AULA 03 PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE OXIGÊNIO

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PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE OXIGÊNIO
Professora: Maysa Dutra de Moura
Mestre em Ciência de Alimentos - UFMG 
Nutricionista - UFOP
HEMOGLOBINA E MIOGLOBINA
Associação Educativa do Brasil – SOEBRAS
Faculade de Saúde Ibituruna - FASI
Faculdades Unidas do Norte de Minas – FUNORTE
Curso de Nutrição – 3º Período 
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PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE OXIGÊNIO
O oxigênio é pouco solúvel em soluções aquosas  incapacidade de transporte e difusão nos tecidos.
HEMOGLOBINA (Hb):
Está contida no interior das hemácias.
Função:  Transporte de O2 no sangue
  Transporte de CO2 e íons hidrogênio (H+)
MIOGLOBINA (Mb):
Está localizada no tecido muscular esquelético e cardíaco.
Função:  Reserva de oxigênio
  Transporte de O2 no músculo
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GRUPO HEME:
Estrutura orgânica em anel  protoporfirina
Átomo de Ferro
Permite que essas proteínas liguem-se ao oxigênio.
Responsável pela cor vermelha característica do sangue.
Sangue arterial: oxigenado  cor vermelho brilhante.
Sangue venoso: desoxigenado  cor púrpura  vermelho escuro
HEMOPROTEÍNAS: GRUPO HEMO / HEME
Proteína: Globina
Grupamento prostético: 
Grupo Heme
Proteínas conjugadas
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HEMOPROTEÍNAS: GRUPO HEMO / HEME
Anel de protoporfirina:
Estrutura tetrapirrólica
Quatro anéis pirrólicos que encontram-se ligados por pontes de metano.
4 radicais metilo, 2 radicais vinilo e 2 radicais proprionilo.
O Ferro encontra-se no centro da protoporfirina.
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HEMOPROTEÍNAS: GRUPO HEMO / HEME
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ESTADOS DE OXIDAÇÃO DO FERRO:
1. Estado Ferroso (Fe2+): 
 ferro-mioglobina ou ferro-hemoglobina
 Capaz de se ligar ao O2
2. Estado Férrico (Fe3+): 
 ferri-mioglobina ou meta-mioglobina
 Não se liga ao O2
HEMOPROTEÍNAS: GRUPO HEMO / HEME
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HEMOPROTEÍNAS: GRUPO HEMO / HEME
LIGAÇÕES ADICIONAIS DO FERRO:
Quinto ponto de coordenação: histidina
Sexto ponto de coordenação: O2
Localizados acima e abaixo do plano do heme
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LIGAÇÕES ADICIONAIS DO FERRO: 
HEMOPROTEÍNAS: GRUPO HEMO / HEME
 Forma não ligada Forma ligada
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Proteína monomérica encontrada no citoplasma das células musculares dos mamíferos, tendo como principal função transportar e armazenar oxigênio nos músculos esquelético e cardíaco.
É particularmente abundante nos mamíferos aquáticos: baleias, golfinhos e focas, cujos músculos apresentam uma cor acastanhada devido à grande presença desta proteína, permitindo que permaneçam submersos por longos períodos.
 Quando a disponibilidade de oxigênio é limitada a Mb libera oxigênio necessário à contração do músculo esquelético e cardíaco.
MIOGLOBINA - Mb
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MIOGLOBINA – Estrutura tridimensional
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Formada por uma única cadeia polipeptídica de 153 resíduos de aminoácidos e um grupo prostético heme.
75% da Mb (121 aminoácidos) apresenta a conformação α-hélice.
Composta por oito segmentos helicoidais (A–H) conectados por dobras.
Não possui resíduos de cisteína e, portanto, não apresenta ligações dissulfeto. 
O interior da molécula consiste quase inteiramente de aminoácidos não-polares e é desprovido de aminoácidos com carga. 
Os únicos aminoácidos polares no interior são dois resíduos de histidina, que atuam na ligação do ferro e oxigênio.
MIOGLOBINA – Estrutura tridimensional
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MIOGLOBINA – Estrutura tridimensional
HISTIDINA PROXIMAL: His F8
Ligada ao Ferro  quinto ponto de coordenação
HISTIDINA DISTAL: His E7
A His E7 força o oxigênio a se ligar formando um ângulo em relação à ligação ferro -oxigênio
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HEMOGLOBINA : Estrutura tridimensional
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HEMOGLOBINA : Estrutura tridimensional
 É a principal proteína presente nos eritrócitos do sangue (representa cerca de 75% da proteína total do sangue).
 É responsável pelo transporte do oxigênio, dos pulmões até aos tecidos e parte do dióxido de carbono no sentido inverso.
 Proteína Oligomérica  tetrâmero, constituído por quatro cadeias polipeptídicas, duas α e duas β. 
 As cadeias α possuem 141 aminoácidos e as cadeias β 146 aminoácidos.
 Cada cadeia polipeptídica contém um grupo heme. 
 Não existem ligações covalentes entre as quatro cadeias polipeptídicas, apesar da existência de dois resíduos de cisteína em cada subunidade α e um resíduo por subunidade β.
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HEMOGLOBINA : Estrutura tridimensional

β
β

 HA: Principal Hemoglobina de adultos  2 cadeias alfa e 2 cadeias beta  HbA 2 β2  95% do total de hemoglobina adulta.
 HA2: 2 cadeias alfa e 2 cadeias delta  HbA2 22  3-5% do total de hemoglobina adulta.
 HF: principal hemoglobina de fetos e recém nascidos  HbF 22 
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MIOGLOBINA
HEMOGLOBINA
HEMOGLOBINA : Estrutura tridimensional
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HEMOGLOBINA : Estrutura tridimensional
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HEMOGLOBINA : Estrutura tridimensional
A oxigenação da hemoglobina é acompanhada por mudanças conformacionais nas proximidades do grupo heme.
A hemoglobina pode apresentar duas estruturas quaternárias: 
Estrutura T (Tensa): 
Característica da forma desoxi-Hb (não ligada)
Tem baixa afinidade ao oxigênio
2. Estrutura R (Relaxada): 
 Característica da forma oxiHb (4 moléculas de oxigênio ligadas)
Tem alta afinidade ao oxigênio. 
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LIGAÇÃO COM MONÓXIDO DE CARBONO
 Combina-se com a ferro-Hb e bloqueia o transporte de O2.  gás venenoso.
 A ligação da Hb ao CO possui uma estabilidade de ligação de cerca de 200 vezes superior.
 A dissociação deste gás é muito difícil, o que explica a sua toxicidade.
 Hb ligada ao CO é designada por carboxi-hemoglobina.
 O nível de CO de formação endógena é tal que cerca de 1% dos centros da mioglobina e da hemoglobina estão saturados  Nível tolerável, não causando intoxicação.
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HEMOGLOBINA
ALOSTERIA:
 Proteína alostérica: A afinidade da Hb pelo oxigênio é regulada por interações em locais distantes de onde o oxigênio está ligado.
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA Hb PELO O2
 pH, temperatura, O2 , CO2, fosfatos orgânicos
 efetores alostéricos
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Curva de Dissociação do oxigênio para Mioglobina e Hemoglobiana
Grau de Sautação (Y) dos sítios de ligação ao oxigênio na Mb e Hb: 0 - 100%
Curva de Saturação medida em diferentes pressões parciais de oxigênio (pO2)  Curva de Dissociação 
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Curva de Dissociação do oxigênio para Mioglobina e Hemoglobiana
Mioglobina: 
 Maior afinidade pelo O2 , em todas pO2 
 A pressão parcial de oxigênio necessária para obter metade da saturação dos sítios (P50) é de 1 mmHg para Mb.
 Maior afinidade pelo O2 quando pO2 é baixa: Função de reservatório.
Hemoglobina:
 Quatro locais de ligação ao O2
 A pressão parcial de oxigênio necessária para obter metade da saturação dos sítios (P50) é de 26 mmHg para Hb. 
 Menor afinidade pelo O2, quando pO2 é baixa: Função de transporte.
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 Um abaixamento do pH ou aumento da pressão parcial de CO2 
 Maior liberação do oxigênio pela Hb  redução da afinidade da Hb pelo oxigênio  deslocamento da curva de saturação para a direita.
 Estabilizam a forma T 
A ligação do oxigênio à hemoglobina depende do pH:
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EFEITO BOHR: Ligação entre O2, H+ e CO2 
Tecidos em metabolismo intenso
(músculo em contração)
↑ H+ ↑ CO2
Capilares dos alvéolos pulmonares
↑ O2
Hb(H+ / CO2) + O2
Hb(O2) + H+ + CO2
 O aumento da concentração de CO2 também diminui a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio.
 Além de transportar de O2 a Hb exerce um poderoso efeito tampão, impedindo que íons H+ possam alterar o pH do sangue.
 Hb ligada ao CO2  carbaminohemoglobina
A ligação do oxigênio à hemoglobina depende do CO2 :
CO2 + H2O
H2 CO3 
H + + HCO3 - 
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Transporte de CO2 no sangue
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EFEITO DO 2,3-BIFOSFOGLICERATO 
 2,3-BPG: Importante regulador da ligação do oxigênio à Hb.
 Fosfato orgânico abundante dentro da hemácias: sua concentração é equivalente à da Hb.
 Diminui a afinidade da hemoglobina pelooxigênio.
Estrutura do 
2,3-Bifosfoglicerato (BPG)
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EFEITO DO 2,3-BIFOSFOGLICERATO 
 
 2,3 BPG liga-se a uma cavidade circundada por radicais positivos que interagem com os grupos fosfatos negativos do BPG.
 2,3 BPG liga-se à desoxi-Hb, mas não a oxi-Hb  Forma T 
 O efeito do BPG manifesta-se em baixas pO2
 Hipóxia e altitudes elevadas.
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 Hemoglobina Fetal: HbF 2 2
 A HbF tem uma maior afinidade pelo oxigênio do que a Hb materna
 A HbF é oxigenada pela HbA via placenta
 HbF: His143 → Ser 143
 BPG liga-se mais fracamente a HbF do que HbA
 Aumenta a afinidade por O2
EFEITO DO 2,3-BIFOSFOGLICERATO 
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HEMOGLOBINA
FATORES QUE INFLUENCIAM A AFINIDADE DA Hb PELO O2
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Stryer, L.; Tymoczko, J.L.; Berg, J.M. Bioquímica, 4° Edição, Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2004.
 Marzzoco, A; Torres, B.B. Bioquímica Básica, 3° Edição, Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2007.
 Champe, P. C.; Ferrier, D. R. Bioquímica Ilustrada, 4° Edição, Artmed, Porto Alegre, 2009. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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