Le 2, 3 diphosphoglycerate (2, 3 DPG) est un composé dérivé d'un produit intermédiaire de la glycolyse; il se concentre particulièrement au niveau des érythrocytes, car les globules rouges, dépourvus de mitochondries, exploitent le métabolisme anaérobie de l'acide lactique (fermentation homolactique du glucose) pour obtenir de l'énergie.
L'hémoglobine est une protéine tétramère, composée de quatre sous-unités, deux alpha et deux bêta, chacune composée d'une portion protéique (globine) et d'un groupe prosthétique EME (liaison à l'oxygène). Le 2, 3-diphosphoglycérate se lie aux chaînes bêta en les compactant et en réduisant l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène.
La liaison de la 2, 3 DPG à l'hémoglobine se produit lorsqu'elle se présente sous la forme désoxygénée, alors qu'elle est dissoute au niveau pulmonaire par la liaison de l'hémoglobine à l'oxygène. En fait, lorsque l'hémoglobine atteint les tissus, les chaînes β sont les premières à libérer l'oxygène et cette perte entraîne un déplacement des monomères du centre. Dès que la cavité hydrophile interne s'ouvre, la DPG entre et se lie au tétramère, formant des liaisons hétéropolaires entre ses groupes chargés négativement et les résidus lysine et histidine des chaînes bêta, chargés positivement. La structure ainsi stabilisée peut également libérer l'oxygène des deux chaînes α. Dans les poumons, cependant, le processus inverse a lieu; à haute pression en oxygène, les chaînes α sont les premières à se lier et le DPG est "pressé" et expulsé du tétramère, ce qui permet une liaison β-chaîne oxygène plus facile.
Le 2, 3 bisphosphoglycérate ne peut pas se lier à l'hémoglobine fœtale, car cette molécule est dépourvue des chaînes B avec lesquelles le 2, 3 DPG est lié. Cela explique la plus grande affinité pour l'oxygène de l'hémoglobine fœtale par rapport à l'hémoglobine maternelle, une caractéristique qui permet au sang fœtal d'extraire l'oxygène du sang maternel.
