La hemoglobina

Ser humano · modelo 3D

La hemoglobina es la proteína que llena los glóbulos rojos y lleva el oxígeno desde el pulmón al resto del cuerpo. Cambia de forma a medida que se carga, y por eso se llena en el pulmón y suelta oxígeno en los tejidos, que es donde hace falta.

En una frase

La hemoglobina es la proteína de los glóbulos rojos que carga oxígeno en el pulmón y lo suelta en los tejidos porque cambia de forma al llenarse.

Qué vas a aprender

Describir de qué está hecha la molécula y dónde se une el oxígeno.
Explicar por qué cada oxígeno que entra facilita la entrada de los demás.
Decir por qué la hemoglobina suelta oxígeno en los tejidos y no en el pulmón.
Contar cómo se vio su forma y qué queda por aclarar.

Cómo funciona

Del hemo al glóbulo rojo

Hemoglobina y glóbulo humanos. Tamaños aproximados: hemo y hemoglobina se calcularon sobre la posición publicada de sus átomos; la molécula mide de 5,4 a 6,4 nm según el lado. El glóbulo, de 7,5 a 8,7 µm de ancho.^{3, 14, 15}

La hemoglobina viaja dentro de los glóbulos rojos, unas células sin núcleo llenas de ella. Según una estimación de 1980, cada glóbulo guarda unos 300 millones de moléculas. Casi todo el oxígeno de la sangre va unido a la hemoglobina; disuelto va muy poco. Su utilidad está en el reparto: se carga en el pulmón, donde abunda el oxígeno, y suelta una parte en los tejidos, donde escasea. Lo logra con su cambio de forma y con ayuda de las condiciones de los tejidos.^{2, 10, 15}

Cada molécula está hecha de cuatro cadenas. Una cadena es una fila de aminoácidos, las piezas de las proteínas, plegada en varios tramos enrollados llamados hélices. Hay dos cadenas α y dos β. Cada α va muy unida a una β, de modo que la molécula se entiende como dos parejas.^{4, 5}

Cada cadena guarda en un hueco un hemo. El hemo es un anillo plano con un átomo de hierro en el centro. Cada hemo une un oxígeno, así que una molécula lleva como mucho cuatro. Por debajo del anillo, un aminoácido llamado histidina está unido al hierro. Por encima, otra histidina, que no toca el hierro, ayuda a retener el oxígeno.^{4, 5, 14}

La molécula tiene dos formas principales. Sin oxígeno está en la forma T, que se une a él con poca facilidad. Con oxígeno pasa a la forma R, que se une con mucha. En la forma T, el hierro sobresale un poco del plano del anillo, hacia la histidina de abajo. Max Perutz lo explicó así: el enlace entre el hierro y esa histidina está forzado y retiene al hierro fuera del plano. Mientras el hierro no entra en el plano, el oxígeno se une con dificultad.^{5, 6, 16}

Cuando un oxígeno se une, el hierro entra en el plano del anillo. Al moverse, arrastra la histidina de abajo, y con ella la hélice a la que pertenece. Según el modelo de Perutz, ese desplazamiento diminuto llega hasta donde se tocan las dos parejas. En la forma T, unos enlaces entre cargas opuestas sujetan las parejas en su sitio, y cada oxígeno que entra tira en contra de ellos. Llega un punto en que la molécula entera pasa a la forma R: una pareja gira entre 14 y 15 grados respecto a la otra, y esos enlaces se rompen.^{3, 4, 5, 7, 17}

De ahí sale la cooperatividad: cada oxígeno que se une pone más fácil la unión de los que faltan. Según el modelo de las dos formas, es porque empuja a la molécula hacia la forma R, la que se une mejor. Si se dibuja cuánta hemoglobina va cargada según el oxígeno que la rodea, sale una curva en forma de S.

Ejemplo: la regla vale también al revés. Si una molécula llena pierde un oxígeno en el tejido, según el modelo los que quedan se sujetan algo peor y el siguiente sale con más facilidad.^{4, 10, 18}

Del pulmón al tejido y vuelta

En el pulmón, se carga Abunda el oxígeno, y cada uno que se une acerca la molécula a la forma R.
En el tejido, peor unión Más dióxido de carbono, más acidez y más temperatura: la hemoglobina se une peor al oxígeno.
La forma T, favorecida Una molécula pequeña del glóbulo rojo, entre las cadenas β, también favorece la forma T.
Suelta solo una parte En reposo, la sangre vuelve con cerca del 75 % de los sitios ocupados.
Y vuelta al primer paso

Hemoglobina humana. En cada vuelta, los tejidos toman solo una parte del oxígeno: el 75 % es un valor típico en reposo y cambia con la actividad.^{4, 5, 10, 12, 18}

En los tejidos hay más dióxido de carbono, más acidez y una temperatura más alta. Las tres cosas hacen que la hemoglobina se una peor al oxígeno, y así lo suelta justo allí; en el pulmón pasa lo contrario. Christian Bohr describió en 1904 que el dióxido de carbono rebaja esa unión, y por eso se habla de efecto Bohr. Además, al aprovechar la glucosa, el glóbulo rojo fabrica una molécula pequeña que se encaja en un hueco entre las dos cadenas β. En la forma R ese hueco se estrecha y la molécula pequeña ya no cabe. Solo se encaja en la forma T, y al hacerlo la mantiene en ella, de modo que la hemoglobina suelta más oxígeno.^{5, 10, 12}

Cómo se sabe

La forma de la hemoglobina se conoce sobre todo por cristales iluminados con rayos X. Muchas moléculas iguales se ordenan en un cristal y, por cómo se desvían los rayos, se calcula dónde está cada átomo. Max Perutz y su equipo publicaron en 1960 un primer mapa todavía borroso, y Perutz recibió el Nobel de Química en 1962 por sus estudios de la hemoglobina. Después llegaron mapas de hemoglobina humana mucho más finos, con oxígeno y sin él.^{5, 6, 13, 14}

Comparar los cristales con oxígeno y sin él muestra el hierro entrando en el anillo y el giro de las parejas. Para comprobar que el movimiento del hierro es lo que provoca el giro, se modificó una hemoglobina humana: la histidina de abajo quedó suelta del resto de su cadena, de modo que ya no podía arrastrar su hélice. Esa hemoglobina ya no cambiaba de forma al unirse el oxígeno. Lo tomaba con más facilidad y cooperaba menos. Como no perdía del todo la cooperación, el tirón de la histidina no puede ser la única vía.^{7, 17}

Un cristal deja la molécula quieta. Para verla moverse en disolución, un destello de láser suelta de golpe el gas unido al hierro, y unos rayos X registran cómo cambia la forma en los instantes siguientes. Así se estimó que el paso de R a T tarda entre una y tres millonésimas de segundo. En esos ensayos el gas es monóxido de carbono, que también se une al hierro.⁹

Lo que sigue abierto

Sólido La unión del oxígeno cambia la forma de toda la molécula, y ese cambio es la base de que cada oxígeno facilite el siguiente.^{6, 7, 17}
Indicios Cada cadena podría oscilar entre una forma que se une bien y otra que se une mal, dentro de T y de R. Los ensayos con moléculas inmovilizadas en geles lo apoyan. Falta probar si, en la forma R, parte de las cadenas sin oxígeno conservan la forma que se une mal.^{19, 20, 21}
Abierto En disolución, la molécula con monóxido de carbono unido, el gas de los ensayos, no coincide con ninguna forma vista en cristal. Queda entre R y R2, otra forma con gas unido que se ha visto en algunos cristales. Falta medir en qué proporción se dan T, R y R2 según las condiciones.^{4, 9, 22}
Abierto Se discute de dónde sale el efecto de la acidez: de unos pocos aminoácidos o de muchos repartidos por la molécula.⁴

Lo que se suele confundir

Se suele pensarEl oxígeno viaja disuelto en la sangre.

En realidadCasi todo viaja unido a la hemoglobina; disuelto va muy poco.¹⁰

Se suele pensarLos glóbulos rojos entregan todo su oxígeno en los tejidos.

En realidadEn reposo entregan solo una parte: la sangre vuelve al corazón con cerca del 75 % de los sitios ocupados.^{5, 10}

Se suele pensarCada hemo toma su oxígeno por su cuenta, sin influir en los demás.

En realidadLos cuatro hemos se influyen: cuantos más oxígenos lleva la molécula, más fácil le resulta tomar otro.^{18, 23}

Conceptos clave

Hemo: Anillo plano con un átomo de hierro en el centro. Cada cadena de la hemoglobina tiene uno, y en él se une el oxígeno.
Histidina: Aminoácido que, en la hemoglobina, sujeta el hierro del hemo por debajo.
Formas T y R: Las dos formas principales de la molécula. La T, sin oxígeno, se une a él con poca facilidad; la R, con oxígeno, con mucha.
Cooperatividad: Ayuda entre los cuatro hemos: cada oxígeno unido pone más fácil la unión de los que faltan.
Efecto Bohr: Pérdida de unión al oxígeno cuando sube el dióxido de carbono o la acidez, como ocurre en los tejidos.

Actividad de repaso

¿Por qué el primer oxígeno cuesta más que los siguientes?

Porque la molécula empieza en la forma T, que se une mal al oxígeno. Cada oxígeno que entra acerca la molécula a la forma R, que se une mucho mejor.

¿Qué ayuda a la hemoglobina a soltar oxígeno en los tejidos?

El dióxido de carbono, la acidez, la temperatura más alta y una molécula pequeña del glóbulo rojo favorecen la forma T, y la hemoglobina suelta oxígeno.

¿Cómo se comprobó que el tirón de la histidina provoca el cambio de forma?

Al dejar suelta esa histidina de su cadena, la hemoglobina dejó de cambiar de forma y cooperó menos.

Para recordar

La hemoglobina lleva casi todo el oxígeno de la sangre dentro de los glóbulos rojos, con un hemo de hierro en cada una de sus cuatro cadenas.
Cada oxígeno que entra mueve el hierro y empuja a la molécula de la forma T a la R, que se une mejor, y así ayuda a que entren los demás.
En los tejidos, el dióxido de carbono, la acidez y una molécula del propio glóbulo favorecen la forma T, y el oxígeno se suelta.

Cómo está hecho este modelo

Cada pieza del modelo se ha contrastado con las fuentes. Aquí constan su valor y lo que se ha simplificado.

Pieza	Valor	Simplificación	Fuente
Origen de la forma	Cada esfera de la molécula es un átomo pesado medido de hemoglobina humana adulta: 4.556 átomos de PDB 2DN2 (desoxi, T, 1,25 Å) y los mismos átomos de 2DN1-assembly1 (oxi, R, 1,25 Å), con R superpuesto sobre T por los carbonos alfa del dímero α1β1 (desviación de 0,09 nm)	Sin hidrógenos ni agua. Radios de esfera de 0,13 a 0,18 nm según el elemento. Los 40 átomos que 2DN1 no resuelve (Val1 de las cuatro cadenas y parte de βHis2) conservan su posición de T. Coordenadas guardadas con una precisión de 0,001 nm	^{3, 14, 24}
Paso de T a R	Dos cristales: 2DN2 (T) y 2DN1 (R). En disolución se ha seguido el paso contrario, de R a T, tras soltar por luz el ligando (CO, no O2), con dispersión de rayos X resuelta en el tiempo; el orden de 1 a 3 microsegundos sale de un modelo cinético ajustado a esas medidas	Lo que se ve entre los dos estados es una interpolación del dibujo: el dímero α2β2 gira como un cuerpo rígido y cada átomo recorre en línea recta su cambio dentro de su cadena. La transición real no se ha filmado así. En la escena dura 6,8 s en la parada del giro, 3,4 s en la de la cooperatividad y 5,3 s (de R a T) en la del tejido: ralentizada millones de veces	^{3, 5, 9, 14}
Tetrámero	5,4 × 5,7 × 6,4 nm, calculado sobre 2DN2 (5,4 × 5,6 × 6,4 en 2DN1). Dos cadenas α y dos β	Medida calculada sobre coordenadas por la documentalista, no publicada	^{3, 4, 5}
Cadenas α (2)	141 aminoácidos y 7 hélices cada una	Azul (α1) y azul claro (α2): colores del dibujo. Sin hélices dibujadas aparte, salvo la F de α1	^{3, 4, 5}
Cadenas β (2)	146 aminoácidos y 8 hélices cada una	Naranja (β1) y ocre (β2): colores del dibujo	^{3, 4, 5}
Canal central	Cavidad llena de agua a lo largo del eje doble, entre los dos dímeros αβ	No se dibuja como pieza: es el hueco que dejan los átomos. El rótulo señala su boca entre las dos β	^{4, 5}
Grupo hemo (4)	Anillo de porfirina de unos 0,69 nm entre carbonos opuestos y cerca de 1,6 nm con sus cadenas laterales, con un hierro ferroso en el centro unido a los cuatro nitrógenos (calculado sobre 2DN2)	Rojo frambuesa y hierro dorado: colores del dibujo. En la molécula entera, átomos llenos; en el primer plano, bolas y varillas de radio reducido, y solo el hemo de α1	^{3, 5}
Hierro fuera del plano	En T, el hierro queda entre 0,031 y 0,039 nm fuera del plano de los cuatro nitrógenos, hacia la histidina proximal (calculado sobre 2DN2; Fermi 1984 da 0,036-0,040 nm). En R queda casi en el plano: entre −0,003 y +0,005 nm (calculado sobre 2DN1)	En los dos primeros planos esa salida se amplía 10 veces: unos 0,35 nm. La histidina F8 y la hélice F se desplazan lo mismo para que el enlace con el hierro no se rompa en el dibujo. En las vistas de la molécula entera no se amplía nada	^{3, 6, 7}
Histidina proximal (F8)	α87 y β92. Enlace hierro-nitrógeno de 0,22 nm en T y 0,21 nm en R (calculado sobre 2DN2 y 2DN1)	En el primer plano va desplazada con la ampliación del hierro	^{3, 4, 5}
Histidina distal (E7)	α58 y β63. Su nitrógeno queda a 0,27-0,31 nm del O2 unido; no toca el hierro	El puente de hidrógeno con el O2 es una línea de cinco puntos, solo en el primer plano	^{3, 5, 14}
Hélice F	Lleva la histidina proximal. Superpuestas las subunidades, se mueve unos 0,09-0,12 nm de T a R (calculado; no es cifra publicada leída)	Un tubo por los carbonos alfa de los residuos 78 a 89 de α1, solo en esa cadena. En el primer plano se desplaza de más, con la ampliación del hierro	^{3, 5}
Molécula de O2	Se une por un extremo y en ángulo. Posiciones de 2DN1: O-O de 0,12-0,14 nm, Fe-O de 0,18 nm y ángulo Fe-O-O de unos 124-126° (calculado sobre 2DN1). Shaanan midió 153-159° en 1HHO, con error de 7-12°	Esferas de 0,13 nm de radio en el primer plano y de 0,2 nm en la molécula entera, para que se vean. Llega y se va en línea recta por el lado distal, desde 1,4 nm, ya orientado como queda unido: la vía real de entrada no se dibuja. En la parada del giro los cuatro O2 aparecen juntos al empezar el bucle: es un recurso para acompañar el paso a R, no un orden de llegada. Mientras el hierro sigue fuera del plano en el primer plano ampliado, el O2 se dibuja desplazado con él, para que el enlace Fe-O conserve sus 0,18 nm	^{3, 7, 14}
Giro entre las dos mitades αβ	Unos 15° (Perutz) o 14° con 0,1 nm de traslación (Baldwin y Chothia). Calculado sobre 2DN2 → 2DN1 con α1β1 superpuesto: 14,1°, y el centro del dímero α2β2 se desplaza 0,31 nm	α1β1 queda quieto por decisión del dibujo. El giro tarda 6,8 s en la parada del giro, 3,4 s en la de la cooperatividad y 5,3 s en la del tejido, y vuelve atrás en bucle	^{3, 4, 5, 8}
Marcas del giro	No es una pieza de la molécula	Dos varillas del dibujo junto al dímero α2β2: la blanca queda fija y la naranja gira con α2β2, para que los 14° se vean. Se pintan por encima de los átomos
Puentes salinos de T	α141Arg-α126Asp, α40Lys-β146His y β146His-β94Asp, por duplicado: seis, todos a 0,26-0,28 nm en 2DN2 (calculado). En 2DN1 se separan a 1,2-1,8 nm. α141Arg-α1Val no llega a 0,45 nm en 2DN2 (0,48 y 0,71 nm, calculado)	Se dibujan seis varillas amarillas que adelgazan y desaparecen al estirarse. Van pintadas por encima de los átomos porque están enterradas entre las cadenas. El de α141Arg con α1Val no se dibuja	^{3, 4, 5}
Interruptor α1β2 (β97His)	En T queda junto a αThr41 y αPro44; en R, junto a αThr38 y αThr41 (vecinos por carbono alfa, calculado sobre 2DN2 y 2DN1)	Sus átomos se marcan con esferas claras pintadas por encima; el cambio de hueco sale de la interpolación	^{3, 5, 22}
2,3-bisfosfoglicerato (BPG)	Unos 0,9 nm de punta a punta, en la hendidura entre las dos β, a unos 1,9 nm del centro. En R la hendidura se estrecha y el BPG no cabe	Posición de 1B86 superpuesta sobre 2DN2 por sus carbonos alfa en orden de secuencia (0,04 nm de desviación), no por la numeración de β, que en ese archivo no es la estándar. Entra en línea recta desde unos 3,4 nm y solo se dibuja con la molécula en T: al volver a R no sale, desaparece	^{3, 5, 25}
Protones y CO2	Al bajar el pH se unen protones a la hemoglobina; cerca de pH 7,4, hasta unos 0,5 H+ por cada O2. El CO2 sube la acidez	34 protones y 16 CO2 de tamaño simbólico, solo en la parada del tejido y sin pasar por delante de la cámara. Dos protones se fijan en las histidinas β146; la proporción real no se representa ni se dibuja la química del carbamato	^{4, 5, 10}
O2 que se suelta en el tejido	En reposo, la sangre venosa vuelve con cerca del 75 % de saturación: los tejidos toman solo una parte del oxígeno	La molécula dibujada suelta sus cuatro O2 a la vez, y después vuelve a T y entra el BPG. En la sangre que regresa, de media siguen ocupadas unas tres cuartas partes de los sitios	^{5, 10}
Cooperatividad	Cada O2 que se une hace más fácil la unión del siguiente; los modelos que lo explican (concertado, secuencial, dos estados terciarios) constan en las fuentes	Los cuatro O2 llegan en un orden elegido por el dibujo (α1, β2, β1, α2), con esperas cada vez más cortas, y el giro a R ocurre a partir del segundo. Es un esquema: no muestra un modelo frente a otro ni tiempos medidos. No se dibuja la curva de saturación ni la de la mioglobina	^{5, 19, 20, 26}
Mapa de densidad	Perutz y colaboradores publicaron en 1960 un mapa a 5,5 Å; las estructuras de 2006 llegan a 1,25 Å	El mapa es una imitación: puntos difusos de 0,95 nm sobre los átomos de 2DN1 de α1β1, no el mapa original. La molécula queda en R y no oscila hacia R2: no hay coordenadas de R2 en el encargo	^{3, 13, 14}
Hemoglobinas dentro del glóbulo	Unos 300 millones por glóbulo (una revisión de 1980, leída por resumen y sin método). Con 94 µm³ de citosol, la separación media entre centros sale de unos 6,8 nm (deducido)	Se dibujan 190, en una esfera de 27 nm alrededor de la molécula, con centros a 6,6 nm o más. Cada una lleva 50 bolas sacadas de los carbonos alfa de 2DN2. Se balancean ±0,12 nm y unos 5°, despacio: la agitación térmica real es mucho más rápida	^{1, 2, 15}
Glóbulo rojo	En reposo, disco bicóncavo de 7,5-8,7 µm de diámetro y 1,7-2,2 µm de grosor; en capilares de hasta unos 8 µm pasa en fila y se deforma en bala	Forma de bala esquemática, sin cola oblicua: 5 µm de diámetro, 4,6 µm de largo y unos 3,2 µm de grosor en el eje; el volumen no se ha ajustado. Se dibujan cuatro, a 8,6 µm entre frentes (la separación real no consta). El color es un código, no una medida: rojo vivo en el contexto, al salir del pulmón cargado, y rojo apagado en la vuelta. Sin citoesqueleto ni giro de la membrana	^{1, 15}
Relleno del glóbulo	Disolución concentrada de hemoglobina	Unos 650 puntos difusos por glóbulo que sugieren el relleno: no son moléculas	^{1, 15}
Capilar	Diámetro interior de 6-8 µm en los capilares de paso en fila	Un tramo recto de 7 µm de diámetro interior. La pared, de 0,45 µm, es esquemática: su grosor no consta	¹
Glucocálix	Forro interior de unos 1.000 nm, deducido de modelos en rata	Se dibuja de 850 nm, como un velo con motas	¹
Avance por el capilar	Los glóbulos avanzan en fila	La cámara acompaña al glóbulo: son las motas de la pared las que retroceden, a 0,7 µm por segundo. La velocidad real no consta en las fuentes	¹

Origen de la forma

Valor: Cada esfera de la molécula es un átomo pesado medido de hemoglobina humana adulta: 4.556 átomos de PDB 2DN2 (desoxi, T, 1,25 Å) y los mismos átomos de 2DN1-assembly1 (oxi, R, 1,25 Å), con R superpuesto sobre T por los carbonos alfa del dímero α1β1 (desviación de 0,09 nm)^{3, 14, 24}
Simplificación: Sin hidrógenos ni agua. Radios de esfera de 0,13 a 0,18 nm según el elemento. Los 40 átomos que 2DN1 no resuelve (Val1 de las cuatro cadenas y parte de βHis2) conservan su posición de T. Coordenadas guardadas con una precisión de 0,001 nm

Paso de T a R

Valor: Dos cristales: 2DN2 (T) y 2DN1 (R). En disolución se ha seguido el paso contrario, de R a T, tras soltar por luz el ligando (CO, no O2), con dispersión de rayos X resuelta en el tiempo; el orden de 1 a 3 microsegundos sale de un modelo cinético ajustado a esas medidas^{3, 5, 9, 14}
Simplificación: Lo que se ve entre los dos estados es una interpolación del dibujo: el dímero α2β2 gira como un cuerpo rígido y cada átomo recorre en línea recta su cambio dentro de su cadena. La transición real no se ha filmado así. En la escena dura 6,8 s en la parada del giro, 3,4 s en la de la cooperatividad y 5,3 s (de R a T) en la del tejido: ralentizada millones de veces

Tetrámero

Valor: 5,4 × 5,7 × 6,4 nm, calculado sobre 2DN2 (5,4 × 5,6 × 6,4 en 2DN1). Dos cadenas α y dos β^{3, 4, 5}
Simplificación: Medida calculada sobre coordenadas por la documentalista, no publicada

Cadenas α (2)

Valor: 141 aminoácidos y 7 hélices cada una^{3, 4, 5}
Simplificación: Azul (α1) y azul claro (α2): colores del dibujo. Sin hélices dibujadas aparte, salvo la F de α1

Cadenas β (2)

Valor: 146 aminoácidos y 8 hélices cada una^{3, 4, 5}
Simplificación: Naranja (β1) y ocre (β2): colores del dibujo

Canal central

Valor: Cavidad llena de agua a lo largo del eje doble, entre los dos dímeros αβ^{4, 5}
Simplificación: No se dibuja como pieza: es el hueco que dejan los átomos. El rótulo señala su boca entre las dos β

Grupo hemo (4)

Valor: Anillo de porfirina de unos 0,69 nm entre carbonos opuestos y cerca de 1,6 nm con sus cadenas laterales, con un hierro ferroso en el centro unido a los cuatro nitrógenos (calculado sobre 2DN2)^{3, 5}
Simplificación: Rojo frambuesa y hierro dorado: colores del dibujo. En la molécula entera, átomos llenos; en el primer plano, bolas y varillas de radio reducido, y solo el hemo de α1

Hierro fuera del plano

Valor: En T, el hierro queda entre 0,031 y 0,039 nm fuera del plano de los cuatro nitrógenos, hacia la histidina proximal (calculado sobre 2DN2; Fermi 1984 da 0,036-0,040 nm). En R queda casi en el plano: entre −0,003 y +0,005 nm (calculado sobre 2DN1)^{3, 6, 7}
Simplificación: En los dos primeros planos esa salida se amplía 10 veces: unos 0,35 nm. La histidina F8 y la hélice F se desplazan lo mismo para que el enlace con el hierro no se rompa en el dibujo. En las vistas de la molécula entera no se amplía nada

Histidina proximal (F8)

Valor: α87 y β92. Enlace hierro-nitrógeno de 0,22 nm en T y 0,21 nm en R (calculado sobre 2DN2 y 2DN1)^{3, 4, 5}
Simplificación: En el primer plano va desplazada con la ampliación del hierro

Histidina distal (E7)

Valor: α58 y β63. Su nitrógeno queda a 0,27-0,31 nm del O2 unido; no toca el hierro^{3, 5, 14}
Simplificación: El puente de hidrógeno con el O2 es una línea de cinco puntos, solo en el primer plano

Hélice F

Valor: Lleva la histidina proximal. Superpuestas las subunidades, se mueve unos 0,09-0,12 nm de T a R (calculado; no es cifra publicada leída)^{3, 5}
Simplificación: Un tubo por los carbonos alfa de los residuos 78 a 89 de α1, solo en esa cadena. En el primer plano se desplaza de más, con la ampliación del hierro

Molécula de O2

Valor: Se une por un extremo y en ángulo. Posiciones de 2DN1: O-O de 0,12-0,14 nm, Fe-O de 0,18 nm y ángulo Fe-O-O de unos 124-126° (calculado sobre 2DN1). Shaanan midió 153-159° en 1HHO, con error de 7-12°^{3, 7, 14}
Simplificación: Esferas de 0,13 nm de radio en el primer plano y de 0,2 nm en la molécula entera, para que se vean. Llega y se va en línea recta por el lado distal, desde 1,4 nm, ya orientado como queda unido: la vía real de entrada no se dibuja. En la parada del giro los cuatro O2 aparecen juntos al empezar el bucle: es un recurso para acompañar el paso a R, no un orden de llegada. Mientras el hierro sigue fuera del plano en el primer plano ampliado, el O2 se dibuja desplazado con él, para que el enlace Fe-O conserve sus 0,18 nm

Giro entre las dos mitades αβ

Valor: Unos 15° (Perutz) o 14° con 0,1 nm de traslación (Baldwin y Chothia). Calculado sobre 2DN2 → 2DN1 con α1β1 superpuesto: 14,1°, y el centro del dímero α2β2 se desplaza 0,31 nm^{3, 4, 5, 8}
Simplificación: α1β1 queda quieto por decisión del dibujo. El giro tarda 6,8 s en la parada del giro, 3,4 s en la de la cooperatividad y 5,3 s en la del tejido, y vuelve atrás en bucle

Marcas del giro

Valor: No es una pieza de la molécula
Simplificación: Dos varillas del dibujo junto al dímero α2β2: la blanca queda fija y la naranja gira con α2β2, para que los 14° se vean. Se pintan por encima de los átomos

Puentes salinos de T

Valor: α141Arg-α126Asp, α40Lys-β146His y β146His-β94Asp, por duplicado: seis, todos a 0,26-0,28 nm en 2DN2 (calculado). En 2DN1 se separan a 1,2-1,8 nm. α141Arg-α1Val no llega a 0,45 nm en 2DN2 (0,48 y 0,71 nm, calculado)^{3, 4, 5}
Simplificación: Se dibujan seis varillas amarillas que adelgazan y desaparecen al estirarse. Van pintadas por encima de los átomos porque están enterradas entre las cadenas. El de α141Arg con α1Val no se dibuja

Interruptor α1β2 (β97His)

Valor: En T queda junto a αThr41 y αPro44; en R, junto a αThr38 y αThr41 (vecinos por carbono alfa, calculado sobre 2DN2 y 2DN1)^{3, 5, 22}
Simplificación: Sus átomos se marcan con esferas claras pintadas por encima; el cambio de hueco sale de la interpolación

2,3-bisfosfoglicerato (BPG)

Valor: Unos 0,9 nm de punta a punta, en la hendidura entre las dos β, a unos 1,9 nm del centro. En R la hendidura se estrecha y el BPG no cabe^{3, 5, 25}
Simplificación: Posición de 1B86 superpuesta sobre 2DN2 por sus carbonos alfa en orden de secuencia (0,04 nm de desviación), no por la numeración de β, que en ese archivo no es la estándar. Entra en línea recta desde unos 3,4 nm y solo se dibuja con la molécula en T: al volver a R no sale, desaparece

Protones y CO2

Valor: Al bajar el pH se unen protones a la hemoglobina; cerca de pH 7,4, hasta unos 0,5 H+ por cada O2. El CO2 sube la acidez^{4, 5, 10}
Simplificación: 34 protones y 16 CO2 de tamaño simbólico, solo en la parada del tejido y sin pasar por delante de la cámara. Dos protones se fijan en las histidinas β146; la proporción real no se representa ni se dibuja la química del carbamato

O2 que se suelta en el tejido

Valor: En reposo, la sangre venosa vuelve con cerca del 75 % de saturación: los tejidos toman solo una parte del oxígeno^{5, 10}
Simplificación: La molécula dibujada suelta sus cuatro O2 a la vez, y después vuelve a T y entra el BPG. En la sangre que regresa, de media siguen ocupadas unas tres cuartas partes de los sitios

Cooperatividad

Valor: Cada O2 que se une hace más fácil la unión del siguiente; los modelos que lo explican (concertado, secuencial, dos estados terciarios) constan en las fuentes^{5, 19, 20, 26}
Simplificación: Los cuatro O2 llegan en un orden elegido por el dibujo (α1, β2, β1, α2), con esperas cada vez más cortas, y el giro a R ocurre a partir del segundo. Es un esquema: no muestra un modelo frente a otro ni tiempos medidos. No se dibuja la curva de saturación ni la de la mioglobina

Mapa de densidad

Valor: Perutz y colaboradores publicaron en 1960 un mapa a 5,5 Å; las estructuras de 2006 llegan a 1,25 Å^{3, 13, 14}
Simplificación: El mapa es una imitación: puntos difusos de 0,95 nm sobre los átomos de 2DN1 de α1β1, no el mapa original. La molécula queda en R y no oscila hacia R2: no hay coordenadas de R2 en el encargo

Hemoglobinas dentro del glóbulo

Valor: Unos 300 millones por glóbulo (una revisión de 1980, leída por resumen y sin método). Con 94 µm³ de citosol, la separación media entre centros sale de unos 6,8 nm (deducido)^{1, 2, 15}
Simplificación: Se dibujan 190, en una esfera de 27 nm alrededor de la molécula, con centros a 6,6 nm o más. Cada una lleva 50 bolas sacadas de los carbonos alfa de 2DN2. Se balancean ±0,12 nm y unos 5°, despacio: la agitación térmica real es mucho más rápida

Glóbulo rojo

Valor: En reposo, disco bicóncavo de 7,5-8,7 µm de diámetro y 1,7-2,2 µm de grosor; en capilares de hasta unos 8 µm pasa en fila y se deforma en bala^{1, 15}
Simplificación: Forma de bala esquemática, sin cola oblicua: 5 µm de diámetro, 4,6 µm de largo y unos 3,2 µm de grosor en el eje; el volumen no se ha ajustado. Se dibujan cuatro, a 8,6 µm entre frentes (la separación real no consta). El color es un código, no una medida: rojo vivo en el contexto, al salir del pulmón cargado, y rojo apagado en la vuelta. Sin citoesqueleto ni giro de la membrana

Relleno del glóbulo

Valor: Disolución concentrada de hemoglobina^{1, 15}
Simplificación: Unos 650 puntos difusos por glóbulo que sugieren el relleno: no son moléculas

Capilar

Valor: Diámetro interior de 6-8 µm en los capilares de paso en fila¹
Simplificación: Un tramo recto de 7 µm de diámetro interior. La pared, de 0,45 µm, es esquemática: su grosor no consta

Glucocálix

Valor: Forro interior de unos 1.000 nm, deducido de modelos en rata¹
Simplificación: Se dibuja de 850 nm, como un velo con motas

Avance por el capilar

Valor: Los glóbulos avanzan en fila¹
Simplificación: La cámara acompaña al glóbulo: son las motas de la pared las que retroceden, a 0,7 µm por segundo. La velocidad real no consta en las fuentes

Referencias

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Glóbulos rojos en fila

La molécula

El hemo

Llega el oxígeno

El giro

Cada oxígeno ayuda al siguiente

En el tejido

Cómo se vio

De vuelta