Las hemoproteínas son proteínas que poseen un grupo hemo unido generalmente de forma covalente. Participan en transporte de gases, en reacciones de transferencia de electrones y catálisis de reacciones redox. Un grupo muy particular dentro de estas proteínas son las hemoglobinas truncadas (trHbs), que constituyen una familia interesante de referencia para estudios de estructura y función de proteínas, debido a su plegado conservado y pequeño tamaño. Las trHbs están presentes en los tres super reinos de la vida, bacteria, arquea y varios organismos eucariotas. Han sido clasificadas en tres grupos, conocidos como N, O y P. Si bien la mayoría de trHbs no poseen una función asignada, se conoce que ésta generalmente depende de su afinidad por ligandos pequeños, es decir, de la relación entre la velocidad a la cual captan y liberan ligandos, caracterizadas por constantes de velocidad kon y koff, respectivamente. De allí la relevancia de abocarse al estudio de los determinantes moleculares de tal afinidad. Los procesos de captación y liberación de ligandos han sido extensamente estudiados durante los últimos años por diferentes grupos de investigación, incluido el grupo donde se desarrolló la presente tesis, utilizando enfoques teóricos y experimentales. Sin embargo, solo se estudiaron algunos de los procesos involucrados, tales como el rol de túneles e interacciones de puentes de hidrógeno, encontrándose únicamente tendencias cualitativas respecto a constantes kon y koff. En la presente tesis, a través de la aplicación de diversas técnicas computacionales, se profundizó en la descripción anterior mediante la inclusión de dos determinantes moleculares cruciales en el proceso de captación de ligandos: las cavidades internas de las proteínas y el rol de las moléculas de agua presentes en el sitio activo. Adicionalmente, se construyó un modelo matemático, validado a través de un riguroso análisis estadístico, que permite predecir de manera cuantitativa las constantes kon y koff de O2. Dado que la mayoría de trHbs no poseen una función asignada, se extendió el alcance del modelo propuesto a toda la familia de trHbs, prediciendo valores para una gran cantidad de trHbs (sobre un total de ~1100 secuencias proteicas). Se asignaron posibles funciones moleculares y se analizó a esta familia de proteínas en un contexto evolutivo-funcional, caracterizando a cada grupo filogenético. De manera adicional, el estudio evolutivo reveló que hay un grupo de trHbs que comparte características comunes que lo diferencian significativamente del resto de los grupos conocidos (N, O y P), por lo que se lo clasificó como un cuarto grupo, denominado Q. Finalmente, puesto que una de las proteínas más estudiadas durante el desarrollo de la presente tesis (la trHb O de Thermobifida fusca, Tf-trHbO) es una proteína termoestable perteneciente a una actinobacteria termófila, se estudiaron las bases moleculares de su termoestabilidad comparándola con una trHb mesoestable: la trHb O de Mycobacterium tuberculosis. Se encontró que la alta estabilidad térmica de la Tf-trHbO se explica, en gran parte, por el cambio de un único aminoácido que altera la estructura de un loop, haciéndolo más flexible y promoviendo la formación de puentes salinos. En su conjunto, esta tesis presenta una profunda caracterización de dos factores cruciales en el proceso de captación de ligandos en hemoglobinas truncadas, que, incluidos en un modelo matemático junto a una descripción del proceso de liberación de ligandos como ha sido previamente descripta, permiten explicar valores experimentales de kon y koff de O2 con una precisión muy alta. La extensión del modelo a toda la familia de trHbs ha permitido asignar posibles funciones moleculares a una gran cantidad de miembros de estas globinas. Complementado con un análisis evolutivo y bioinformático, se ha logrado además obtener una detallada caracterización de cada grupo de trHbs, descubriendo incluso un grupo nuevo. Por último, el estudio teórico sobre la termoestabilidad de la Tf-trHbO abre las puertas a posteriores estudios que analicen las bases moleculares de la adaptación a condiciones extremas. Palabras clave: hemoglobinas truncadas, cavidades internas, sitios de hidratación, dinámica molecular, QM/MM, predicción de constantes cinéticas, predicción secuencia-estructura-función, filogenia, evolución molecular, bioinformática, termoestabilidad.