H), forma compacta. Interior apolar (excepto His E7 y His F8) y superficie polar. Contiene un grupo hemo con Fe2+.
• Función: Almacena y transporta O2 en el tejido muscular (esquelético y cardíaco). Libera O2 durante la privación.
• Unión a O2: El Fe2+ (unido a His F8 en la 5ª posición de coordinación) se mueve hacia el plano del hemo al unirse el O2 en la 6ª posición. His E7 (distal) se ubica en el lado opuesto a His F8.

1. Hemoglobina (Hb):

• Estructura: Proteína tetramérica (a202 en HbA) con estructura cuaternaria. Cada subunidad contiene un grupo hemo con Fe2+ en el centro de un tetrapirrol.
• Hemo: Tetrapirrol cíclico con sustituyentes Metilo (M), Vinilo (V), Propionato (Pr). Su oxidación a Fe3+ (metahemoglobina) destruye la actividad biológica.
• Función Principal:
• Transporte de 02 desde pulmones a tejidos.
• Transporte de CO2 y H+ desde tejidos a pulmones.
• Une 4 moléculas de 02 por tetrámero con unión cooperativa (la unión de un O2 facilita la unión de los siguientes).

Estados Conformacionales:

• Estado T (Tenso): Desoxihemoglobina, baja afinidad por O2. Cavidad central más grande.
• Estado R (Relajado): Oxihemoglobina, alta afinidad por O2.
• P50: Presión parcial de 02 a la cual la Hb está 50% saturada.
• HbA: P50 ~ 26 mmHg.
• HbF: P50 ~ 20 mmHg (mayor afinidad, útil en placenta para extraer O2 de HbA materna).
• Transporte de CO2:
• Como carbamatos (CO2 unido a grupos amino terminales de Hb, ~15% del CO2 venoso).
• Mayormente como bicarbonato (HCO3-), formado en eritrocitos por la anhidrasa carbónica.
• Efecto Bohr: Acoplamiento recíproco de unión de H+ y O2. La liberación de O2 en tejidos (ambiente ácido) favorece la unión de H+ a la desoxiHb (que actúa como buffer). En pulmones (ambiente alcalino), la unión de O2 libera H+, que se combina con HCO3- para formar CO2 (exhalado). Depende de la rotura y formación de puentes salinos (e.g., con His 146 de cadena ß).
• 2,3-Bisfosfoglicerato (BPG): Se sintetiza en eritrocitos en baja PO2. Se une a la cavidad central del tetrámero de Hb, estabilizando el estado T (desoxiHb) y disminuyendo la afinidad por O2, facilitando su liberación en tejidos.

Tipos de Hemoglobina y Aspectos Clínicos:

• HbA (a2ß2): Hemoglobina normal del adulto.
• HbF (a2y2): Hemoglobina fetal, mayor afinidad por 02. Reemplazada por HbA postparto.
• HbS (a2BS2): Causa Anemia Drepanocítica (células falciformes). Alteración en la globina beta.
• HbC: Tipo anormal, común en personas de raza negra, puede causar anemia leve.
• Metahemoglobina: Contiene Fe3+ en lugar de Fe2+. No puede transportar 02.
• Carboxihemoglobina (COHb): Hb unida a Monóxido de Carbono (CO). CO tiene afinidad ~200 veces mayor que O2, impidiendo el transporte de O2.
• Hemoglobina Glucosilada (HbA1c): Hb con glucosa unida irreversiblemente a extremos N-terminal de cadenas ß. Indicador del control glucémico a largo plazo en diabéticos (refleja niveles de glucosa de los últimos 2-3 meses).

Diferencias Clave Mb vs Hb:

• Localización: Mb en músculo, Hb en sangre.
• Función: Mb almacena 02 en músculo, Hb transporta 02 en sangre. Mb tiene mayor afinidad por O2 que Hb.
• Curva de Unión a 02: Mb hiperbólica, Hb sigmoidea (debido a cooperatividad).
• Estructura: Mb monomerica, Hb tetramérica.
• Efecto Bohr/BPG: Mb no los presenta, Hb sí.

Sesión 61: Bioquímica Sanguínea 2 - Vitamina K

Objetivos Clave:

• Ilustrar la estructura de la vitamina K.
• Precisar la función de la vitamina K.

Conceptos Fundamentales:

1. Estructura y Tipos: Grupo de compuestos liposolubles. "K" de "Koagulation" (alemán).

• Vitamina K1 (Filoquinona o Fitonadiona): Sintetizada por plantas. Predominante en la dieta.
• Fuentes: Vegetales de hoja verde (espinaca, col), brócoli, aguacate, kiwi, aceites vegetales (soja, oliva).
• Vitamina K2 (Menaquinonas-n, MK-n): 'n' = número de unidades de 5- carbonos.
• Producidas por bacterias (excepto MK-4). MK-4 es la forma predominante en el organismo.
• Fuentes: Alimentos fermentados (Natto, rico en MK-7), pescados, huevos, hígado, lácteos. MK-7 tiene alta biodisponibilidad y vida media larga.
• Vitamina K3 (Menadiona): Compuesto sintético, provitamina (debe convertirse a MK-4 para ser activa). Usada en animales.

1. Ciclo de la Vitamina K: El cuerpo recicla la vitamina K.

• Activación: Vitamina K quinona -> (Vitamina K reductasa) -> Vitamina K hidroquinona (KH2, forma reducida y activa).
• Carboxilación: KH2 es cofactor para la y-glutamil carboxilasa (GGCX). Durante la carboxilación, KH2 se oxida a Vitamina K epóxido (KO).
• Regeneración: Vitamina K epóxido -> (Vitamina K epóxido reductasa, VKOR) -> Vitamina K quinona. Luego se reduce a KH2 para reiniciar el ciclo.
• Aspecto Clínico (Warfarina): Anticoagulante oral que actúa como antagonista de la vitamina K. Inhibe la VKOR, impidiendo el reciclaje de la vitamina K epóxido a su forma activa (quinona e hidroquinona). Esto reduce la y-carboxilación de los factores de coagulación dependientes de vitamina K.

1. Funciones:

• Cofactor para y-glutamil carboxilasa (GGCX): Cataliza la carboxilación de residuos de ácido glutámico (Glu) a ácido y-carboxiglutámico (Gla) en ciertas proteínas. Los residuos Gla son esenciales para la unión de Ca2+.
• Coagulación Sanguínea:
• Requiere la y-carboxilación de factores de coagulación II (protrombina), VII, IX y X para su activación (unión de Ca2+). Proteínas C y S (anticoagulantes) y Proteína Z también son dependientes de vitamina K.
• Estos factores se sintetizan en el hígado.
• Regulación de Funciones Celulares (Proteína Gas6):
• Proteína dependiente de vitamina K que actúa como ligando para receptores TAM (tirosina quinasa).
• Involucrada en fagocitosis, adhesión, proliferación celular, protección contra apoptosis, desarrollo del SN, y regulación de la hemostasia vascular.

Sesión 62: Bioquímica Sanguínea 3 - Factores de Coagulación

Objetivos Clave:

• Listar y caracterizar los factores de coagulación.
• Distinguir las vías intrínseca y extrínseca.

Conceptos Fundamentales:

1. Hemostasia vs. Trombosis:

• Hemostasia: Cese de la hemorragia tras una lesión vascular. Implica:
1. Formación de un agregado plaquetario temporal (plaquetas se unen a colágeno, liberan ADP, forman Tromboxano A2; trombina también activa plaquetas).
2. Formación de una red de fibrina estable (coágulo).
3. Disolución del coágulo por plasmina.
• Trombosis: Formación de un coágulo (trombo) dentro de un vaso sanguíneo, usualmente por daño endotelial.
• Trombo blanco: Plaquetas y fibrina, en arterias (flujo rápido).
• Trombo rojo: Eritrocitos y fibrina, en venas (flujo lento).

1. Factores de Coagulación:

• Proteínas plasmáticas, la mayoría zimógenos (inactivos) que se activan por proteólisis (se añade sufijo 'a'). Nombrados con números romanos.
• Grupos Principales:
• Factores de Contacto: Inician la vía intrínseca. Incluyen Factor XII, Factor XI, Precalicreína (PK), Quininógeno de Alto Peso Molecular (QAPM).
• Factores Dependientes de Vitamina K: Requieren y-carboxilación (dependiente de Vit. K) para unir Ca2+ y activarse. Incluyen Factor II (Protrombina), VII, IX, X, Proteína C, Proteína S, Proteína Z.
• Cofactores: Aceleran reacciones enzimáticas. Incluyen Factor V, Factor VIII, Factor Tisular (TF), Trombomodulina.
• Sustratos/Cimógenos: Fibrinogeno (Factor I) es el sustrato final, convertido a fibrina.
• Inhibidores: Regulan la cascada. Ej: Antitrombina (una SERPINA), TFPI (Inhibidor de la Vía del Factor Tisular, tipo Kunitz).
• Dominios Estructurales: Muchos factores comparten dominios como Gla (para unión a Ca2+ y fosfolípidos), dominios tipo EGF, Kringle, etc., que determinan sus interacciones.

1. Cascada de la Coagulación: Serie de reacciones enzimáticas que amplifican la señal para convertir fibrinogeno en fibrina.

• Vía Extrínseca (o del Factor Tisular):
1. Inicia con daño tisular que expone el Factor Tisular (TF o Factor III).
2. TF se une al Factor VII y lo activa a Factor Vila.
3. El complejo TF-FVIIa-Ca2+ (llamado complejo tenasa extrínseco) activa al Factor X a Factor Xa.
4. Aspecto Clínico: Evaluada por el tiempo de protrombina (TP).
• Vía Intrínseca (o de Contacto):
1. Inicia cuando la sangre entra en contacto con una superficie cargada negativamente (e.g., colágeno expuesto).
2. Activación secuencial: FXII -> FXIla; Precalicreína -> Calicreína (acelera activación de FXII); FXI -> FXla (por FXIla); FIX -> FIXa (por FXIa).
3. FIXa, junto con su cofactor FVIIIa, Ca2+ y fosfolípidos plaquetarios, forma el complejo tenasa intrínseco, que también activa al Factor X a Factor Xa.
4. Aspecto Clínico: Evaluada por el tiempo de tromboplastina parcial activada (TTPa).
• Vía Común:
1. Inicia con la formación de Factor Xa (por cualquiera de las vías).
2. FXa, junto con su cofactor FVa, Ca2+ y fosfolípidos plaquetarios, forma el complejo protrombinasa.
3. El complejo protrombinasa convierte Protrombina (Factor II) en Trombina (Factor IIa).
4. Trombina:
• Convierte Fibrinogeno (Factor I) soluble en monómeros de Fibrina insoluble.
• Activa al Factor XIII a Factor XIlla (transglutaminasa), que estabiliza el coágulo de fibrina formando enlaces covalentes cruzados.
• Amplifica la coagulación activando Factores V, VIII, XI y plaquetas.

Calcio (Factor IV): Esencial en múltiples pasos de ambas vías, facilitando la unión de factores con dominios Gla a las superficies fosfolipidicas de las plaquetas activadas.

Sesión 63: Bioquímica Sanguínea 4 - Proteínas Plasmáticas

Objetivos Clave:

• Clasificar proteínas plasmáticas por electroforesis.
• Precisar funciones de albúmina y globulinas.

Conceptos Fundamentales:

1. Electroforesis de Proteínas Plasmáticas:

• Técnica que separa biomoléculas (proteínas) según su movilidad en un campo eléctrico sobre una matriz porosa (poliacrilamida para proteínas).
• La migración depende de la carga de las proteínas.
• Principales fracciones separadas: Albúmina, globulinas a1, a2, B, y y.
• Plasma: Parte líquida de la sangre no coagulada (contiene factores de coagulación como fibrinogeno).
• Suero: Líquido sobrenadante tras la coagulación (sin fibrinogeno ni otros factores consumidos en el coágulo).

1. Proteínas Plasmáticas Generales:

• Constituyen 7-9% del plasma.
• 70-80% sintetizadas en el hígado. La mayoría son glucoproteínas (excepto albúmina).
• Funciones Generales:
• Mantenimiento de la Presión Oncótica: Principalmente por la albúmina; atrae agua hacia el espacio vascular. Presión oncótica normal: 25 mmHg.
• Transporte: Ácidos grasos, hormonas, vitaminas, iones metálicos (e.g., transferrina para hierro).
• Coagulación: Fibrinogeno, protrombina.
• Defensa Inmunitaria: Inmunoglobulinas (y-globulinas).
• Función Buffer: Ayudan a mantener el PH sanguíneo.
• Reserva de Proteínas.

1. Albúmina:

• Estructura: Proteína más abundante del plasma (50-60% del total; 4-5 g/dL). PM ~66-69 kDa. Sintetizada en el hígado. Formada por 3 dominios homólogos (I, II, III), cada uno con subdominios helicoidales. Posee 17 enlaces disulfuro y un grupo tiol libre (Cys34).
• Funciones:
• Presión Oncótica: Principal responsable (80%). Regula distribución de fluidos.
• Transporte: Muy versátil. Transporta ácidos grasos, bilirrubina, hormonas (tiroideas, esteroides), fármacos (sitios de unión Sudlow I y II), Ca2+, Cu2+.