Ejercicio 13
Relacionar la estructura de la hemoglobina con la de la clorofila: indicar el nombre de las fórmulas, explicar las diferencias estructurales y la función que realizan.
Parte 13.a
Nombre de las fórmulas
- La fórmula de la izquierda (color rojo) es el grupo hemo (hemo b) que forma parte de la hemoglobina. Es un complejo de coordinación de hierro(II) — ext{Fe}^{2+}— rodeado por un anillo de porfirina (protoporfirina IX), un macrociclo tetrapirrólico planar de 4 anillos de pirrol unidos por metinos =\text{CH}-, con cadenas laterales: dos grupos propiónicos (-\text{CH}_2\text{CH}_2\text{COOH}), metilos (-\text{CH}_3) y un vinilo (-\text{CH}=\text{CH}_2).
- La fórmula de la derecha (color verde) es la clorofila (tipo a o b): un complejo de coordinación de magnesio —\text{Mg}^{2+}— en un anillo de clorina, que es una porfirina parcialmente reducida (uno de los cuatro anillos de pirrol perdió una doble enlace, \text{C}_{20} en la imagen es la cadena lateral de fitol esterificada, -\text{COO}-\text{C}_{20}\text{H}_{39}).
Parte 13.b
Similitudes
- Ambas son metaloporfirinas: un macrótetrapirrol (4 anillos de pirrol unidos por puentes metínicos) que actúa como ligando tetradentado, coordinando el catión metálico mediante los 4 pares de electrones de los nitrógenos.
- En las dos, el ion metálico queda encerrado en el centro de un anillo plano y tiene como base un quinto ligando (el oxígeno en el hemo; una histidina del apoproteína o una molécula de agua en la clorofila).
- Las dos poseen un sistema de dobles enlaces conjugados que les da color intenso y capacidad de absorción en el espectro visible.
Parte 13.c
Diferencias estructurales
| Aspecto | Grupo hemo (hemoglobina) | Anillo clorofílico (clorofila) |
|---|---|---|
| Ion metálico | \text{Fe}^{2+} (hierro II) | \text{Mg}^{2+} (magnesio II) |
| Anillo | Porfirina (totalmente conjugada, aromática) | Clorina (un anillo reducido: \text{C}=\text{C} perdido, menor conjugación) |
| Cadenas laterales | 2 propiónicos, 2 metilos, 1 vinilo; el -\text{COOH} se une a la globina | Metilos, vinilo/etilo, grupo ceto (=\text{O}), y cadena de fitol (\text{C}_{20}) esterificada |
| Unión a la proteína | Fe enlazado a la globina por un nitrógeno de histidina | \text{Mg}^{2+} coordinado a un aminoácido de la apoproteína (fijación de la clorofila al tilacoides) |
| Color | Rojo (absorbe azul y verde) | Verde (absorbe rojo y azul, refleja el verde) |
Parte 13.d
Función
- Hemoglobina: su función es el transporte de oxígeno \text{O}_2 desde los pulmones a los tejidos. El \text{Fe}^{2+} del hemo se une de forma reversible a una molécula de \text{O}_2: \text{Hb}\text{-}\text{Fe}^{2+} + \text{O}_2 \rightleftharpoons \text{Hb}\text{-}\text{Fe}^{2+}\text{-}\text{O}_2 Además participa en el transporte de \text{CO}_2. Si el hierro se oxida a \text{Fe}^{3+} (metahemoglobina), el oxígeno ya no se une: por eso el hierro debe permanecer en estado +2.
- Clorofila: su función es la absorción de la energía luminosa (pico de absorción cerca de los 680\,\text{nm} y 430\,\text{nm}) y su conversión en energía química en la fotosíntesis, iniciando el transporte de electrones en las reacciones luminosas (fotólisis del agua y formación de \text{NADPH} y \text{ATP}).
Respuesta
Ambas son metaloporfirinas con un anillo tetrapirrólico plano; la hemoglobina contiene \text{Fe}^{2+} en una porfirina y transporta \text{O}_2 de forma reversible, mientras que la clorofila contiene \text{Mg}^{2+} en una clorina con cadena de fitol y absorbe luz para la fotosíntesis.
