EMOGLOBINA

EMOGLOBINA (XIII, p. 929)

La capacità di ossigeno del sangue è linearmente connessa al suo contenuto in emoglobina e varia da 1 ml.% per certi molluschi a 21 ml. per l'uomo ed a 40 ml. per alcuni animali tuffatori.

L'emoglobina degli animali superiori ha peso molecolare attorno a 68,000 ed è costituita da una proteina (la globina) legante quattro gruppi prostetici (gruppi eme) per molecola. La figura riproduce, a sinistra, la forma più probabile della molecola di emoglobina: vi si vedono due dei gruppi eme sulla faccia superiore, gli altri due essendo da immaginare sulla faccia inferiore; a destra uno dei gruppi eme.

La globina è diversa da specie a specie per qualità e disposizione degli amminoacidi costitutivi (circa 575); vi sono poi differenze individuali, e nell'uomo, nello stesso individuo esiste una globina di tipo fetale, una di tipo adulto ed una di tipo intermedio. Queste diversità della proteina di supporto sono responsabili del fatto che varie emoglobine differiscono tra loro per la forma dei cristalli, l'affinità per l'ossigeno, la resistenza alla denaturazione, le proprietà antigeni e per numerose altre proprietà.

Il gruppo eme è costituito nella emoglobina da un tetrapirrolo, la protoporfirina IX (H. Fischer) ed ha in posizione centrale un atomo di ferro ferroso. Dei 6 posti di coordinazione dell'atomo di ferro, 4 sono legati agli atomi di azoto degli anelli pirrolici, uno si lega ad un atomo di azoto imidazolico della globina ed il sesto lega nella ossigenazione una molecola di ossigeno ed in assenza di ossigeno probabilmente una molecola di acqua. Il gruppo eme si lega alla globina probabilmente anche a mezzo di forze elettrostatiche coi suoi gruppi di acido propionico ionizzati.

Nella ossigenazione della emoglobina intervengono profonde modificazioni della configurazione elettronica della molecola di ossigeno che viene legata e dell'atomo di ferro che la lega; l'emoglobina ridotta è paramagnetica, la ossigenata diamagnetica; gli spettri delle due sostanze sono molto diversi. Modificazioni analoghe avvengono nella interazione tra emoglobina ed ossido di carbonio.

Ogni gruppo eme può dunque legare una molecola di ossigeno e quindi ogni molecola di emoglobina può legare fino a 4 molecole di ossigeno. Caratteristica di questa interazione tra ossigeno ed emoglobina è la reversibilità della reazione. L'equilibrio della interazione tra ossigeno ed emoglobina è influenzato da numerosi fattori, come temperatura, forza ionica e natura degli ioni presenti; particolare importanza ha il fattore concentrazione di anidride carbonica, poiché questa si combina con la parte globinica della emoglobina (legame carboamminico).

L'ossigenazione della emoglobina è una reazione molto rapida, che in vitro si completa in meno di 1/100 di secondo. La reazione è 12 volte più lenta se l'emoglobina, anziché essere in soluzione, è racchiusa nei globuli rossi. Ogni globulo rosso umano contiene circa 300 milioni di molecole di emoglobina. Per avere un'idea dell'avidità dell'emoglobina per l'ossigeno basti pensare che nel normale sangue venoso ogni globulo rosso ha ben 383 molecole di ossigeno legate all'emoglobina per ogni molecola di ossigeno libera.

L'emoglobina viene sintetizzata dall'organismo stesso. Per la parte globinica è necessario un sufficiente apporto di amminoacidi essenziali; in caso di carenza di questi l'organismo riduce prima la sintesi di altre proteine che non quella della emoglobina ("priorità" della emoglobina). Per la sintesi del tetrapirrolo è necessaria la presenza di glicina (che l'organismo sa ricavare da altri amminoacidi). Il ferro viene fornito dai depositi di ferritina, una proteina legante il 20% in peso di ferro e che si trova soprattutto nel fegato, nella milza e nel midollo osseo. Alla sintesi della emoglobina è necessaria anche la presenza del rame. La sintesi avviene negli eritroblasti, che poi maturano a globuli rossi. Per questa sintesi è necessaria la presenza del nucleo cellulare. Il globulo rosso circolante ha un corredo emoglobinico che dura quanto la sua vita (circa 120 giorni): al disfacimento del globulo si accompagna la disgregazione della molecola emoglobinica; il ferro viene assunto ancora nei depositi di ferritina, il nucleo tetrapirrolico dà luogo ai pigmenti biliari, la rottura della globina ai comuni prodotti del catabolismo proteico. In vitro ed a basse temperature l'emoglobina ha durata molto più lunga (almeno 40 anni).

In particolari condizioni il ferro ferroso della emoglobina si trasforma in ferrico dando luogo a metaemoglobina, una sostanza incapace di fungere da trasportatore di ossigeno, paramagnetica, con spettro particolare. Questa trasformazione è reversibile. È molto probabile che, anche di norma, esista nel globulo rosso una certa quantità di metaemoglobina accanto alla emoglobina, e che le due sostanze costituiscano un sistema ossido-riduttivo.