Metabolismo del Hierro y del Hemo
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Hemo y Hierro
Universidad Central de Venezuela
Facultad de Medicina
Escuela “José María Vargas”
Cátedra de Bioquímica
Br. Carlos Pedroza
Metabolismo del Hemo y del Hierro
Hemo y Hierro
Hemo y Hierro
Proteína Transportadora de O2
“Proteína con un grupo prostético (hemo) afín al oxígeno, con el cual cumple funciones de transporte”
Hemoproteína
Hemo y Hierro
Grupo Hemo Parte Proteica
Met
Ala
Arg
Asn
Asp
His
Gly
Glu
Gln
Ile
Leu
Lys
Phe
Pro
Val
Tyr
Trp
Thr
Cys Ser
Grupo Prostético
Parte Proteica
Apoproteína
Hemoproteína
Hemo y Hierro Hemo y Hierro Fe-Protoporfirina IX
Hemo y Hierro Hemo y Hierro Fe-Protoporfirina IX
Hemo y Hierro Hemo y Hierro Fe-Protoporfirina IX
Hemo y Hierro Hemo y Hierro Fe-Protoporfirina IX
Hemo y Hierro Metileno Metenilo
Nomenclatura Porfirinógeno Porfirina
Hemo y Hierro
Nomenclatura
1
2 3
4
8
7 6
5
α
γ
δ β
Hemo y Hierro
Acetil -CH2-COOH
Metil -CH3
Propionil -CH2-CH2-COOH
Vinil -HC=CH2
AMPVenezolano
Hemo y Hierro
Según el tipo de los sustituyentes Uroporfirinógenos
A P
P
P A
P A
A
Nomenclatura
Acetil
Propionil
Uroporfirinógeno I
Hemo y Hierro
Nomenclatura Según el tipo de los sustituyentes Coproporfirinógenos
M P
P
P M
M M
P
Metil
Propionil
Coproporfirinógeno III
Hemo y Hierro
M V
P
V M
M M
P
Nomenclatura Según el tipo de los sustituyentes Protoporfirinógenos
Metil
Propionil
Vinil
Protoporfirinógeno IX
Hemo y Hierro
A P
P
P A
P A
A
Nomenclatura Según la distribución de los sustituyentes Serie I
Uroporfirinógeno I
Hemo y Hierro
A A
P
P P
A A
P
Nomenclatura Según la distribución de los sustituyentes Serie II
Uroporfirinógeno II
Hemo y Hierro
A P
P
P A
A A
P
Nomenclatura Según la distribución de los sustituyentes Serie III
Uroporfirinógeno III
Hemo y Hierro
A P
A
P A
A P
P
Nomenclatura Según la distribución de los sustituyentes Serie IV
Uroporfirinógeno IV
Hemo y Hierro
Nomenclatura Según la distribución de los sustituyentes Serie I y Serie III
Hemo y Hierro
Nomenclatura Según la distribución de los sustituyentes A, B y C
Metil -CH3
Vinil -HC=CH2
Propionil -CH2-CH2-COOH
Hemo y Hierro
Propiedades 1) Tienen facilidad para unirse a iones metálicos
2) Espectros de absorción característicos
3) Presentan resonancia debido a la presencia de
dobles enlaces conjugados → Estabilidad
4) Las porfirinas son coloreadas, los
porfirinógenos son incoloros
5) Cuando reaccionan con solventes orgánicos y son
iluminadas con luz UV presentan fluorescencia
Hemo y Hierro
Banda de Soret
Hemo y Hierro
BIOSÍNTESIS DEL HEMO
PRIMERA PARTE
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
ALA sintasa
Fosfato de piridoxal
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Porfobilinógeno
(PBG) Ácido δ-aminolevulínico
ALA deshidratasa Porfobilinógeno sintasa
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Porfobilinógeno
(PBG)
Uroporfirinógeno I inactivo
(Hidroximetilbilano)
Uroporfirinógeno I sintasa
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Uroporfirinógeno I inactivo (Preuroporfirinógeno I)
Uroporfirinógeno III
Uroporfirinógeno III cosintasa
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Uroporfirinógeno III Coproporfirinógeno III
Uroporfirinógeno descarboxilasa
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Coproporfirinógeno III Protoporfirinógeno IX
Coproporfirinógeno oxidasa
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Protoporfirinógeno IX Protoporfirina IX
Protoporfirinógeno IX oxidasa
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Protoporfirina IX Fe++-Protoporfirina IX
Ferroquelatasa
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
ALA deshidrasa o Porfobilinógeno sintasa
Uroporfirinógeno I sintasa
Uroporfirinógeno III cosintasa
Uroporfirinógeno descarboxilasa
Coproporfirinógeno III oxidasa
Protoporfirinógeno IX oxidasa
Ferroquelatasa
Hemo y Hierro
PRIMERA PARTE – Biosíntesis del Hemo
Hemo y Hierro
CATABOLISMO DEL HEMO
SEGUNDA PARTE
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo Hemólisis extravascular
Hemo y Hierro
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Hemo y Hierro
Transporte facilitado Ligandinas → Retículo endoplásmico liso
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Hemo y Hierro
Transporte facilitado Ligandinas → Retículo endoplásmico liso
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Transporte
activo
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Hemo y Hierro
SEGUNDA PARTE – Catabolismo del Hemo
Estercobilina
Urobilina
Hemo y Hierro
Sangre Sistema Reticuloendotelial
Hígado
Bilirrubina +
UDP-Ácido glucurónico
Diglucurónido de
Bilirrubina + UDP
UDP-glucoronosil
transferasa
Sistema Digestivo
Diglucurónido de
Bilirrubina
Urobilinógeno
Urobilina
50% 50%
Sangre →
Riñón
→
Estercobilina
Orina Heces fecales
Bilirrubina-Albúmina Hemoglobina
Hemoxigenasa
Globina + Hemo
Biliverdina
Hemoxigenasa
Bilirrubina
Biliverdina
reductasa
Hemo y Hierro
ABSORCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL HIERRO
TERCERA PARTE
Hemo y Hierro
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Fe+2 Fe+3 Zonas con pH ácidoneutras y
alcalinas
Zonas con pH neutro o alcalino
Hemo y Hierro
Esencial y funcional
Hemoglobina, Mioglobina, enzimas y cofactores
No esencial, de almacenamiento
Ferritina y Hemosiderina
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Hemo y Hierro
Hemoproteínas Flavoproteínas
Citocromos (a-a3, b, b5, c, c1, p450, citocromo oxidasa)
Catalasa Peroxidasa
Triptófano pirrolasa Lipooxigenasa
Homogentísico oxidasa
Citocromo c reductasa NADH deshidrogenasa
Xantina oxidasa Succinato deshidrogenasa Acil-CoA deshidrogenasa
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Hemo y Hierro
Anemia
Hemo cromatosis
vs
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Hemo y Hierro
Fuentes exógenas Fuentes endógenas
Dieta Hemólisis Hematopoyesis ineficaz Depósitos (ferritina), etc
1-2 mg/día 23 mg/día
Requerimientos diarios 25mg/día
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Hemo y Hierro
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Hemo y Hierro
Duodeno Porción proximal
de Yeyuno
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Hemo y Hierro
Hierro Hemo
Hierro no Hemo
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Hemo y Hierro
Hierro Hemo
Hierro no Hemo
Hierro Hemo – Fe+2
Se encuentra en carnes y pescados.
Representa apenas un 10 a 20% de la
dieta. Puede ayudar al hierro no heme a
mejorar su absorción cuando se
combinan. (Dieta balanceada) Es el más
absorbido.
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Hemo y Hierro
Hierro Hemo
Hierro no Hemo
Hierro no Hemo – Fe+3
Se encuentra en vegetales verdes, cereales
completos y frutas principalmente,
combinado con fitatos, oxalatos, entre
otros. Es el más abundante, pero el
menos absorbible (<5%).
Hierro Hemo – Fe+2
Se encuentra en carnes y pescados.
Representa apenas un 10 a 20% de la
dieta. Puede ayudar al hierro no heme a
mejorar su absorción cuando se
combinan. (Dieta balanceada) Es el más
absorbido.
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Hemo y Hierro
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Hemo y Hierro
TERCERA PARTE – Absorción del Hierro
Hemo y Hierro
METABOLISMO DEL HIERRO
CUARTA PARTE
Hemo y Hierro
Apoferritina + Fe++
Almacenamiento intracelular
del hierro
Capacidad → 4500 átomos de
hierro, aunque suele contener
menos de 3000.
Se sintetiza en el hígado, bazo
y mucosa intestinal.
Proteínas involucradas
CUARTA PARTE – Metabolismo del Hierro
Ferritina
Hemo y Hierro
Complejo insoluble formado
por la fusión de varias moléculas
de ferritina.
Acumulación → Produce
Hemosiderosis
Proteínas involucradas
CUARTA PARTE – Metabolismo del Hierro
Hemosiderina
Hemo y Hierro
Transporte del hierro en la
sangre.
Es sintetizada en el hígado
Puede unir sólo 2 Fe+3
No existe cooperatividad
Saturación de la Transferrina
(20 a 45%).
Proteínas involucradas
CUARTA PARTE – Metabolismo del Hierro
Transferrina
Hemo y Hierro
Transporte del hierro en la
sangre.
Es sintetizada en el hígado
Puede unir sólo 2 Fe+3
No existe cooperatividad
Saturación de la Transferrina
(20 a 45%).
Receptores → (TFr1 y TFr2)
Proteína transmembrana (2
monómeros) que media la
captación por endocitosis.
Su número en membrana es
inversamente proporcional a los
depósitos de hierro en el
organismo.
Proteínas involucradas
CUARTA PARTE – Metabolismo del Hierro
Transferrina
Hemo y Hierro
Transporte del hierro en la
sangre.
Es sintetizada en el hígado
Puede unir sólo 2 Fe+3
No existe cooperatividad
Saturación de la Transferrina
(20 a 45%).
Receptores → (TFr1 y TFr2)
Proteína transmembrana (2
monómeros) que media la
captación por endocitosis.
Su número en membrana es
inversamente proporcional a los
depósitos de hierro en el
organismo.
Transferrina
Proteínas involucradas
CUARTA PARTE – Metabolismo del Hierro
Hemo y Hierro
Ferroxidasa I
Oxidación del Fe+2
Fe+2 + ferroxidasa → Fe+3 +
ferroxidasa reducida
Proteínas involucradas
CUARTA PARTE – Metabolismo del Hierro
Ceruloplasmina
Hemo y Hierro
Se une a los dímeros de
oxihemoglobina durante la
hemólisis intravascular y la
transporta a las células
reticuloendoteliales.
Sintetizadas en el hígado
No permite la eliminación de la
hemoglobina a través de la
filtración renal.
Proteínas involucradas
CUARTA PARTE – Metabolismo del Hierro
Haptoglobina
Hemo y Hierro
Otra proteína que une hemo
libre y hemina.
Transfiere al hígado.
También fija protoporfirnina
libre.
No permite la eliminación de
la hemoglobina a través de la
filtración renal.
Proteínas involucradas
CUARTA PARTE – Metabolismo del Hierro
Hemopexina
Hemo y Hierro
Ciclo del Hierro
CUARTA PARTE – Metabolismo del Hierro
Hemo y Hierro
Ciclo del Hierro
CUARTA PARTE – Metabolismo del Hierro
Hemo y Hierro
PORFIRIAS
QUINTA PARTE
Hemo y Hierro
ALA deshidratasa o Porfobilinógeno sintasa
Uroporfirinógeno I sintasa
Uroporfirinógeno III cosintasa
Uroporfirinógeno descarboxilasa
Coproporfirinógeno III oxidasa
Protoporfirinógeno IX oxidasa
Ferroquelatasa
QUINTA PARTE – Porfirias
Hemo y Hierro
QUINTA PARTE – Porfirias
Neurotóxicos
Fo
to
se
ns
ibil
ida
d
Hemo y Hierro
QUINTA PARTE – Porfirias
Eritropoyéticas Hepáticas Eritrohepáticas
Porfiria eritropoyética
congénita (PEC) o de
Gunther
Porfiria eritropoyética
(PPE)
Plumboporfiria o
Porfira de Doss
Porfiria intermitente
aguda
Porfiria cutánea tardía
Porfiria Tóxica
Coproporfiria
hereditaria (CPH)
Porfiria variegata o
jaspeada
Hemo y Hierro
QUINTA PARTE – Porfirias
Porfiria Defecto Sitio Clínica
Plumboporfiria ALA deshidratasa,
COPROgen oxidasa y
Ferroquelatasa Hepática Mixta
↑ALA, COPROgen y
protoporfirina IX
Porfiria de Doss ALA deshidratasa Hepática Aguda ↑ALA
Intermitente aguda
(PIC) Uroporfirinógeno I
sintasa Hepática Aguda
Orina
↑ALA y PBG
Eritropoyética congénita
(PEC) o de Gunther
Uroporfirinógeno
III cosintasa Eritropoyética Cutánea
Hematíes → ↑UROgen I
Orina → ↑UROgen I y
COPROgen I
Cutánea tardía Uroporfirinógeno
descarboxilasa Hepática Cutánea
Orina → UROgen I y II
Heces → COPROgen
Coproporfiria
hereditaria (CPH) Coproporfirinógeno
oxidasa Mixta Mixta
Orina → ↑ALA, PBG y
COPROgen III
Variegata o jaspeada Protoporfirinógeno
oxidasa Mixta Mixta
Orina → ↑PBG y ALA
Hematíes → PROTOgen IX y
COPROgen III
Eritropoyética HEM sintetasa
Ferroquelatasa Eritropoyética Cutánea
Hematíes
↑Protoporfirna
Hemo y Hierro
QUINTA PARTE – Porfirias
Hemo y Hierro
ICTERICIAS
SEXTA PARTE
Hemo y Hierro
Ictericia Se define como “la coloración
amarillenta de la piel y de las
mucosas debido a niveles elevados de bilirrubina en
la sangre”.
SEXTA PARTE – Ictericias
Hemo y Hierro
SEXTA PARTE – Ictericias
Valores normales de Bilirrubina
Bilirrubina directa 0,1 a 0,3 mg/100 ml
Bilirrubina indirecta menor de 1,0 mg/ml
Bilirrubina total 0,3 a 1,0 mg/100 ml
Hemo y Hierro
SEXTA PARTE – Ictericias
Hemo y Hierro
HB de
retención
HB de
regurgitación
SEXTA PARTE – Ictericias
Método de Van den Bergh
Reactivo de Ehrlich → Reactivo
diazo (Acido clorhídrico, Ácido
sulfanílico, Nitrito de sodio) +
Bilirrubina + Metanol
Reactivo diazo +
Bilirrubina +
Metanol
Reacción
indirecta
Bilirrubina
no
conjugada
Reactivo diazo +
Bilirrubina
Reacción
directa
Bilirrubina
conjugada
Reactivo diazo +
Bilirrubina +
Metanol
Reacción
indirecta
Reactivo diazo +
Bilirrubina
Reacción
directa
Hemo y Hierro
SEXTA PARTE – Ictericias
Hemo y Hierro
SEXTA PARTE – Ictericias
Hemo y Hierro
SEXTA PARTE – Ictericias
Hemo y Hierro
Clasificación de las Ictericias
Excreción
Hemólisis
Transporte
Bilirrubina-Albúmina
Captación
Conjugación
Bilirrubina no conjugada
Bilirrubina conjugada
Pre-Hepáticas
Hepáticas
SEXTA PARTE – Ictericias
Hemo y Hierro
Clasificación de las Ictericias
Hiperbilirrubinemia no conjugada
Sobreproducción de
bilirrubina
Alteración
transporte
plasmático
Alteración de la
captación hepática
Alteración de la
conjugación
Hemólisis,
eritropoyesis ineficaz,
reabsorción de
hematomas
Contrastes RX
Fármacos como
Sulfamidas,
Ampicilina, Salicilatos,
Fenilbutazona,
Furosemida
Síndrome de Gilbert
Contrastes RX
Fármacos como
Probenecid,
Rifampicina, Ácido
flavaspídico
Síndrome de Gilbert
Síndrome de Crigler-
Najjar
Ictericia fisiológica
del recién nacido
Leche materna
Fármacos como
Novobiocina y
Cloranfenicol
SEXTA PARTE – Ictericias
Hemo y Hierro
Clasificación de las Ictericias
Hiperbilirrubinemia conjugada
Alteración aislada de la
excreción de bilirrubina Colestasis intrahepática Colestasis extrahepática
Síndrome de Dubin-Johnson
Síndrome de Rotor
Colestasis benigna recurrente,
colestasis gravídica, Enfermedades
congénitas, Hepatitis aguda y
crónica, Cirrosis hepática y biliar
primaria, Fármacos, Ictericia
postoperatoria, ICC, amiloidosis,
sepsis, Hepatitis neonatal
idiopática, enfermedad de Caroli,
Colangitis esclerosante primaria
Granulomatosis hepática, Tumores
hepáticos
Quiste de colédoco, Litiasis biliar,
Colangitis esclerosante primaria,
Hemobilia, Parasitosis,
Pancreatitis aguda y crónica,
Pseudoquiste pancreático,
Estenosis biliar postquirúrgica,
Atresia biliar, Tumores de la vía
biliar, Carcinoma de páncreas,
Ampuloma
SEXTA PARTE – Ictericias
Hemo y Hierro
Clasificación de las Ictericias
Excreción
Hemólisis
Transporte
Bilirrubina-Albúmina
Captación
Conjugación
Bilirrubina no conjugada
Bilirrubina conjugada
Síndrome de Gilbert
Síndrome de Crigler-Najjar y Recién Nacidos
SEXTA PARTE – Ictericias
Síndrome de Dubin-Johnson
Hemo y Hierro
SEXTA PARTE – Ictericias
Ictericia fisiológica del recién nacido
↓Actividad de la UDP-
glucoroniltransferasa
↓Ácido glucurónido
↑Bilirrubina no
conjugada
Hemo y Hierro
SEXTA PARTE – Ictericias
Ictericia fisiológica del recién nacido
Hemo y Hierro
HEMÓLISIS INTRAVASCULAR
SÉPTIMA PARTE
Hemo y Hierro
SÉPTIMA PARTE – Hemólisis intravascular
Hemo y Hierro
SÉPTIMA PARTE – Hemólisis intravascular
Hemo y Hierro
SÉPTIMA PARTE – Hemólisis intravascular
Hemo y Hierro
Hemo y Hierro
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