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5-Globinas_Proteínas transportadoras de O2

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Proteínas Transportadoras 
de Oxigênio 
Bioquímica Celular 
Graduação em Farmácia 
Profª: Simara Semíramis 
Insolubilidade do O2 em água: grupo Heme 
(Componente orgânico - protoporfirina - e um átomo central de ferro - Fe2+) 
Grupo Prostético Heme 
(Ligações coordenadas do átomo de Fe) 
Ligações coordenadas do átomo de Fe: 
• 4 com átomos de N do anel de porfirina; 
• 1 com o N da cadeia lateral da His proximal; 
• 1 com o oxigênio molecular (O2). 
Vista lateral 
Resíduo de 
Histidina 
Plano do 
sistema do anel 
da porfirina 
• Fe+2 (liga oxigênio reversivelmente). 
• Fe+3 (não liga oxigênio). 
Efeitos Estéricos em Ligantes no Heme 
(Ligação de O2 e CO) 
Histidina proximal 
Histidina distal impede a 
ligação linear de CO. 
Fe e CO se 
posicionam 
em linha reta. 
Fe e O2 se 
posicionam 
em ângulo. 
Estrutura da Mioglobina 
Histidina distal 
(His E7 ou His64) 
Histidina proximal 
(His F8 ou His93) 
Estrutura quaternária da Hemoglobina 
Pares de dímeros αβ idênticos formam o tetrâmero. 
α2 
α1 β2 
β1 
As subunidades da Hemoglobina são 
estruturalmente similares à Mioglobina 
Comparação das sequências de aminoácidos (Mb x Hb) 
 
Interações dominantes entre as 
subunidades da Hemoglobina 
Interações hidrofóbicas, ligações de Hidrogênio e pontes salinas (pares iônicos). 
Interface α1β1 
(α2β2) envolve mais 
de 30 resíduos. 
Interface α1β2 (α2β1) 
envolve 19 resíduos. 
Conformações principais da Hemoglobina 
Estado T e Estado R 
Oxiemoglobina 
Liga O2 com maior afinidade. 
Estado “relaxado” – menos interações. 
Desoxiemoglobina 
Liga O2 com menor afinidade. 
Estado “tenso” – mais interações. 
Hemoglobina: alterações estruturais 
após a ligação do oxigênio 
Posição do ferro na 
desoxihemoglobina. 
O ionte de ferro 
move-se para dentro 
do plano do heme. 
A posição da histidina 
proximal é ajustada. 
Hemoglobina: alterações estruturais 
após a ligação do oxigênio 
O movimento 
correspondente da α-
hélice altera a interface 
entre os pares αβ, 
instigando outras 
alterações estruturais. 
Liga O2 com maior afinidade. 
Estado “relaxado” – menos 
interações. 
Liga O2 com menor afinidade. 
Estado “tenso” – mais 
interações. 
Conformações para ligação ao O2 
Modelos para o mecanismo de cooperação 
Modelo em conjunto Modelo sequencial 
Interação quantitativa ligante-proteína 
Expressão para o 
equilíbrio 
Constante de 
associação 
Ka define a afinidade do 
ligante pela proteína 
 
Ka grande  alta afinidade 
Constante de dissociação 
 
1/Ka = Kd 
 
Kd pequeno  alta afinidade 
Interação quantitativa ligante-proteína 
Curva hiperbólica de ligação ao 
O2 (mioglobina). 
(insensível a pequenas alterações 
na concentração do ligante) 
Interação quantitativa ligante-proteína 
Curva sigmóide de ligação (cooperativa) 
Pulmões: pO2 = 13,3 kPa. Tecidos: pO2 = 4 kPa. 
Estado T 
Estado R 
Curva sigmóide – reflexo da 
cooperatividade entre as 
subunidades da Hemoglobina. 
Efeito Bohr: influência do pH e [CO2] na ligação e 
liberação do oxigênio pela Hemoglobina 
pH baixo induz protonação na hemoglobina: His164 
passa a interagir com Asp94 (ponte salina). 
 estabilização do estado T (menor afinidade com O2). 
Nos tecidos: CO2 + H2O = H
+ + HCO3
- 
tecidos 
pulmões 
CO2 se liga a extremidade N-terminal de cada globina. 
Os carbamatos formam pontes salinas adicionais  
estabilização do estado T (menor afinidade com O2). 
Efeito do 2,3-Bisfosfoglicerato (BPG) na ligação e 
liberação do oxigênio pela Hemoglobina 
 estabilização do estado T (menor afinidade com O2)  menor captação, mas maior liberação. 
Ausência de BPG 
(curva hiperbólica) 
Efeito do 2,3-Bisfosfoglicerato (BPG) na ligação e 
liberação do oxigênio pela Hemoglobina 
BPG está normalmente presente nas 
moléculas de hemoglobina 
Ausência de BPG 
(curva hiperbólica) 
Em altitude, a liberação de O2 é restaurada para cerca de 40% do O2 que pode ser transportado pelo sangue. 
pO2 nos 
pulmões 
(nível do mar) 
pO2 nos 
pulmões 
(4.500m) 
pO2 nos 
tecidos 
Liberação de 
O2 nos tecidos 
Aumento de BPG em altitudes 
Afinidade das hemácias fetais por oxigênio: 
redução da afinidade ao BPG, afinidade mais alta ao O2. 
Anemia falciforme Glu → Val na posição 
6 de cada cadeia β

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