Bioquímica do eritrócito

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Bioquímica do eritrócito 
A hemácia é o produto final de um complexo 
processo de diferenciação celular a partir de uma 
célula-tronco hematopoiética (ou 
hemocistoblasto) que origina uma célula tronco 
mieloide, determinante na formação da maioria 
dos hemócitos. 
 
O fenômeno da eritropoiese é estimulado pela 
eritropoietina, uma glicoproteína sintetizada 
principalmente nos rins, mas também na medula 
óssea (onde ocorre a eritropoiese). 
O principal fator que leva ao aumento da síntese 
de eritropoietina é a diminuição da oxigenação 
tecidual, ou seja, hipóxia, que pode ser causada 
por vários fatores (enumerados na imagem acima 
de 1-5). 
Hematopoiese 
O processo de diferenciação da célula tronco 
hematopoiética ocorre em duas etapas: 
1. Fase de proliferação celular (reprodução): 
ocorre uma síntese de ácidos nucleicos, já que 
a célula tronco está se dividindo e há a 
necessidade de dobrar o conteúdo genético de 
cada uma. Nesse momento, é essencial a 
presença das vitaminas B-12 e B-9 (ácido 
fólico). 
2. Fase de maturação celular: nessa fase, o fato 
mais importante é a síntese de hemoglobina. 
Quando atinge uma determinada 
[hemoglobina], a célula é liberada para a 
corrente sanguínea ainda na forma de 
reticulócito, mas perde o retículo 
endoplasmático e completa a maturação. 
Além dessa, nessa etapa outras organelas são 
perdidas (núcleo, mitocôndria, etc). 
 
Hemácia madura 
É uma célula composta por uma solução aquosa 
com alta [hemoglobina], envolta por uma 
membrana semipermeável. Nos seres humanos 
possui vida média de 120 dias, mas varia a cada 
espécie. 
O formato característico da hemácia (disco 
bicôncavo) fornece algumas vantagens para a 
célula, como o aumento da superfície de contato, 
o que aumenta a capacidade das trocas gasosas. 
A função da hemácia é transportar oxigênio e CO2 
(não é exatamente dentro da hemácia que o 
dióxido de carbono é carregado, mas precisa 
passar por ela pra se transformar em bicarbonato 
e ir para o plasma). 
A relativa simplicidade estrutural da hemácia com 
a perda do núcleo, mitocôndria, ribossomo, 
retículo endoplasmático, etc, acaba sendo 
acompanhado de uma profunda consequência 
metabólica e funcional da célula, já que o 
eritrócito acaba não conseguindo duplicar ou 
resintetizar enzimas e estruturas que envelhecem 
com o passar do tempo. Então acaba sendo 
incapaz de usar o sistema de fosforilação oxidativa 
(por não ter mitocôndria) e tem capacidade 
mínima de produzir ATP, contando apenas com as 
enzimas citosólicas da via glicolítica. 
Estrututa da hemoglobina 
Principal ptn presente no citoplasma do eritrócito 
 
A Hb é composta pela parte globínica (parte 
proteica) e pelo grupamento heme (indicado em 
laranja na figura acima), que contém o ferro como 
elemento central da estrutura, conferindo a cor 
vermelha ao sangue. 
Saturação da Hb 
 
Na imagem acima é possível observar que a hb é 
formada por um tetrâmero, com duas 
subunidades alfa e duas beta, e cada uma delas 
pode se ligar a um oxigênio. Desse modo, na 
cinética, o gráfico apresenta um perfil hiperbólico. 
Metabolismo energético nos eritrócitos 
Embora as necessidades energéticas da hemácia 
sejam pequenas, (já que o transporte de gases é 
energeticamente passivo), ela precisa de energia 
para a: 
1) Manutenção da integridade estrutural e 
funcional da membrana da célula: esse 
processo compreende a manutenção da forma 
da célula; a capacidade de deformar 
reversivelmente (a passagem pelos capilares 
menores ocasiona na deformação do 
eritrócito, que precisa voltar ao tamanho 
normal após voltar a um vaso de maior 
calibre); a manutenção da bomba de cátions 
(Na+/K+ ATPase) que garante o volume e o 
potencial elétrico celular; proteção de suas 
proteínas contra a desnaturação oxidativa; 
2) Manutenção do ferro hemoglobínico em 
estado ferroso (Fe2+): pois a oxidação do ferro 
hemoglobínico do estado ferroso para o 
férrico (Fe2+ Fe3+) converte a hemoglobina 
em metaemoglobina, que não tem a 
capacidade de transportar O2; 
3) Manutenção das vias metabólicas de 
produção de energia utilizável: as vias 
acontecem no citoplasma e a única fonte 
energética para essa cél. é a glicose. Cerca de 
90% é oxidada na via glicolítica, tendo como 
produto final o lactato, já que faz a via 
anaeróbica. Quando o piruvato da via 
glicolítica é transformado em lactato, o NADH 
produzido na via glicolítica volta a ser NAD+, 
então o piruvato é o aceptor final de elétrons, 
pois ganha os elétrons do NADH e é reduzido a 
lactato. Outra via utilizada pelos eritrócitos 
para obtenção de energia é a via das pentoses, 
cujo fluxo metabólico é bem menor (os outros 
10% de glicose que não são metabolizados 
pela via glicolítica). Nela, cada molécula de 
glicose produz 2 moléculas de NADH, 
tornando-se cíclica, já que as duas fases 
(oxidativa e não oxidativa) estão ativas. Isso 
porque quando ribulose 5-fosfato é formada, 
as enzimas da fase não-oxidativa transforma 
esse composto em glicose-6-fosfato. 
 
É importante lembrar que o NADPH gerado na via 
das pentoses é essencial para a produção dos 
grupos tiol da hemoglobina e de ptnas de 
membrana contra a oxidação. Essa função 
protetora é exercida indiretamente pela 
manutenção dos níveis celulares de glutatião 
reduzidos. 
Portanto, a via glicolítica e a via das pentoses são 
as vias geradoras de moléculas energéticas dos 
eritrócitos, o ATP, o NADH e o NADPH. 
Via de Rapport-Luebering 
Dé uma via de desvio da via glicolítica e de gasto 
energético. 
 
O 1,3 bifosfoglicerato (1,3 DPG) sofre ação da 
mutase, que troca o fosfato do carbono para o 
dois, formando o 2,3-DPG. Por último, o fosfato é 
removido por uma fosfatase, formando o 3-
fosfoglicerato, intermediário na via glicolítica. Na 
via glicolítica, essa reação renderia a síntese de 1 
ATP, mas com o desvio isso deixa de acontecer, o 
que motiva a consideração desse desvio como 
despendioso de energia. Porém, é muito 
importante que ocorra, pois o 2,3-BPG se integra 
com a hb de forma a reduzir a afinidade da hb 
pelo oxigênio. 
 
O gráfico acima mostra a saturação em função da 
pO2. É ilustrado que numa situação em que nos 
tecidos, quando a Hb está sem BPG, continua 
100% saturada, ou seja, nenhum oxigênio é 
desprendido para o tecido. Enquanto que, numa 
[BPG/DPG] normal a Hb é capaz de liberar uma 
quantidade desse gás (38%). Desse modo, sem o 
2,3-BPG, é impossível oxigenar o tecido, levando-
o à morte. 
Síntese do Glutatião 
É uma outra via de consumo, pois produz e 
mantém o glutatião/glutationa no estado 
reduzido. Essa molécula é formada por três aa’s, o 
glutamato, a cisteína e a glicina. 
 
São gastas 2 moléculas de ATP para que ocorra a 
ligação dos aa’s. Para que uma ponte de enxofre 
seja formada, esse tripeptídeo que forma a 
glutationa reduzida se liga a outra glutationa, com 
ambos sofrendo redução, formando a glutationa 
(GSSG) oxidada. 
 
É interessante para a fisiologia celular que o 
glutatião fique reduzido, pois pode reduzir outras 
proteínas. 
A enzima glutationa redutase usa o NADPH 
formado na via das pentoses, que tem poder 
redutor, para promover a mudança da glutationa 
do estado oxidado para o estado reduzido. Em 
contrapartida, a glutationa peroxidase usa o poder 
redutor desse glutatião para reduzir o peróxido de 
hidrogênio a água (quero entender onde fica a 
passagem de elétrons de quem pra quem aqui), o 
que impede vários danos oxidativos que poderiam 
acontecer a lipídeos e proteínas. Por isso é 
importante ter baixos fatores de peróxido de 
hidrogênio e de outras espécies reativas de 
oxigênio nessa célula, para evitar o estresse 
oxidativo lipídico e proteico. Desse modo, a 
glutationa é responsável por amenizar os 
sintomas do envelhecimento, prolongando a vida 
das cél. 
 
Via da Metaemoglobina redutase 
Utiliza do poder redutor no NADHe do NADPH 
para transformar a metaemoglobina em 
hemoglobina (Fe+3 > Fe+2). A importância está no 
fato de que na ausência dessa via, não seria 
possível transportar oxigênio e, por isso, é tão 
necessário que ocorra essa redução. 
 
 A deficiência de vitamina B-12 pode levar à 
anemia perniciosa por levar à redução da 
eritropoese;