TRANSPORTE DE O2 EN SANGRE

Fabiola León VelardeDpto. de Ciencias Biológicas y Fisiológicas

Laboratorio de Transporte de Oxígeno

Fisiología Comparada 2006 - I

LEY DE HENRY

[O2] = . PO2 PO2 = [O2] /

= 0.003 ml O2 /100 ml . 1 mm Hg

Si PO2 = 100 mm Hg = 0.003 x 100 = 0.3 ml/100 ml

= 0.3 vol%

O2 disuelto

O2 combinado con Hb

O2 total

0 20 40 60 80 100 600 Po2 mmHg

100

80

60

40

20

0

Sat

(%)

Hb

2

2

1

8

1

4

1

0

6

2

C

de

O2

ml/100ml

PIGMENTOS RESPIRATORIOS

• El O2 que se disuelve en sangre no es suficiente, se necesitan proteínas especiales que aumenten la afinidad por el O2 de la sangre: “Pigmentos Respiratorios”.

• Existen 4 Pigmentos Respiratorios:

1. Hemoglobina Fe+2 - porfirina (en solución o en células)

2. Clorocruorina Fe+2 - porfirina (en solución)

3. Hemeretrina Fe+2 - proteína (en células)

4. Hemocianina Cu+2 - proteína (en solución)

HEMOGLOBINA

• PM = 17 000 - 3 000 000 Da• Extensamente distribuido, al menos 10 phyla y en

algunas plantas.• Desde organismos unicelulares (Paramecium),

platelmintos, nemátodos, moluscos, hasta algunas especies de insectos.

• Invertebrados: Hb presenta 1-250 subunidades, se encuentra en la hemolinfa y forma polímeros (>PM).

• Vertebrados: Hb presenta 4 subunidades (<PM) y se encuentra en los corpúsculos.

GLÓBULOS ROJOS• En mamíferos: discos bicóncavos sin núcleo,

excepto Familia Camelidae.

• Peces, aves, reptiles y anfibios: forma oval con núcleo.

• Únicos vertebrados sin Hb ni GR: Leptocephalus larvae de la Fam. Chaenichtyrdae (peces antárticos)

Oxígeno en la Hb Capacidad de la Hb

(mM) Hb + 4 O2 (mM)

1 mmol Hb = 64.5 g Hb1 mmol O2 = 22.4 ml.

4 x 22.4 ml/mmol O2 = 1.39 ml O2/g Hb

64.5 g 1g de Hb se combina con 1.34 ml O2 (VN)

Capacidad de Hb = 20.1 ml O2 /100 ml

O2 disuelto = 0.3 ml O2/100 ml

CONTENIDO DE O2

Cont. O2 Hb = Sat O2 x Hb x 1.34

= 0.98 x 15 x 1.34 = 19.7 ml O2 /l00 ml

Cont. O2 Total =

Cont. O2 Hb + Cont. O2 disuelto (Cont O2 dis. = PAO2 x 0.003 = 100 x 0.003)

= 0.3 + 19.7 = 20 ml O2 /l00 ml sangre

Significado fisiológico de la forma sigmoide de la curva

Critical PO2

V

Efectores de la Curva de Disociación de la Hb O2

• La curva se desplaza a la derecha cuando:

T°, PCO2, [H+] y 2-3-DPG

• La Hb disminuye su afinidad por el O2 y lo libera.

CLOROCRUORINA

• PM = 2 750 000 Da• El color es marcadamente diferente (de verde a rojo),

pero sólo está dado por una pequeña alteración en la porfirina.

• Se restringe a 4 familias de poliquetos (gusanos marinos).

• Algunos poliquetos presentan ambos pigmentos.

HEMERETRINA (Hr)

• PM = 108 000 Da

• Color rosado con una afinidad diferente por el O2.

• El Fe+2 se asocia a los aminoácidos y no a la porfirina.

• Se encuentra en corpúsculos o libre en la hemolinfa.• Varios tipos de diferentes de Hr se pueden encontrar

en un mismo organismo.• Ph. Anélida: Sipunculidos, Poliquetos, Priapulidos• Ph. Molusca: Braquiopodos

INVERTEBRADOS

• Sus pigmentos respiratorios pueden tener diferentes afinidades según se encuentren en el fluido celómico o en la sangre.

• Dendrostomum: (gusano marino) • Vive enterrado en la arena, pero saca a la superficie sus

tentáculos vascularizados (respiración).

• La Hr de la sangre de menor afinidad sede el O2 a la Hr del celoma de mayor afinidad para que el O2 sea distribuido en todo el cuerpo enterrado.

• Ocurre algo parecido con los invertebrados que tienen mioglobina (moluscos) de mayor afinidad y otro pigmento respiratorio de menor afinidad en la sangre.

AFINIDAD DE LA HEMERETRINA

50 100 150 PO2 mm Hg

25

50

75

100

SAT

O2

%

mioglobina

Hr cel

Hr vasc

Hr en células

HEMOCIANINA (Hc)

• PM = 300 000 - 9 000 000 Da• Es de color azul (Cu++).• Se le encuentra libre en la hemolinfa.• Ph. Molusca: Cl. Amphineura (chitones) y Cl.

Cephalopoda (calamar, pulpo). Moléculas multiproteicas con varios sitios activos.

• Ph. Artrópoda: Cl. Arachnoidea (limulus, escorpiones, crustáceos malacostráceos). Moléculas multiproteicas de estructura cuaternaria diferente (aprox. 650 aa) con un sitio activo.

“LOS PIGMENTOS RESPIRATORIOS FORMAN POLÍMEROS

PORQUE SEPARADOS COMO PARTÍCULAS AUMENTARÍAN

LA PRESIÓN COLOIDOSMÓTICA DE PLASMA”

MODULADORES ALOSTÉRICOS

• Peces ATP , GTP

• Anfibios ATP, GTP, DPG• Reptiles ATP, GPT (menos)

• Aves IPP

• Mamíferos DPG

Efecto Bohr

• El incremento de ácidos o CO2 disminuye el pH del plasma y mueve la curva de disociación de la Hb hacia la derecha.

un aumento de CO2 promueve una mayor entrega de O2 a los tejidos a igual PO2.

Efecto Bohr = log P50/pH

EFECTO BOHR

• Está en función del peso corporal.

• La Hb de un ratón es más pH sensible que la de un elefante.

• El efecto Bohr, junto con el efecto Root, influyen en el transporte de O2 más no en el transporte de CO2.

EFECTO ROOT

• Ocurre principalmente en peces.

• Es la reducción máxima de la saturación de O2 que puede ocurrir en presencia de un efecto Bohr muy marcado.

• La curva se corre tanto hacia la derecha que ya no se satura bien.

• Teleosteos favorece la entrega de O2 a las vejigas natatorias.

Curva de disociación del O2 en Salmo gairdneri a diferentes niveles de CO2 y a diferentes temperaturas. Randall (1970).

Afinidad de la Hb por el O2 en PECES (regulación mediada por catecolaminas)

PO2

SatO2

Af Hb O2

NE, EP

VE

Na + /H+

pH

[ATP]

TRANSPORTE DE CO2 EN SANGRE

Fabiola León VelardeDpto. de Ciencias Biológicas y Fisiológicas

Laboratorio de Transporte de Oxígeno

Fisiología Comparada 2006 - I

TRANSPORTE DE CO2

Puede ser transportado como:1. Disuelto en solución.2. Como HCO3- (80% - 90% en sangre venosa)3. Como carbaminohemoglobina

pigmento - NH2 + CO2 pigmento + H+

NHCO-

CO2 Disuelto

• Obedece a la Ley de Henry. [CO2] = . PCO2 PCO2 = [CO2] /

• Es 20 veces más soluble que el O2, por lo que disuelto, tiene un papel más significativo en el transporte.

pH y Ecuación de H-H

CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ CO3

CO2 = 1 y CO2 = 1 HCO3- = 20 a pH= 7.4

H2CO3 1000 HCO3- 20 H2CO3 1 pK = 6.1

pH = pK + log [HCO3-] = 24 = log 20 = 1.3

[H2CO3] 1.2

pH = 6.1 + 1.3 = 7.4

a.c.

ANHIDRASA CARBÓNICA

• Si bien NO es un factor crítico en el transporte de CO2, SI participa de manera importante en el equilibrio ácido-básico.

• A menor tamaño, mayor concentración de anhidrasa carbónica en sangre para acelerar el transporte de CO2.

• Permite una formación inmediata de HCO3- + H+ en

sangre, lo que genera un acelerado efecto Bohr.• Es importante en todo tejido, donde ocurre transporte

de iones: riñones, páncreas, glándulas salivales.

CO2 EN TEJIDOS

La Hb desoxigenada tiene mayor afinidad por los H+ (la curva se mueve hacia la derecha y entrega más O2 a igual PO2).

Disminuye la afinidad de la Hb por el O2. Aumenta la capacidad para liberar O2.

CO2 + H2O H2CO3

HHbCO2 HCO3- + H+

(NHCOO-) Cl-

HHb

CO2 EN PULMONES

El CO2 es espirado, y aumenta la afinidad de la Hb por el O2

CO2

HbO2

H+ + HCO3- H2CO3 CO2

+ HbO2 Cl- H2O

HCO3-

TRANSPORTE DE CO2

• Pulmones: El CO2 total se reduce entre 6% - 8% en los pulmones.

• Branquias: El CO2 total se reduce entre 10% - 20%

• El transporte se complica en los animales acuáticos porque este no solo se elimina como CO2 molecular, sino también como HCO3

- y H+.

• En los salmones el intercambio de Na+Cl- por HCO3-

y H+ da cuenta del 10% del CO2 excretado.

RESPIRACION y pH

pH HCO3- PCO2

mM/L mmHg

Trucha 7.81 5 1.5Tortuga 7.79 50 23

Regulación del pH:Animales terrestres: > PCO2

pulmón y riñónAnimales acuáticos: riñón

EFECTO HALDANE

• La formación de deoxiHb aumenta la afinidad de la Hb por el CO2 = 70% del efecto Haldane.

• El 30% restante, ocurre cuando los H+ son amortiguados por la Hb a medida que el CO2 se desprende, formando más HCO3

-.

• Este efecto favorece tanto la toma de CO2 en los capilares tisulares, como su eliminación en los órganos respiratorios.

• No se ha demostrado en los elasmobranquios.

EFECTO DE HALDANE

CO2

Tejido

Arteria

60 PO2 = 40 y Sat = 75%

50 PO2 = 100 y Sat = 98%

10 20 30 40 50 60 70 80 PCO2

EFECTO DE LA TEMPERATURA

Cont. CO2

35 oxigenada deoxigenada 25oC

30 35oC

temperatura 25 pK de Hb

efecto tampón de la Hb [HCO3

-] sangre

20 10 30 50 70 90 PCO2