QUÍMICA BIOINÓGANICA “BIOQUIMICA DEL HIERRO”

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA [pic 2][pic 3]

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

LIC. QUÍMICO FARMACOBIOLÓGO

QUÍMICA BIOINÓGANICA

“BIOQUIMICA DEL HIERRO”

Alumno: Jassiel Jaime Herrera Yáñez

Matrícula: 201852891

Horario de clase:

Miércoles de 10 a 12

Jueves de 10 a 11

Profesor: Ismael Soto

Bioquímica y Patología del Hierro

Introducción

El hierro es un elemento esencial para los organismos vivos. Esto es debido a que el hierro actúa como cofactor de múltiples proteínas. Estas proteínas están involucradas en numerosas funciones biológicas como transporte de oxígeno, respiración celular, etc.

En el organismo el hierro se encuentra formando parte de dos compartimentos: uno funcional y otro de depósito. La transferrina será la proteína encargada de facilitar el intercambio del metal entre ambos.

Objetivos

Realizar una revisión sobre la bioquímica del hierro. Para ello se  partira de los procesos bioquímicos y fisiológicos involucrados en la absorción, regulación, metabolismo y excreción del hierro para, finalmente, centrarnos en las principales patologías ocasionadas por este exceso de hierro (hemocromatosis), sus causas y consecuencias y otros riesgos asociados a altos niveles de este mineral en nuestro organismo.

Metodología

Absorción del Hierro:

El hierro es incorporado por vía oral pudiendo proceder de la dieta (hemo, si es de origen animal y no hemo si es de origen vegetal) o de productos farmacológicos en forma de sal ferrosa. La absorción se produce a lo largo de todo el intestino, siendo esta más eficiente en el duodeno.

El ion férrico (Fe3+), insoluble si el pH es inferior a 3, forma complejos solubles en el estómago o puede sufrir una reducción por distintos agentes dietarios (Acido Ascórbico) y encontrarse en forma de ion ferroso. Ambas formas llegaran al lumen del intestino y alcanzaran las células intestinales, donde según su estado de oxidación serán absorbidas de una forma u otra.

El hierro hemo sigue una ruta distinta. La molécula de hemoglobina o de mioglobina sufre un proceso de degradación por medio de enzimas pancreáticas, liberándose el grupo hemo. Este es incorporado por una metaloporfirina intacta, la HCP1 (Heme Carrier Protein 1) situada sobre la cara apical de la membrana del enterocito. A continuación, este grupo hemo, es degradado por una hemooxigenasa separándose la estructura tetrapirrólica del hierro inorgánico, siguiendo este último la ruta de absorción del hierro libre. En el interior del enterocito todo el hierro es transformado al estado ferroso por medio de la paraferritina (complejo citoplasmático formado por proteínas como β-integrina, mobilferrina, flavin-monooxigenasa y β2-microglobulina) empleando una cadena de transporte de electrones, con energía derivada de NADPH para llevar a cabo el proceso de reducción.

Transporte e incorporación celular del Hierro: la Tf y el Rtf:

El hierro es transferido a los eritoblastos y a la mayor parte de los tejidos por medio de la transferrina (Tf), proteína capaz de trasportar 3 mg del metal en su estado estable. La transferrina capta el hierro de las células del lumen intestinal y de los sitios de degradación de la hemoglobina, mediante la formación de un complejo Tf-Fe que se dirigirá a los sitios de síntesis de hemoglobina (Hb) y de enzimas que contienen hierro.

El receptor de transferrina (Rtf) es una glicoproteína homodimérica transmembrana de aproximadamente 190kDa. Los monómeros se encuentran ligados entre sí por dos puentes disulfuro y cada molécula de Rtf posee capacidad para unir dos moléculas de Tf. Los Rtf se encuentran en invaginaciones de la membrana plasmática revestidas internamente por la proteína clatrina. Su misión es facilitar el acceso del metal a la célula y participar en la liberación del hierro del complejo Fe-Tf en el interior celular.

El proceso comienza cuando el hierro transportado por la Tf ingresa en las células a través de un proceso de endocitosis mediado por el Rtf. En el endosoma a pH de 5,5 el hierro es liberado para ser reducido por una ferri-reductasa endosomal (STEAP 3) y transportado al citoplasma por medio de DMT1. Una vez alcanzado el citoplasma, el ion ferroso puede dirigirse a tres destinos el pool de utilización (proteínas celulares que requieren hierro), el pool de almacenamiento (ferritina y hemosiderina) y el pool regulatorio (proteínas encargadas de detectar variaciones en los niveles intracelulares del metal)

Almacenamiento del Hierro: la ferritina

La ferritina es una macromolécula de 450 kDa y 24 subunidades, la estructura de cada una de ellas está constituida por 4 α-hélices (hélices A, B, C y D) formando entre ellas un haz, y un quinto dominio C-terminal formado por una α-hélice y por la hélice E. Las subunidades se encuentran ensambladas dando lugar a una estructura esférica. La misión de la ferritina es catalizar la oxidación del Fe2+ a Fe3+ y almacenar el producto resultante como óxido de hierro férrico hidratado y fosfatado para proteger así la maquinaria molecular de los productos tóxicos. Debido a la demanda continua de hierro por parte de la célula, la ferritina citosólica actúa como buffer de hierro, siendo capaz de contrarrestar una sobrecarga de hierro transitoria. Para oxidar el Fe2+ se emplea oxígeno molecular o peróxido de hidrógeno.

La subunidad H posee la actividad ferroxidasa necesaria para la captación de hierro y la subunidad L cataliza la formación del núcleo férrico en el seno de la molécula. Esta molécula que se encuentra en los monocitos-macrófagos del sistema retículo endotelial

del hígado, del bazo y de la médula ósea, está también presente en el citosol de otras numerosas células: hepatocitos, glóbulos rojos, leucocitos, células del corazón, pulmones, riñón, testículos y placenta.

Metabolismo celular del Hierro:

El hierro obtenido a través de las rutas dependientes o independientes de la transferrina se introduce en el LIP (Labile Iron Pool). El LIP es también conocido como pool regulatorio, intercambiable o quelatable debido a que su presencia ha sido documentada usando quelantes de metal. Se define como un pool de bajo peso molecular de hierro débilmente quelado, incluyendo Fe2+ y Fe3+, y representa una fracción menor del total del hierro celular. El LIP une la adquisición del hierro celular con la utilización, almacenamiento y exportación.

...