Hemoglobina: Estrutura e Funções

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Hemoglobina
Francisco Mônico Moreira
-Proteína respiratória presente nas hemácias, dividida em 4 subunidades e composta pela união de dois dímeros.
-Funções:
· Transporte de Oxigênio;
· Efeito tampão.
Estrutura:
-Proteína globular, de estrutura quaternária, que apresenta 4 cadeias polipeptídicas (de aminoácidos), de dois tipos (HbA1):
· 2 Alfa;
· 2 beta.
-Cada cadeia apresenta um grupo heme: formado por um grupo prostético, o íon ferro em estado ferroso (Fe2+), e por 4 anéis pirrólicos (compõem a porfirina).
-Porfirina: estrutura cíclica planar formada por 4 anéis pirrólicos ligados.
-No interior da proteína há um aglomerado de aminoácidos hidrofóbicos, que formam uma “bolsa”, onde será ligado um grupo heme, o qual é interligado com um átomo de ferro. Esse ambiente apolar permite a ligação do oxigênio ao íon, sem que haja sua oxidação ao estado férrico (Fe3+).
-A Histidina proximal, aminoácido não hidrofóbico, é a responsável por manter o grupo heme na bolsa de aminoácidos hidrofóbicos.
Tipos de Hb:
-Estão presentes em diferentes concentrações no sangue e são diferenciadas pelas cadeias de aa. que apresentam.
-HbA1: 
· 2 alfa e 2 beta;
· 96% - 98% no sangue.
-HbA2: 
· 2 alfa e 2 delta;
· 2% - 3,5%.
-HbF: 
· 2 alfa e 2 gama;
· Menor ou igual a 1%.
Tipos de HbA1:
-Oxi-hemoglobina (HbO2): Hb ligada ao oxigênio.
-Desoxi-hemoglobina (Hb): não associada ao oxigênio.
-Carbo-Hemoglobina (HbCO2): Hb ligada ao CO2.
· Apenas 5% de CO2 é transportado pela Hb em forma de Carbohemoglobina;
· 95% é transportado pelo plasma, sobre a forma de bicarbonato.
-Meta-hemoglobina (M-Hb):
· Possui o ferro em sua forma férrica (Fe3+);
· Incapaz de transportar oxigênio, visto que não se liga a molécula, levando a cianose (síndrome de “sangue azul”).
Mioglobina:
-Proteína que armazena oxigênio e o transporta para a mitocôndria, estando presente em fibras musculares esqueléticas e cardíacas.
-Mesmo em um ambiente com baixa concentração de oxigênio ela satura rapidamente, demonstrando maior afinidade pela molécula.
-Formada por 1 única cadeia de aa. e 1 grupo heme.
Ligação e transporte de Oxigênio:
-Curva de saturação de oxigênio: porcentagem de Mioglobina ou Hb ligada ao oxigênio, devendo ser maior que 95%.
-A mioglobina apresenta maior afinidade pelo oxigênio, em virtude de atingir sua saturação máxima em menores pressões de O2.
-Contudo, a Hemoglobina é melhor como transportadora de oxigênio, em virtude de possuir menos afinidade e entregar, consequentemente, mais facilmente o gás aos tecidos. Nesse sentido, a Mioglobina é uma melhor armazenadora do oxigênio.
-Uma Hb totalmente oxigenada contém 4 moléculas de O2.
-A ligação do O2 a Hb altera sua conformação, resultando em rearranjos estruturais sucessivos conforme a molécula é oxigenada. Assim, obtemos o fenômeno de cooperatividade, que está relacionado com a maior afinidade da Hb conforme há mais ligações de O2, que facilitam o preenchimento de outros grupos heme. 
-A cooperatividade resulta da influência exercida por um sítio sobre outros localizados em subunidades diferentes de uma mesma molécula. Dessa forma, no caso da mioglobina, a qual é formada apenas por uma cadeia de aa. e um grupo heme, não há cooperatividade.
-As diferenças na afinidade da mioglobina e da hemoglobina ao oxigênio resulta em curvas diferentes, quando avaliadas as pressões parciais de oxigênio, variando na saturação apresentada. Diante disso, a Hb apresenta uma forma sigmóide, indicando que as ligações do O2 aos grupos heme não são independentes, mas sim variáveis por conta da cooperatividade exibida, aumentando sucessivamente sua afinidade.
-Vale ressaltar que em qualquer pO2 a mioglobina apresenta maior afinidade pelo oxigênio que a Hb 
-Conforme o gráfico, no sangue arterial, a pO2 em torno de 100mmHg torna a Hb 98% saturada. No entanto, a nível capilar, que irrigam músculos, a pO2 é aproximadamente 20mmHg, e a saturação da Hb cai para 33%, demonstrando que ela libera 65% do oxigênio associado. Diante disso, questiona-se: quais são os fatores que alteram a ligação/afinidade com o oxigênio?
Fatores que interferem na ligação com o oxigênio:
-Os fatores que interferem no transporte de O2 podem ser explicados pelo efeito Bohr:
· Define o efeito do pH e da pCO2 sobre a união entre Hb e O2;
· A variação da afinidade com o O2 varia com o pH, deslocando a curva para a direita em meios mais ácidos.
· O aumento da pCO2 reduz a afinidade da Hb com o O2:
· Nos tecidos, a pressão de oxigênio e o pH são mais baixos, e a pCO2 é elevada, fazendo com que o oxigênio seja liberado mais facilmente pela Hb, em virtude da redução de sua afinidade nessas condições;
· Nos pulmões, por outro lado, a pO2 e o pH são maiores, e a pCO2 é menor, fazendo com que a afinidade entre Hb e O2 seja maior, formando a oxihemoglobina.
· Esses fatores explicam a condição de atletas em altas altitudes. Nesse caso, a baixa pressão de oxigênio pulmonar resulta na menor afinidade da hemoglobina com a molécula, resultando em seu menor transporte para os tecidos. No entanto, em indivíduos que moram nessas regiões há adaptações fisiológicas e bioquímicas: 
· Dentre as adaptações fisiológicas, encontra-se a produção de maiores quantidades de hemácias, pela eritropoetina, produzida pelos rins. Assim, há mais Hb para o transporte de oxigênio. 
· Em adaptações bioquímicas, as células produzem mais 2,3 bifosfoglicerato.
-2,3 bifosfoglicerato:
· Seu papel fisiológico está relacionado com a maior liberação de oxigênio para os tecidos extrapulmonares, pela redução da afinidade;
· Reduz a afinidade da Hb pelo O2, resultando na sua liberação para os tecidos mais facilmente desloca a curva de afinidade para a direita;
· O efeito dessa molécula se manifesta em baixas pressões de oxigênio nesse caso, o nível de BPG nas hemácias aumenta gradativamente em condições de hipóxia tecidual e estimula a maior liberação de O2 para os tecidos.
Efeito tampão da hemoglobina:
-Mecanismos químicos e fisiológicos são responsáveis pelo equilíbrio ácido-base do organismo.
-Sistema tampão: são formados por um ácido fraco e sua base conjugada, que não permite grandes variações de pH.
· Ácido fraco: H2CO3;
· Base conjugada: HCO3-.
-Tampões presentes no sangue: 
· Ácido carbônico e bicarbonato 64%;
· Oxihemoglobina e Hemoglobina 28%;
· Proteínas e proteinados 7%;
· Fosfato diácido e fosfato monoácido 1%.
-Transporte e tamponamento da Hb:
· Nos tecidos, o gás carbônico é transportado para as hemácias e se liga a água, formando ácido carbônico. Esse, por sua vez, se dissocia produzindo bicarbonato (transportado pelo plasma em maior quantidade) e prótons. Nesse sentido, o pH se torna mais ácido e, consequentemente, a oxihemoglobina, vinda do pulmão, libera seu oxigênio para os tecidos e se liga aos prótons livres, exercendo o efeito tamponante.
· Nos alvéolos, a pressão de oxigênio e o pH são maiores, elevando a afinidade da Hb. Dessa maneira, o O2 vindo dos alvéolos se liga a HHb advinda dos tecidos, produzindo oxihemoglobina e liberando o próton, captado anteriormente. Assim, esse próton se liga ao bicarbonato, que estava sendo transportado pelo plasma, formando ácido carbônico. Por fim, esse ácido se dissocia e forma água e CO2, o qual é liberado pelos pulmões.
-A oxihemoglobina pode funcionar como ácido fraco e base conjugada.
· Quando a HbO2 está em sua forma protonada, ou seja, HHbO2, ela possui a capacidade de doar prótons, sendo classificada como ácido;
· Quando ela se encontra desprotonada, em sua forma normal, ela pode receber prótons dos tecidos, atuando como base conjugada.
Hemoglobina
 
Francisco Mônico Moreira
 
 
 
-
Proteína respiratória presente nas hemácias, 
dividida em 4 subunidades e composta pela 
união de dois dímeros.
 
-
Funções:
 
·
 
Transporte de Oxigênio;
 
·
 
Efeito tampão.
 
Estrutura:
 
-
Proteína globular, de estrutura quaternária
, 
que
 
apresenta 4 
cadeias polipeptídicas (de 
aminoácidos)
, de dois tipos
 
(HbA1):
 
·
 
2 Alfa;
 
·
 
2 beta.
 
 
-
Cada cadeia apresenta um 
grupoheme
:
 
formado p
or um 
grupo prostético
, o 
íon ferro 
em estado ferroso (Fe
2+
)
,
 
e por 
4 anéis 
pirrólicos
 
(
compõem a 
porfirina).
 
-
Porfirina
: estrutura cíclica planar formada por 
4 anéis pirrólicos ligados.
 
-
No interior da proteína há um aglomerado de 
aminoácidos hidrofóbicos, que formam uma 
“bolsa”, onde será ligado um grupo heme, o 
qual é interligado com um átomo de fer
ro
. 
Esse ambiente apolar permite a ligação do 
oxigênio ao íon, sem que haja sua oxidação 
ao estado férrico (Fe
3+
).
 
-
A Histidina proximal, aminoácido não 
hidrofóbico, é a responsável por manter o 
grupo heme na bolsa de aminoácidos 
hidrofóbicos.
 
Tipos de Hb:
 
-
Estão presentes em diferentes 
concentrações no sangue e são diferenciadas 
pelas cadeias de aa. que apresentam.
 
-
HbA1: 
 
·
 
2 alfa e 2 beta;
 
·
 
96% 
-
 
98% no sangue.
 
 
-
HbA2: 
 
·
 
2 alfa e 2 
delta
;
 
·
 
2% 
-
 
3,5%.
 
-
HbF: 
 
·
 
2 
alfa
 
e 2 gama;
 
·
 
Menor ou igual a 1%.
 
Tipos de 
HbA1:
 
-
Oxi
-
hemoglobina
 
(HbO
2
)
:
 
Hb ligada ao 
oxigênio.
 
-
Desoxi
-
hemoglobina
 
(Hb): não associada 
ao oxigênio.
 
-
Carbo
-
Hemoglobina
 
(HbCO
2
)
: 
Hb ligada ao 
CO
2
.
 
·
 
Apenas 5% de CO
2
 
é transportado pela 
Hb em forma de Carbohemoglobina;
 
·
 
95% é transportado pelo 
plasma, sobre 
a forma de bicarbonato.
 
-
Meta
-
hemoglobina
 
(M
-
Hb):
 
·
 
Possui o ferro em sua forma férrica 
(Fe
3+
);
 
·
 
Incapaz de transportar oxigênio, visto 
que não se liga a molécula, levando a 
cianose (síndrome de “sangue azul”).
 
Mioglobina:
 
-
Proteína que armazena
 
oxigênio e o 
transporta para a mitocôndria, estando 
presente em fibras musculares esqueléticas e 
cardíacas.
 
-
Mesmo em um ambiente com baixa 
concentração de oxigênio ela satura 
rapidamente, demonstrando maior afinidade 
pela molécula.
 
-
Formada por 1 única c
adeia de aa. e 1 grupo 
heme.
 
Ligação e t
ransporte de Oxigênio:
 
-
Curva de saturação de oxigênio
: 
porcentagem de Mioglobina ou Hb ligada ao 
oxigênio, devendo ser maior que 95%
.
 
Hemoglobina 
Francisco Mônico Moreira 
 
 
-Proteína respiratória presente nas hemácias, 
dividida em 4 subunidades e composta pela 
união de dois dímeros. 
-Funções: 
 Transporte de Oxigênio; 
 Efeito tampão. 
Estrutura: 
-Proteína globular, de estrutura quaternária, 
que apresenta 4 cadeias polipeptídicas (de 
aminoácidos), de dois tipos (HbA1): 
 2 Alfa; 
 2 beta. 
 
-Cada cadeia apresenta um grupo heme: 
formado por um grupo prostético, o íon ferro 
em estado ferroso (Fe
2+
), e por 4 anéis 
pirrólicos (compõem a porfirina). 
-Porfirina: estrutura cíclica planar formada por 
4 anéis pirrólicos ligados. 
-No interior da proteína há um aglomerado de 
aminoácidos hidrofóbicos, que formam uma 
“bolsa”, onde será ligado um grupo heme, o 
qual é interligado com um átomo de ferro. 
Esse ambiente apolar permite a ligação do 
oxigênio ao íon, sem que haja sua oxidação 
ao estado férrico (Fe
3+
). 
-A Histidina proximal, aminoácido não 
hidrofóbico, é a responsável por manter o 
grupo heme na bolsa de aminoácidos 
hidrofóbicos. 
Tipos de Hb: 
-Estão presentes em diferentes 
concentrações no sangue e são diferenciadas 
pelas cadeias de aa. que apresentam. 
-HbA1: 
 2 alfa e 2 beta; 
 96% - 98% no sangue. 
 
-HbA2: 
 2 alfa e 2 delta; 
 2% - 3,5%. 
-HbF: 
 2 alfa e 2 gama; 
 Menor ou igual a 1%. 
Tipos de HbA1: 
-Oxi-hemoglobina (HbO2): Hb ligada ao 
oxigênio. 
-Desoxi-hemoglobina (Hb): não associada 
ao oxigênio. 
-Carbo-Hemoglobina (HbCO2): Hb ligada ao 
CO2. 
 Apenas 5% de CO2 é transportado pela 
Hb em forma de Carbohemoglobina; 
 95% é transportado pelo plasma, sobre 
a forma de bicarbonato. 
-Meta-hemoglobina (M-Hb): 
 Possui o ferro em sua forma férrica 
(Fe
3+
); 
 Incapaz de transportar oxigênio, visto 
que não se liga a molécula, levando a 
cianose (síndrome de “sangue azul”). 
Mioglobina: 
-Proteína que armazena oxigênio e o 
transporta para a mitocôndria, estando 
presente em fibras musculares esqueléticas e 
cardíacas. 
-Mesmo em um ambiente com baixa 
concentração de oxigênio ela satura 
rapidamente, demonstrando maior afinidade 
pela molécula. 
-Formada por 1 única cadeia de aa. e 1 grupo 
heme. 
Ligação e transporte de Oxigênio: 
-Curva de saturação de oxigênio: 
porcentagem de Mioglobina ou Hb ligada ao 
oxigênio, devendo ser maior que 95%.