TEMA 6. PROTEÍNAS: RELACIÓN ESTRUCTURA Y FUNCIÓN.

1. Proteínas fibrosas:

1a. Queratinas.

1b. Colágeno.

1c. Elastina.

 

2. Proteínas globulares:

2a. Estructura de la mioglobina.

2b. Estructura de la hemoglobina.

2c. Fijación del oxígeno a la mioglobina y hemoglobina.

2d. Transporte de oxígeno por la mioglobina y hemoglobina.

2e. Efecto del 2,3 bisfosfoglicerato (BPG) sobre el transporte de oxígeno por la hemoglobina.

 

1. PROTEÍNAS FIBROSAS

1a. α-Queratinas.

Las a-queratinas son proteínas fibrosas con función estructural. Forman parte del pelo, piel, uñas, garras, cuernos, etc.

 

Las a-queratinas están constituidas por cadenas polipeptídicas de más de 300 residuos, en su mayor parte de pequeño tamaño,  con estructura en hélice-a, estabilizadas por sus correspondientes enlaces de hidrógeno, en las que se repite una secuencia de 7 aminoácidos. En esta secuencia el 1º y el 4º puesto están ocupados por aminoácidos apolares, mientras que en 5º y 7º posición hay residuos polares. Esta secuencia repetitiva hace que los residuos apolares casi coincidan tras cada vuelta de la hélice (n=3,6) formando tiras hidrofóbicas en un lado de la hélice, lo que favorece su unión a otras hélices mediante interacciones hidrofóbicas, mientras que los residuos polares forman bordes polares que interaccionan con el agua, estabilizando la estructura.

 

Las a-queratinas se dividen en dos grupos:

En las a-queratinas del pelo, las cadenas polipeptídicas con estructura en hélice alfa se enroscan levógiramente de dos en dos, formando una estructura denominada “ovillo enrollado”; 2 ovillos enrollados en posición antiparalela forman una estructura superenrollada denominada protofibrilla (o protofilamento); varias protofibrillas forman una microfibrilla, y la asociación de microfibrillas forman una macrofibrilla, las macrofibrillas se empaquetan paralelamente y forman el pelo.

 

1b. Colágeno.

El colágeno es una proteína estructural que refuerza, sostiene y le da forma y resistencia a todos los tejidos y órganos. Es sintetizada por las células del tejido conectivo y expulsada al espacio extracelular, donde, junto a la elastina y los proteoglucanos, forma la matriz extracelular. Se encuentra especialmente en huesos, tendones, dientes, piel, vasos sanguíneos, córnea. Es la proteína más abundante en vertebrados, constituyendo más del 25% de las proteínas totales. Existen 20 familias de moléculas de colágeno, siendo el más abundante en humanos el colágeno tipo I.

Las fibras de colágeno están formadas por la repetición de una unidad estructural básica denominada tropocolágeno que se organiza formando filas paralelas. En cada fila, las unidades de tropocolágeno están adelantadas en ¼ de su longitud respecto a la fila de al lado (el espacio entre las unidades de tropocolágeno es de 40nm), de forma que cada 4 filas (la 1ª y 5ª fila) coinciden las unidades de tropocolágeno a la misma altura. Esta coincidencia hace que las fibras de colágeno muestren al microscopio electrónico su típico aspecto estriado.

Cada unidad de tropocolágeno esta formada por tres cadenas polipeptídicas de aproximadamente unos 1000 residuos cada una, dispuestas en una estructura helicoidal triple (superhélice) de 300 nm de longitud y 1,5 nm de diámetro, que es exclusiva del colágeno.

Cada una de estas cadenas es una hélice levógira, distinta de la hélice-a, más estrecha, abierta y estirada, con 3 residuos por vuelta (n=3) y un paso por vuelta de p=0,94 nm (d=0,31 nm por residuo). Esta estructura secundaria se denomina hélice de colágeno.

 

Composición en aminoácidos del colágeno:

 

Estos dos últimos aminoácidos son introducidos en la proteína como Pro y Lys y van a ser hidroxilados después de la síntesis de la cadena peptídica (durante la maduración de la proteína) por la acción de una hidroxilasa específica (prolil-hidroxilasa, lisil-hidroxilasa), para este proceso es necesaria la vitamina C. La carencia de vitamina C hace que se produzca el escorbuto, que se manifiesta por lesiones en la piel, encías sangrantes, caída del pelo y dientes; todos estos síntomas son debidos a la debilidad del colágeno en piel, vasos sanguíneos y tejido conectivo.

 

Es interesante señalar que el colágeno no contiene cisteína, y, por tanto, tampoco puentes disulfuro.

 

La secuencia de aminoácidos del colágeno es un triplete que se repite, el triplete es Gly-X-Y, en la que, frecuentemente, la posición “X” está ocupada por la prolina, aunque también puede ser hidroxiprolina, y la posición “Y” por la hidroxiprolina o la hidroxilisina, aunque puede haber otros residuos en estas dos ultimas posiciones.

 

Enlaces en el colágeno:

La estructura del colágeno está estabilizada por diferentes tipos de enlaces, que le proporcionan gran resistencia, necesaria para su función estructural:

Durante la vida del individuo va aumentando el número de enlaces cruzados lisina-al-lisina del colágeno. De esta forma, el colágeno del recién nacido presenta pocos de estos enlaces, dando un colágeno blando, pero muy flexible. Conforme crece el individuo, va aumentando el número de estos enlaces, haciéndose más duro y resistente, pero menos flexible.

Llega un momento en el que el colágeno se hace muy duro, pero muy poco flexible, por lo que se vuelve frágil, por eso los huesos y los tendones de los ancianos se rompen con tanta facilidad.

Esto también afecta al cristalino del ojo, formado por un tipo especial de colágeno transparente, que conforme aumenta el número de estos enlaces con la edad va perdiendo transparencia, llegando a perderla totalmente, apareciendo las cataratas.

 

1c. Elastina.

La elastina, como su propio nombre indica, es una proteína con propiedades elásticas, que puede estirarse varias veces con respecto a su longitud normal. Se encuentra en aquellos tejidos donde es necesaria esta propiedad, como son  la piel, y, especialmente, en las articulaciones, las paredes arteriales, los pulmones y los ligamentos.

Las cadenas polipeptídicas, que carecen de una estructura secundaria regular, “estructura al azar”, están formadas principalmente por aminoácidos pequeños entre los que están: la glicina (1/3 de los residuos son de este aminoácido),  alanina, valina, prolina y lisina, entre otros.

Las cadenas se unen entre sí mediante enlaces entre residuos de lisina y al-lisina y uniones de  desmosina en las que intervienen 3 residuos de al-lisina y uno de lisina, mediante las cuales se pueden unir hasta 4 cadenas distintas. Estos entrecruzamientos entre cadenas forman una estructura en forma de red compleja, que es la que le confiere sus propiedades elásticas.

 

 

2. PROTEÍNAS GLOBULARES.

Como ejemplos vamos a estudiar dos proteínas, la mioglobina y la hemoglobina; ambas son proteínas globulares transportadoras de oxígeno con estructuras terciarias similares, pero la principal diferencia es que la mioglobina es una proteína monomérica (una única cadena peptídica) mientras que la hemoglobina es una proteína oligomérica (2 o más cadenas peptídicas o subunidades). Esta diferencia hace que su comportamiento biológico sea muy diferente.

 

2a. Mioglobina.

Es una proteína monomérica transportadora de oxígeno que se encuentra en el interior de las células, más abundante en las células musculares (le confiere el color pardo rojizo al músculo), y su función es la de captar el oxígeno procedente de la sangre y cedérselo a la mitocondria, donde es utilizado en la respiración celular.

 

La mioglobina también actúa como pequeño almacén de oxígeno en las células, esta función es especialmente importante en mamíferos acuáticos, como el cachalote, que debido a las grandes profundidades hasta las que se sumergen, necesitan mantenerse largos periodos de tiempo sin respirar, por lo que en sus músculos hay una gran cantidad de mioglobina que suministra el oxigeno durante este tiempo, por esta razón la carne de cachalote es de un color pardo muy oscuro.

 

La mioglobina es una proteína conjugada formada por una parte proteica, la globina, y un grupo prostético, el grupo hemo.

 

La parte proteica esta constituida por una única cadena peptídica con estructura secundaria en hélice alfa, formada por 153 residuos de aminoácidos, que se disponen en 8 segmentos de distinto tamaño, con entre 7 y 26 residuos de aminoácidos cada uno. Estos segmentos están separados por “codos” formados por aminoácidos incompatibles con la estructura en hélice alfa.

 

Estos segmentos con estructura secundaria en hélice alfa se pliegan a su vez en el espacio, dando origen a la estructura terciaria de esta proteína, que es globular.

 

Como es habitual en las proteínas globulares, los aminoácidos con grupo R polar están situados en la parte externa de la proteína, menos 2 restos de histidina que, por ser necesarios para la actividad de esta proteína, están situados en el interior.

 

El grupo prostético esta constituido por un grupo hemo, formado a su vez por una parte orgánica, la protoporfirina IX, y una inorgánica, un átomo de hierro (Fe).

 

El grupo hemo está situado en una hendidura de naturaleza hidrofóbica de la estructura terciaria de la proteína.

 

2b. Hemoglobina.

La hemoglobina  es una proteína oligomérica encargada del transporte de oxígeno desde los pulmones hasta los diferentes tejidos a través de la sangre. Se encuentra en el interior de unas células especializadas que son los eritrocitos (hematíes o glóbulos rojos). Es una proteína de color rojo, y es precisamente la hemoglobina la que le da el color a estas células y a la sangre.

 

La hemoglobina es una proteína conjugada con una parte proteica que es la globina y un grupo prostético que es el grupo hemo.

 

La parte proteica esta formada por 4 cadenas peptídicas que no son iguales entre sí, hay dos cadenas de tipo alfa (α) y dos cadenas de tipo beta (β), siendo, por tanto, una proteína heterotetramérica (compuesta por 4 subunidades que no son iguales entre sí). Las cadenas alfa están formadas por 141 restos de aminoácidos y las cadenas beta por 146.

 

La estructura secundaria y terciaria de estas cadenas es muy similar entre ellas y parecida a la de la mioglobina. Además, la hemoglobina como proteína oligomérica, tiene estructura cuaternaria.

 

El grupo prostético esta formado por cuatro grupos hemo, que son iguales al de la mioglobina, y que están situados y unidos a sus correspondientes cadenas peptídicas de igual forma que en la mioglobina.

 

La estructura cuaternaria de la hemoglobina consiste en la ordenación espacial de las cuatro cadenas proteicas con sus correspondientes grupos hemo. Las 4 subunidades adquieren una disposición tetraédrica en el espacio, de manera que si unimos por líneas imaginarias los centros de las 4 subunidades, la figura resultante formará un tetraedro. Podemos imaginarnos algo similar si tomamos 4 esferas y colocamos dos de ellas abajo, una al lado de la otra, y las otras dos esferas encima de estas, una delante de la otra.

 

En la estructura cuaternaria de la hemoglobina se forman dos bloques, cada uno de ellos constituido por la unión de una subunidad alfa y una beta, que son el bloque alfa1-beta1 y bloque alfa2-beta-2, los dos bloques son iguales entre sí. La unión entre los dos bloques no es perfecta, de forma que queda un canal en el centro de la molécula de hemoglobina que es importante para su función.

 

La unión entre las subunidades se hace principalmente mediante interacciones hidrofóbicas y también por enlaces iónicos (salinos) entre grupos con cargas opuestas.

 

En esta estructura cuaternaria los grupos hemo de las 4 subunidades quedan dispuestos también de forma simétrica y con el mayor alejamiento posible entre ellos.

2c. Fijación del oxígeno a la mioglobina y hemoglobina.

Hemos visto que la mioglobina y la hemoglobina son similares en sus estructuras secundarias y terciarias. Las dos presentan grupos prostéticos hemo y con igual ubicación. Las dos son proteínas transportadoras de oxígeno, el cual se une al grupo hemo, estando esta unión modulada por la proximidad molecular de una histidina distal. La principal diferencia es que la mioglobina es una proteína monomérica y la hemoglobina es oligomérica, esto hace que su actividad biológica sea muy diferente.

 

Curva de saturación de oxigeno.

La curva de saturación de oxigeno de una proteína es la representación gráfica del porcentaje de saturación de oxígeno de la proteína (%) en función de la presión parcial de oxígeno (PPO2) presente en el medio (expresada en mm de Hg).

 

El porcentaje de saturación oscila entre el 0% y el 100% y representa la cantidad de oxígeno unido a las moléculas de la proteína en función de la cantidad máxima de oxígeno que se le puede unir (100%).

 

La presión parcial de oxígeno (PPO2) se mide en mm de Hg. En el aire la presión es de 760 mm de Hg, pero el oxígeno constituye aproximadamente el 21% de la mezcla de gases que constituyen el aire, por lo que su presión parcial será de, aproximadamente, 159 mm de Hg en el aire (760 · 21% = 159).

En los pulmones la PPO2 es más baja debido a que parte del oxígeno es captado por los capilares de los alvéolos, y además, en los pulmones hay gran cantidad de vapor de agua, por lo que la PPO2 en los pulmones es de, aproximadamente, 100 mm de Hg. La PPO2 en los tejidos es de alrededor de 26 mm de Hg. Cuando aumenta la actividad del tejido, aumenta el consumo de oxígeno y, por tanto, disminuye la PPO2, mientras que, por el contrario, la PPO2 aumenta en los periodos de mayor reposo.

 

Curva de saturación de oxígeno de la mioglobina: La mioglobina muestra una curva de saturación hiperbólica, lo que indica que la mioglobina tiene una gran afinidad por unirse al oxígeno, ya que bastan PPO2 muy bajas para que la mioglobina alcance importantes valores de saturación; por poco oxígeno que haya en el medio la mioglobina lo capta, es decir, que tiene una gran tendencia a unirse al oxígeno. Basta una PPO2 de 1-2 mm de Hg para que la mioglobina se sature en más del 50%.

En los tejidos, una PPO2 de 26 mm de Hg hace que la mioglobina se sature en más del 98%. La gran afinidad por el oxígeno que muestra la mioglobina es importante para su función biológica: captar para la célula el oxígeno que aporta la hemoglobina de la sangre.

 

Curva de saturación de oxígeno de la hemoglobina: La hemoglobina muestra una curva de saturación sigmoidea (forma de s) lo que nos indica que la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno va variando conforme aumenta la PPO2, y, por tanto, la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno depende de la PPO2 que haya en el medio en cada momento.

 

 

En la primera zona de la curva, que corresponde a bajas PPO2, la curva tiene una pendiente muy baja, por lo que un aumento importante de la PPO2 en esta zona produce sólo un pequeño incremento en el porcentaje de saturación de la hemoglobina. Es decir, para bajas PPO2 la hemoglobina muestra poca afinidad por el oxígeno.

 

Al ir aumentando la PPO2 aumenta considerablemente  la pendiente de la curva y, por tanto, la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno. Este comportamiento se debe a un fenómeno denominado cooperatividad positiva. La cooperatividad es propia de un grupo de proteínas que son las proteínas alostéricas que son un grupo especial de proteínas oligoméricas, entre las que se encuentra la hemoglobina.

 

La cooperatividad positiva significa que cuando una molécula de oxígeno se une a una subunidad de la hemoglobina transmite información a las otras subunidades y las otras subunidades responden a esta información aumentando su afinidad por unirse al oxígeno, aumentando así la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno conforme se van uniendo a éste. La afinidad de unión por la 4ª molécula de oxígeno es de 300 a 500 veces superior a la afinidad por la 1ª molécula, y este comportamiento lo puede hacer la hemoglobina por ser una proteína oligomérica y no lo puede tener la mioglobina que posee una única cadena peptídica.

 

 

 

Cambios conformacionales de la hemoglobina.

La cooperatividad positiva se debe a cambios conformacionales de la molécula de hemoglobina.

Las subunidades de la hemoglobina puede estar en dos conformaciones:

 

 

Estos cambios conformacionales afectan a la forma de la molécula de hemoglobina, haciendo que varíe la posición relativa entre los dos bloques (α1β1; α2β2), variando también el canal interior de la molécula, siendo mayor en la conformación tensa y estrechándose en la conformación relajada.

 

Los cambios conformacionales en las subunidades de la hemoglobina están inducidos por la unión de la molécula de oxígeno. Cuando una subunidad de la hemoglobina no está ligada al oxígeno, el átomo de hierro del grupo hemo está unido por un lado a la histidina proximal, pero no está unido al oxígeno por el otro enlace, por lo que la histidina proximal tira del átomo de hierro hacia ese lado, desplazándolo del centro del anillo de protoporfirina.

Cuando el oxígeno se une al átomo de hierro del grupo hemo establece un enlace en el lado contrario a la unión con la histidina proximal, tirando y provocando el desplazamiento del átomo de hierro hacia el centro del anillo de la protoporfirina, pero como el hierro del grupo hemo está unido a la histidina proximal, el hierro arrastra hacia dentro tanto a la histidina como al resto de la cadena peptídica (hélice F), provocando un cambio conformacional en esa subunidad que se ha unido al oxígeno.

 

Al cambiar la conformación de esa subunidad que se ha unido al oxígeno, cambia la relación espacial de ésta con las otras subunidades con las que forma la estructura cuaternaria de la hemoglobina, lo que provoca que se rompan algunos enlaces iónicos y se formen otros entre esa subunidad y las otras, estos enlaces son los que mantienen la conformación tensa (T), por lo que las otras subunidades, al variar estos enlaces iónicos, experimentan un cambio conformacional que tiende hacia la conformación relajada (R) de mayor afinidad por el oxígeno, preparándolas para que la unión de la próxima molécula de oxígeno se haga más fácilmente.

 

Cuando la siguiente molécula de oxígeno se une a otra subunidad vuelve a ocurrir el mismo proceso, se une al hierro desplazándolo y arrastrando a la histidina proximal provocando el cambio conformacional en esa subunidad con la consiguiente ruptura y formación de enlaces iónicos entre ésta y las otras subunidades, pero parte de ese cambio conformacional ya estaba favorecido por el reajuste molecular anterior e, igualmente, parte de los enlaces iónicos entre subunidades ya se habían roto por la misma causa; por lo tanto, la unión de esta segunda molécula a la segunda subunidad de la hemoglobina necesita menos modificaciones, pues parte de ellas ya se habían producido, y, por tanto, menos energía, lo cual aumenta la probabilidad de esta unión, es decir, la unión de la molécula de oxígeno anterior había aumentado la afinidad por el oxígeno en la segunda subunidad.

 

Lo mismo ocurre a cada nueva molécula de oxígeno que se une a la hemoglobina, haciendo que cada vez esté más facilitada la unión de esta nueva molécula de oxígeno, por lo que la hemoglobina va aumentando su afinidad por éste.

 

 

2d. Transporte de oxígeno por la hemoglobina y la mioglobina.

Como ya hemos señalado, la hemoglobina se une al oxigeno en función de la PPO2 en el medio. En los pulmones hay una alta PPO2 (aprox. 100 mm de Hg), por lo que la hemoglobina se satura en, aproximadamente, un 96%, y cuando llega a los tejidos, donde la PPO2 es más baja (aprox. 26 mm de Hg de media, variando según el estado de actividad del tejido), la hemoglobina sólo libera un tercio del oxígeno que lleva. Si la hemoglobina se descargara totalmente en los tejidos, luego le costaría mucho volver a cargarse debido a la baja afinidad que muestra por la primera molécula de oxígeno. Por tanto, la cantidad de oxígeno que libera la hemoglobina depende de la PPO2 en los tejidos.

 

Los tejidos, en momentos de mayor actividad, consumen más oxígeno, lo que provoca que localmente baje la PPO2, por lo que la cantidad de oxígeno liberado por la hemoglobina en ese tejido debe ser mayor.

Los tejidos en reposo consumen menos oxígeno, por lo que su PPO2 es mayor y, por tanto, la hemoglobina libera menos oxígeno, porque detecta que ese tejido en ese momento necesita menos oxígeno.

 

Si la proteína de transporte de oxígeno en la sangre fuese la mioglobina, al mostrar una curva hiperbólica de saturación, entre la PPO2 de los pulmones y la de los tejidos sólo liberaría un 2-3% del oxígeno que transporta, debido a que no muestra cooperatividad positiva y por tanto no sería nada efectiva en esta función, sería necesaria que la PPO2 en los tejidos fuese excesivamente baja, asfixia tisular, para que liberase una cantidad apreciable de oxígeno. La función biológica de la mioglobina no es el transporte sanguíneo del oxígeno, sino captar el oxígeno para las células, lo que esta facilitado por su alta afinidad. Sea cual sea la PPO2 en los tejidos, la mioglobina lo capta de forma efectiva.

 

Efecto Bohr (sobre el transporte de oxigeno por la hemoglobina):

Los tejidos, como consecuencia de su metabolismo aeróbico, consumen oxígeno y producen anhídrido carbónico (CO2) que es expulsado a la sangre para su eliminación. Este CO2 influye sobre el transporte de oxígeno por la hemoglobina.

 

Por un lado el CO2 se combina con el agua formando ácido carbónico, que es un ácido débil que se disocia parcialmente originando ión bicarbonato y un protón

 

CO2  +  H2D  H2CO3  D  HCO3+  +  H+

 

De esta forma, se están liberando protones continuamente como resultado del metabolismo normal de la célula, provocando una ligera bajada local de pH. Cuanto mayor sea la actividad del tejido mayor será la producción de protones y la bajada del  pH, dentro de límites fisiológicos.

 

Parte de estos protones van a ser captados por la hemoglobina, uniéndose al grupo R de dos residuos de histidina que están en posición carboxilo terminal de las cadenas beta. Por tanto, estos restos adquieren carga positiva y esta carga le permite, a cada uno de ellos, formar un enlace iónico (salino) con otro grupo con carga negativa de la misma molécula. Para formarse este enlace se tiene que producir un desplazamiento de los segmentos que contienen los residuos implicados, y este desplazamiento genera un cambio conformacional en la molécula, que va dirigido hacia la conformación tensa, por lo que disminuye la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, en consecuencia, la hemoglobina libera más oxígeno, precisamente en el tejido más activo que produce más CO2 y, por tanto, más protones y se necesita más oxígeno.

Así, la hemoglobina también detecta las necesidades de oxígeno de cada tejido en función del pH local.

 

Además, al unirse los protones a la hemoglobina, disminuye su concentración y se equilibra el pH, por tanto la hemoglobina muestra poder tamponante, colaborando en el mantenimiento del pH de la sangre.

 

Por otro lado, el CO2 se puede unir directamente a los 4 grupos alfa-amino N-terminales de las 4 cadenas de la hemoglobina, formando carbamino-hemoglobina (R-NH-COO-), lo que hace que tengan cargas negativas, y estas cargas le permiten, a cada una de ellas, formar un enlace iónico (salino) con otro grupo con carga positiva de la misma molécula. Para formarse este enlace se produce un desplazamiento que genera un cambio conformacional en la molécula hacia la conformación tensa, por lo que disminuye la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno; en consecuencia, la hemoglobina libera más oxígeno, precisamente en el tejido más activo, que produce más CO2. De esta forma, la hemoglobina también detecta las necesidades de oxígeno de cada tejido.

 

En resumen, la hemoglobina llega a los tejidos y detecta las necesidades de estos en función de:

Por esto se dice que la hemoglobina es una molécula computerizada, capaz de detectar las necesidades de oxígeno de cada tejido en función de su actividad y responder a esas necesidades liberando en cada uno de ellos la cantidad de oxigeno adecuada en cada momento.

 

2e. Efecto del 2,3 bisfosfoglicerato (BPG) sobre el transporte de oxígeno por la hemoglobina.

El BPG es un producto lateral de la glicólisis de los eritrocitos. El BPG, a pH fisiológico, muestra una media de 4 cargas negativas que le van a permitir entrar en el canal central de la molécula de hemoglobina, gracias a la atracción ejercida por las cargas positivas aportadas por las histidinas en el interior de este canal central.

 

El BPG sólo puede entrar en este canal cuando la hemoglobina se encuentra en la conformación tensa, porque en ese momento el canal esta ensanchado, ya que cuando la hemoglobina se encuentra en la conformación R, el canal es más estrecho.

 

Cuando la hemoglobina llega a los tejidos libera oxígeno en función de la PPO2, del pH y de la PPCO2, entonces el BPG intenta meterse en el canal central ensanchándolo, favoreciendo el paso de la hemoglobina hacia la conformación tensa, provocando que se libere algo más de oxígeno.

 

La función biológica del BPG es aumentar la eficiencia de la hemoglobina en el transporte de oxígeno, mejorando la oxigenación de los tejidos.

 

En los adultos, la hemoglobina tiene dos cadenas alfa y dos cadenas beta (2alfa-2beta), pero durante el periodo de vida fetal la hemoglobina es 2alfa-2gamma, tiene dos cadenas gamma en lugar de las dos cadenas beta. Las subunidades gamma aportan menos cargas positivas cada una al canal central de la hemoglobina.

Por esta razón el BPG muestra menor tendencia a entrar en el canal central de la hemoglobina fetal, por lo tanto su efecto también será menor. Como el efecto del BPG es disminuir la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, el resultado final es que la hemoglobina fetal muestra mayor afinidad por el oxígeno que la hemoglobina adulta (libera oxígeno con mayor dificultad). Si la hemoglobina fetal y materna tuvieran la misma afinidad por el oxígeno tendrían que competir por éste hasta alcanzar el equilibrio. Afortunadamente, esta diferencia de afinidades por el oxigeno entre estas dos hemoglobinas favorece el paso de oxígeno desde la madre al feto a través de la barrera hemato-placentaria, asegurando así el aporte de oxigeno para el hijo.