¿Puede un organismo tener varias proteínas transportadoras de oxígeno?

¿Puede un organismo tener varios tipos de transportadores de oxígeno en su sangre?

Tenga en cuenta que no estoy preguntando cómo podría haber evolucionado la criatura, eso es demasiada ciencia ficción, ingeniería genética o la evolución de Deus Ex Machina encaja bien.

La idea de usar varios tipos de transportadores de oxígeno es poder sobrevivir en ambientes muy diferentes (la última sustancia no es muy importante si causa problemas):

  • Hemoglobina : portador estándar. Contiene hierro. Más eficiente para propósitos normales.
  • Hemeritrina : Contiene hierro. También se puede hacer con cadmio. Por lo general, carece de unión cooperativa, lo que significa que solo puede transportar 1/4 del O 2 transportado por la hemoglobina (en algunos braquiópodos lo hace).
    La afinidad de la hemeritrina por el CO es menor que su afinidad por el O 2 , a diferencia de la hemoglobina que tiene una afinidad muy alta por el CO, es decir, resistente a la intoxicación por CO.
    La evidencia reciente ha revelado que la hemeritrina es una proteína multifuncional que contribuye a la inmunidad innata y la regeneración del tejido anterior en los gusanos.
  • hemocianina . Contiene cobre, lo que significa que no necesita hierro.
    Carece de unión cooperativa, lo que significa que sólo transporta 1/4 del O 2 que transporta la hemoglobina (en algunas hemocianinas de cangrejos herradura y en algunas otras especies de artrópodos se observa unión cooperativa). Sin embargo, no pierde eficiencia en ambientes fríos con baja presión de oxígeno como lo hace la hemoglobina. Además, puede soportar temperaturas elevadas de hasta 90 grados centígrados.
    El perfil de unión al oxígeno de la hemocianina también se ve afectado por los niveles de iones de sal disueltos y el pH.
    Se cree que reduce los efectos del cáncer.
  • Vanabins : contienen vanadio u otros minerales raros. Son muy malas para transportar oxígeno pero son venenosas para muchos depredadores, parásitos y microorganismos.

La pregunta es si le sería posible a un organismo tener todas estas sustancias o le producirían problemas entre ellas. Si eso es cierto, ¿podría el mismo organismo tener todas estas sustancias pero no al mismo tiempo (es decir, cambia de sustancia según el entorno)?

No estoy al tanto de los problemas entre las proteínas, pero ¿quieres que realmente funcionen, todas a la vez?
@Alexander, si no es posible, no importa, la criatura podría cambiar según el entorno.
La hemoglobina no está "hecha de" hierro, y la hemocianuración no está "hecha de" cobre. Son metaloproteínas que contienen hierro y cobre, respectivamente.
@AlexP, lo sé, pero como tienen hierro /cobre adentro, es más fácil entender que están hechos de hierro/cobre.

Respuestas (3)

Tenemos dos transportadores de oxígeno diferentes en nuestra sangre.

Los seres humanos utilizan la hemoglobina F en el útero. Ese transportador de oxígeno se regula a la baja cuando nacemos y la hemoglobina A se regula al alza para ocupar su lugar.

Así también tu criatura con sus diferentes transportistas especializados. Presumiblemente ocupa diferentes tipos de nichos de oxigenación según el ciclo de vida o las circunstancias. Tener diferentes transportadores de oxígeno puede regular hacia arriba y hacia abajo tiene sentido.

No puedo pensar en ninguna razón por la que un operador interfiera necesariamente con otro. Sus nichos están separados. Si tuviera un transportador especial ávido de oxígeno adecuado para resistir en entornos anóxicos pero luego llegara a un entorno con alto contenido de oxígeno, el transportador anóxico simplemente se saturaría con oxígeno y permanecería así hasta que se despejara. Su portador de baja avidez del entorno de alto oxígeno se conectaría para permitirle hacer su gimnasia metabólica rápida hambrienta de oxígeno. Si luego regresara a las áreas anóxicas, el portador de baja avidez se quedaría vacío y el portador anóxico volvería a estar en línea para ayudarlo.

Creo que esto suena como un sistema razonable. Es más probable que evolucionen las permutaciones de un solo portador que un montón de portadores completamente separados. Pero existe un precedente para recoger un transportador de oxígeno de una especie completamente diferente: las legumbres son plantas y tienen hemoglobina que de alguna manera robaron de un animal en años pasados. Tu criatura podría haber sacado chanchullos evolutivos similares.

Interesante. Sabía acerca de la hemoglobina F y A, pero dado que ambos portadores solo se usan en situaciones muy específicas (antes del nacimiento, después del nacimiento), no estaba seguro. No sé por qué, pero esperaba algún tipo de reacción dañina al intentar combinar diferentes transportadores de oxígeno, es bueno que no suceda. De todos modos, la pregunta aún es joven (3 horas), por lo que debería esperar uno o dos días antes de hacer algo.
@EnderLook En su papel de transportadores de oxígeno, solo pueden cooperar. Sin embargo, en su papel como productos químicos... No digo que necesariamente tengan conflictos químicos, solo que aumentar la sopa química aumenta las posibilidades de diversión no deseada. Pero probablemente no esté dando los productos químicos exactos, por lo que hay mucho espacio para suspender la incredulidad. Dicho esto, podrían tener una reacción adversa a algún químico u otro que solo los afecte notablemente cuando usen cierto transportador de oxígeno o algo así. Sin embargo, probablemente no sería realmente dramático.
Utilicé un mecanismo muy similar en el diseño de una criatura alienígena que habita en un pantano, aunque allí el cambio a un estado metabólico alto y un mayor consumo de O2 fue provocado por la presencia de carroña rica en calorías. Solo producía las proteínas de transporte más costosas y efectivas cuando podía estar seguro de obtener un buen retorno de la inversión.
+1 por "travesuras evolutivas" explicadas tan bien

El mayor problema sería la eficiencia.

En términos generales, encontrará que solo el transportador de oxígeno más eficiente en cualquier momento puede hacer el trabajo. Los transportadores de oxígeno funcionan al hacer que sea energéticamente ventajoso unir los oxígenos a la molécula mientras se encuentran en un entorno con alto contenido de oxígeno, como los pulmones, y luego liberarlo más tarde en entornos con menos oxígeno en todo el cuerpo. Si tuviera dos portadores, y uno se uniera más vigorosamente que el otro, quitaría el oxígeno del portador más débil. El resultado sería que, en general, los portadores más débiles simplemente no transportarían oxígeno, o solo lo transportarían en momentos de lujo cuando hay mucho oxígeno disponible.

Sin embargo, si la criatura habita en muchos entornos, es posible que un portador sea ventajoso en un entorno y otro en otro. Por ejemplo, uno podría tener hemoglobina para el entorno de vida y hemocianina para funcionar mientras caza en cotos de caza fríos donde la temperatura de su cuerpo cae en picado fuera del rango operativo de la hemoglobina.

La desventaja, por supuesto, es el desperdicio. Los glóbulos rojos son aproximadamente el 40% de nuestra sangre por volumen. Si tuviera varios transportadores redundantes, necesitaría tener aún más células transportadoras de oxígeno. Eso podría resultar difícil.

Eso supone que los diferentes transportistas necesitan ocupar el mismo lugar, lo que no siempre es el caso. La hemocianina, el portador en los invertebrados marinos y muchos artrópodos terrestres, existe libremente en el torrente sanguíneo (bueno, la hemolinfa) en lugar de dentro de las células sanguíneas como la hemoglobina.
@ MarqFJA87 Entonces, creo que aún tendría un problema porque el oxígeno tiene que pasar por el mismo líquido para pasar de las células sanguíneas a las células que respiran. Sin embargo, debo agradecerte porque me hiciste buscar cómo funciona la hemoglobina y, como todos los aspectos del cuerpo, es genial. La estructura de la hemoglobina cambia cuando se une al oxígeno para que quiera unirse a más oxígeno, y al liberar el oxígeno (en un entorno de pH más bajo y CO2 alto) hace que quiera liberarlo más. Por lo tanto, en lugar de las habituales curvas de saturación hiperbólica a las que estamos acostumbrados para los absorbentes...
... tiene más de una curva sigmoidea. ¡Es mejor para extraer oxígeno del aire cuando está en los pulmones, y es mejor para liberarlo en los entornos asociados con el cuerpo! ¡Me encantan estas cosas!

No veo problemas si los organismos tienen la capacidad de sintetizar más de uno, pero en realidad sintetizan uno a la vez, según las circunstancias.

Es decir, cambiar de hemoglobina a hemocianina cuando el cuerpo tiene una deficiencia de hierro o vive en temperaturas frías, como durante el invierno.

Dado que cada uno de ellos tiene una eficiencia diferente, tiene sentido que solo se utilice el más adecuado para condiciones particulares. Todo lo demás sería simplemente un mal uso de los recursos, que para un organismo vivo siempre son limitados.

Si piensas en nuestro cuerpo, en nuestros ojos ya tenemos dos tipos de receptores: uno para la luz del día (mejor resolución, discriminación de colores), uno para la luz tenue (sin discriminación de colores, mayor sensibilidad), y usamos cada uno de ellos en diferentes casos

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