Las
características de la hemoglobina (Hb) como amortiguador están íntimamente
vinculadas a la capacidad de disociación del grupo imidazólico
del aminoácido histidina unido al hierro que contiene
el grupo hemo (ver figura inferior).
El pK de este grupo funcional, que es aproximadamente
7, tiene la especial propiedad de modificarse en función de que
la molécula de Hb esté unida al oxígeno (HbO2)
o no (Hb). La oxihemoglobina (HbO2)
es un ácido más fuerte que la Hb desoxigenada porque su pK es menor
(ver figuras de la tabla inferior).
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Hemoglobina desoxigenada
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Hemoglobina oxigenada
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Esta propiedad le confiere una eficacia
amortiguadora excepcional, que se ve favorecida por el hecho de que
la Hb es una proteína muy abundante en la sangre (el 15% del total de
proteína).
Si consideramos que en el eritrocito el pH
interno es 7,3 y aplicamos la ecuación del Henderson-Hasselbalch, se puede
calcular fácilmente que para la HbO2,
el 80% de las moléculas están en forma disociada y el 20% está
en la forma ácida no disociada (curva de color rojo en la figura inferior).

En cambio, el 80% de la Hb desoxigenada
se encuentra sin disociar, y el 20% está disociada (curva de color
azul en la figura superior). Esta especial propiedad hace de la Hb un
amortiguador extraordinariamente eficaz, puesto que es capaz de
modificar su pK liberando O2 y así soportar grandes
cambios en la proporción sal/ácido sin que se produzca cambio alguno en
el pH. Veamos un ejemplo.
Supongamos que un eritrocito tiene 100
moléculas de HbO2H a pH 7,3 (Figura inferior). En estas
condiciones habrá 80 moléculas de HbO2- y 20 moléculas
de HbO2H. Si introducimos 60 moléculas de HCl, los H+
son captados por la forma salina (HbO2-) para originar
la forma ácida (HbO2H). Esto origina un cambio en la proporción
sal/ácido de 80/20 a 20/80 que provocará un cambio en el
pH de 7,3 a 6,1 (curva roja de la figura inferior).

Sin embargo, bastará con que la HbO2H
elimine 100 moléculas de O2 (flecha verde de la figura
superior) para que se convierta en HbH de modo que la proporción 20/80
sea compatible con un pH 7,3. En resumen, mediante la liberación de su
O2, la Hb ha sido capaz de captar un 60% de H+ sin
sufrir ningún cambio en el pH.
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