L’emoglobina e l’affascinante giro di protoni

Lo so, non c’entra nulla con i temi di questo blog ma sto studiando biochimica e sono rimasta affascinata da questo argomento. Dato che questo spazio è abbandonato da mesi e mesi e che lo studio è il motivo numero uno di tale abbandono, perché non approfittare proprio dello studio per riesumare il blog?
Dunque, l’argomento che mi ha colpito in questi giorni di studio forsennato, come si evince dal titolo, è l’emoglobina.

L’emoglobina serve a trasportare l’ossigeno dai polmoni verso i tessuti e a trasportare l’anidride carbonica dai tessuti ai polmoni; mentre fa il suo dovere, funge anche da tampone del pH. Non voglio annoiarvi (!) con la supercazzola con cui viene descritta la struttura dell’emoglobina, vi dirò solo che l’emoglobina è una proteina che si trova nei globuli rossi ed è costituita da quattro parti (subunità) ciascuna composta da una protena (globina) e da un gruppo EME. Il gruppo EME è quella “cosa” (e vi risparmio di nuovo la supercazzola della definizione) che permette all’ossigeno di legarsi all’emoglobina.

L’emoglobina aumenta e diminuisce la propria capacità di legare l’ossigeno in determinate condizioni: in particolare, quando l’ambiente è meno acido e la concentrazione di ossigeno è alta, l’emoglobina è più propensa a legarsi con l’ossigeno mentre quando l’ambiente è più acido e la concentrazione di ossigeno è bassa, l’emoglobina è meno affine a legarsi con l’ossigeno, che dunque viene rilasciato. Dato che nei polmoni c’è un’alta concentrazione di ossigeno e l’ambiente è meno acido, l’emoglobina è portata a legarsi all’ossigeno; viceversa, nei tessuti trova meno ossigeno e un ambiente più acido, quindi rilascia l’ossigeno (spero di non aver fatto confusione perché spesso mi incarto da sola nel ragionamento).
Ricapitolando:
> se il pH è basso (più acido) e la concentrazione di ossigeno è bassa, l’emoglobina diventa meno affine all’ossigeno e lo rilascia. Questo avviene nei tessuti;
> se il pH è alto (più basico) e la concentrazione di ossigeno è alta, l’emoglobina diventa più affine all’ossigeno e lo lega. Questo avviene nei polmoni.

Detto questo, l’emoglobina non si limita solo a portare ossigeno in giro per il corpo, ma partecipa anche in modo diretto e indiretto all’espulsione dell’anidride carbonica e a mantenere invariato il pH dei tessuti.
Il meccanismo e le reazioni che permettono all’emoglobina di compiere il proprio lavoro sono, a mio parere, fighissimi:

– nei tessuti, l’anidride carbonica che entra nel sangue viene idratata (gli viene aggiunta una molecola d’acqua) da un enzima che si chiama anidrasi carbonica. Questa reazione trasforma l’anidride carbonica in acido carbonico e a sua volta l’acido carbonico si dissocia in H+ e ione bicarbonato. Gli H+ sono ioni idrogeno carichi positivamente e aumentano l’acidità: più H+ ci sono, più il pH si abbassa e diventa acido. L’aumento di questi H+, facilita il rilascio di ossigeno da parte dell’emoglobina, quindi nei tessuti, questo aumento di acidità fa in modo che l’emoglobina liberi l’ossigeno che ha catturato nei polmoni, ossigenando i tessuti. Contemporaneamente, l’emoglobina sottrae questi ioni idrogeno, facendo da tampone;

– nei polmoni, arriva lo ione bicarbonato che si è generato dalla dissociazione dell’acido carbonico. Nei polmoni quindi il pH è più alto rispetto ai tessuti e  l’emoglobina può legare ossigeno. Contemporaneamente, l’emoglobina rilascia H+, quelli che aveva legato nei tessuti, ma questi ioni idrogeno non restano liberi. Gli H+ infatti si legano subito allo ione bicarbonato e si forma di nuovo acido carbonico. L’enzima anidrasi (lo stesso di prima) divide l’acido carbonico in anidride carbonica e acqua.
La reazione (bellissima) è questa qui:

(acqua + anidride carbonica, per azione dell’anidrasi carbonica danno acido carbonico, che si scinde in ione bicarbonato + ione idrogeno. Le freccine indicano che la reazione procede in entrambe le direzioni)

Non so quanto sia stata chiara e corretta in questa spiegazione (se passa da queste parti un esperto di emoglobina e mi dice che non ho capito una mazza, me la rivedo, eh) ma quello che mi ha affascinata di tutto questo viaggio dell’emoglobina (che, diciamocelo, si fa un bello sbatti) è il giro di protoni che permette il funzionamento dell’emoglobina stessa senza che vi sia una significativa alterazione del pH. Quello che mi colpisce è che nel nostro organismo niente (o quasi) viene lasciato al caso e quanto i meccanismi siano regolati per funzionare esattamente come devono. Insomma, non sembra fantastico anche a voi? No? Ma come no?
Vabbe’, allora vi dico questa: quando nel nostro sangue abbiamo concentrazioni troppo elevate di glucosio, l’emoglobina lega il glucosio (non dove lega l’ossigeno, da un’altra parte) e viene detta emoglobina glicosilata. L’emoglobina glicosilata è un marcatore della patologia diabetica. Questo è interessante, no?
Vabbe’, torno a studiare 🙂

Le (eco) idee tascabili