2011-08-11 - Enzimas (Silvia)

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Aulas digitadas para a 1ª prova teórica de BIOQUIMICA 
 
Obs: os trechos em vermelho são os que os professores disseram que são mais importantes e 
que vão cair na prova 
 
 
Aula do dia 11/08/2011 – Enzimas (Silvia) 
por Mariela Ghem 2011.2 
Slide: Aula 03 –Proteínas Fibrosas e Globulares. Lâmina 35 a 50. 
 
Revisando a aula anterior. 
 
Hemoglobina estado T – desoxigenado - tensionado 
Hemoglobina estado R – oxigenado – mais relaxado 
Essa transição –de T para R - ocorre lentamente.Liga o oxigênio de uma forma difícil , porque a afinidade 
é baixa ( do primeiro)...depois l igam mais fáceis - - - >A COOPERATIVIDADE REFLE NO ASPECTO 
SIGMÓIDE DA CURVA. 
***Cada vez q o oxigênio se l iga as cadeias da hemoglobina se movimentam porque o Ferro com a 
ligação com o oxigênio se ajusta ao plano do Heme e faz uma ligação de coordenação com a histidina 
proximal e acaba puxando/mexendo toda a estrutura. 
 
Pergunta. O que mantém as quatro cadeias (globi nas) juntas e o que se modifica nessa transição T para 
R? 
Ligações fracas, principalmente as interações hidrofóbicas, porém há várias pontes salinas que 
contribuem. 
 
Histidina protonada – carga positiva – e o Aspartato – carga negativa – estão fazendo uma 
interação iônica. É só um exemplo gente!!!! Essa mesma histidina com a ponta carboxi 
terminal interage com a Lisina que é um aminoácido carregado positivamente. 
 
Essas interações estabilizam a proteína na forma T, quando passa pra forma R se formam 
outras interações. Os resíduos da histidina tem papel fundamental nessa transição. 
 
Não é importante saber qual aminoácido interagem com qual aminoácido. Mas é importante 
saber que alguns aminoácidos que ficam próximos são carregados e interagem entre si, 
estabilizando a estrutura e isso muda quando você passa do estado T para o estado R. 
 
No estado T o numero de interações fracas é maior q o estado R. A cadeia é mais rígida no 
estado T, quando o número de interações é maior.. 
O único aminoácido que vocês têm que decorar é a HISTIDINA!!! Coloquem o nome na filha de 
vocês! 
 
 
Porfirina no grupo Heme. Aqui representando a estrutura daqueles anéis pirrólicos e as duas 
ligações adicionais que o ferro pode fazer: uma com o oxigênio e outra com o nitrogênio de 
uma histidina. 
 
Mostrando a ligação do ligante normal homotrópico oxigênio e do monóxido de carbono. 
Ligantes diretos no ferro: oxigênio, monóxido de carbono, óxido nítrico. Os dois últimos tem 
maior afinidade do que o oxigênio. 
Vamos falar da ligação do CO ao Fe. 
CO se liga ao Fe – ligação de alta afinidade. Se o monóxido se liga a dois ferros, a duas globinas, 
ele facilita a ligação do oxigênio que se torna de alta afinidade e as hemácias não vão 
conseguir liberar o oxigênio no tecido. 
 
 
PROVAAAAAAAAAA!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 
Pense numa pessoa severamente anêmica, tem 50% das hemácias necessárias para 
transportar o oxigênio. E uma pessoa com 50% das hemácias intoxicadas por monóxido. O que 
é mais grave? Intoxicação por monóxido! 
POR QUÊ?? 
A ligação de uma ou mais moléculas de monóxido de carbono à molécula de 
hemoglobina com seus grupos heme aumenta a afinidade dos sítios remanescentes 
para o oxigênio e a capacidade da hemoglobina nos eritrócitos de fornecer oxigênio 
aos tecidos diminui. Enquanto que a hemoglobina anêmica ainda pode carregar algum 
oxigênio e este pode ser liberado para os tecidos. 
 
 Outra informação importante, se você consegue isolar o ferro (o Heme) o monóxido se 
liga mais no Ferro isolado ou na hemoglobina/mioglobina inteira? O monóxido se liga 
mais no Heme livre. Por quê? Tem tudo a ver com a estrutura da hemoglobina, ângulo 
de ligação. Ocorre uma incompatibilidade conformacional - uma dificuldade. O fato do 
Heme ficar numa região mais hidrofóbica (longe da água) protege da oxidação do ferro 
(poderia passar para Ferro +3) e interfere na ligação dos ligantes (monóxido de 
carbono, NO). 
 
 Outro desenho, representação da hemoglobina: 
 
Hemoglobina na forma T, deixa o forame !!!!!!!!!!!! (figura b) 
Região azul (carregadas POSITIVAMENTE) tem importância para ligação do 2,3 – BPG, porque 
o BPG tem grupamentos carregados NEGATIVAMENTE. 
Duas condições para ligação do 2,3 – BPG: resíduos positivos e hemoglobina na forma T. 
Quando o 2,3-BPG se liga, ele estabiliza a forma T e diminui a afinidade da hemoglobina pelo 
oxigênio. Favorece as interações iônicas vistas anteriormente! 
Na hemoglobina R, as cargas positivas continuam mas não há espaço para a ligação do 2,3-
BPG. 
O aumento da temperatura diminui a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. Ex: FEBRE. 
Até aí só retomada!!!!!!! Pra fixar a aula passada que é importante!!! 
 Efeito Bohr: 
 
envolve pH e CO2. É a dependência que a afinidade do oxigênio com a hemoglobina tem do 
pH do meio. Quanto menor é o pH, maior é a concentração de H+ no meio, e menor a 
afinidade do oxigênio com a hemoglobina. 
 
 Qual a relação do CO2 com o pH? 
CO2 + H2O H2CO3 H
+ + HCO 3
- 
Sempre estará gerando H+ 
A hemoglobina tem um papel muito importante neste processo. Por quê? Porque a afinidade 
dela também é regulada pelo pH. Então, dependendo do pH, a hemoglobina vai liberar ou 
reter mais o oxigênio. 
No metabolismo produzimos CO2 vai acontecer a reação indicada acima que não é espontânea 
nas células, precisa de uma enzima (anidrase carbônica que esta presenta na hemácia)! Ela é 
compartimentalizada – na hemácia. 
Se a concentração de H+ estiver elevada, a hemoglobina passa para uma forma HHb, essa é a 
forma desoxi (forma T), mais o oxigênio. Esse H+ pode aumentar em relação à quantidade de 
CO2 formada. 
A hemoglobina vai “tamponar” (ou transportar) 40% do H+ do sangue. O restante do 
tamponamento é feito pelo tampão bicarbonato. 
A hemoglobina é o principal tampão do sangue. O bicarbonato é principal tampão do 
plasma. 
(parte não celular). 
Quem protona e despronota é principalmente a histidina. Há 38 resíduos de histidina por 
tetrâmero, ou seja, por molécula de hemoglobina. 
Se eu colocar uma curva dessa na PROVAAAA!!!! 
 
O que a gente tem nessa curva? A pressão parcial de oxigênio e a letra “teta” que representa a 
fração da proteína (dos sítios da proteína) que estão ligados. 
pH 7.4 que é o normal. Só olhando o gráfico eu posso dizer que quanto maior o pH, maior a 
afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. 
Citando pontos já discutidos: 
-O aumento do pH aumenta a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio 
-Além de se ligar ao oxigênio a hemoglobina pode se ligar ao 2,3-BPG 
-Em condições anormais pode ligar o monóxido de carbono ou o óxido nítrico 
-O próton também pode se ligar a hemoglobina. 
-O aumento da temperatura diminui a afinidade do oxigênio com a hemoglobina 
O 2,3 - BPG está dentro do eritrócito. Como ocorre a mudança da oxi hemoglobina para desoxi 
hemoglobina com o 2,3- BPG ligado.A hemoglobina esta na forma T e o 2,3 – BPG está ligado 
no centro, estabilizando a estrutura. Quando se tem uma concentração muito alta de oxigênio, 
em algum momento o oxigênio vai conseguir ligar no ferro. Então as cadeias se movimentam, 
as interações se desfazem. Aquela fenda diminui e ele (oxigênio) acaba se depreendendo. 
O 2,3 – BPG não sai da hemácia, ele pode ser desligado da hemoglobina. 
Hemoglobina – tamponamento do sangue – MECANISMO ISOÍDRICO 
(Nome isoidrico decorre do fato de que a AGUA é consumida e produzida novamente no final) 
TECIDO PLASMA HEMÁCIA 
 O2 O2 HbO2 O2 + HHB 
 CO2 CO2 CO2 + H2O H2CO3 H
+ 
 HCO 3
- HCO 3
- 
 Cl- Cl- 
-começapelas hemácias que estão chegando no tecido. Dentro das hemácias tem a 
hemoglobina na forma HbO2. 
- o CO2 se difunde por diferença de pressão parcial e vai dos tecidos para o plasma, e depois 
entra na hemácia. 
- O que acontece com o CO2 dentro da hemácia? Pela ação da anidrase carbônica se 
transforma em ácido carbônico que se ioniza em bicarbonato e H+. Logo a hemácia fica mais 
ácida e libera oxigênio. 
- o oxigênio vai para o plasma e volta para os tecidos. 
- bicarbonato sai de dentro da hemácia e vai para o plasma (principal tampão do plasma). 
- um transportador coloca o bicarbonato no plasma em troca de um cloreto para equilibrar as 
cargas dentro e fora – na hemácia e no plasma. 
- a forma desoxi tem que retornar as pulmões. 
PULMÕES PLASMA HEMÁCIA HHb 
O2 O2 O2 H
+ + HbO2 
 HCO 3
- HCO 3
- H2CO3 H2O + CO2 
 Cl- Cl- 
CO2 CO2 
 
- a hemácia que chega, chega na forma HHb. 
- nos pulmões há muito mais oxigênio do que CO2 , esse oxigênio passa para o plasma e depois 
entra no eritrócito. 
- lembre assim, o pH dos pulmões é mais alcalino (menos CO2 ) fora isso você tem uma 
quantidade grande de oxigênio. 
-a hemoglobina passa pra forma oxi e o H+ reage com o bicarbonato forma ácido carbônico 
que sob ação da anidrase carbônica foram água e gás carbônico. 
- o gás carbônico vai para o plasma, do plasma para os pulmões e assim é eliminado do 
organismo. 
Por que é chamado mecanismo isoídrico? 
Porque a água é consumida e depois produzida novamente. 
Pergunta da sala: como é que o H+ consegue entrar dentro da oxi hemoglobina e tirar o O2? 
O H+ na verdade protona um aminoácido que é a histidina. Faz uma interação entre as cadeias. 
A hemoglobina “não gosta muito dessa interação”, passa pra conformação T e o oxigênio sai. 
- toda vez que gera ácido carbônico vai haver liberação de H+ e se não tivesse a hemoglobina 
para capturar ocorreria certamente uma acidificação - - - > função tamponante! 
ATENÇÃO, tem 38 resíduos de histidina em um tetrâmero, ou seja, por molécula de 
hemoglobina. Mas tem um que é o mais importante de todos que é o que está na subunidade 
“beta” na terminação carboxila terminal, no fim da cadeia. Esse resíduo passa dessa forma 
protonada e desprotonada. 
 
Porque esse resíduo é um dos mais importante? 
Ajuda na estabilidade da hemoglobina na forma T. 
PERGUNTA. O que vocês acham...na situação em que a histidina está protonada, o pKr da 
histidina tem tendência em ser mais alto ou mais baixo? Mais alto, pra deixar o pH mais 
alcalino pra ele desprotonar. 
O valor de pK não é absoluto, varia de acordo com o pH. 
Hemoglobina – transporte de CO2 
- a principal forma de transporte de gás carbônico é através do íon bicarbonato 
- CO2 nunca liga no ferro! Quem liga no ferro é o CO! 
- o CO2 se liga no resíduo amino terminal das cadeias. 
-cerca de 13% do CO2 é transportado como carbaminohemoglobina. 
- o CO2 também favorece a forma T da hemoglobina (desoxi) 
- importante: CO2 X 2,3-BPG. Ao ligar o CO2 é muito improvável que se consiga ligar o 
2.3-BPG. Primeiro, eles NÃO tem o mesmo sítio de ligação – então só pra deixar claro 
que não tem nada a ver com isso. O 2,3-BPG tem afinidade pelo lado amino terminal 
na forma T, que tem que estar na forma protonada – precisa de cargas positivas – 
quem fornece as cargas positivas é o NH3
+. E o CO2 só liga nas hemoglobinas que o 
amino está como NH2.Então, se o CO2 está ligando significa que a porção amino 
terminal está como NH2 e o que ele forma vai excluir, na verdade diminuir o número 
de cargas positivas. 
- considerando os H+ que são lançado no sangue, o pH seria em torno de 3,0. Ele só é em torno 
de 7,0 devido aos mecanismos de tamponamento como o bicarbonato, hemoglobina, tampão 
fosfato entre outros. 
 
Outras Hemoglobinas 
HbA 90% da Hb em crianças acima de 7 meses. 
HBF  cadeias 22 (serina na posição 143 em substituição a histidina) 
- Hemoglobina fetal. No lugar de uma histidina tem uma serina (não tem carga). O que isso 
afeta na afinidade da hemoglobina pelo oxigênio? Feto e mãe utilizam o mesmo oxigêni o. Feto 
tem metabolismo acelerado e tem que competir com a mãe. Logo o feto tem que ter maior 
afinidade com o oxigênio. Uma coisa que está no ambiente e que regula a afinidade é o 2,3 – 
BPG. Essa hemoglobina sem histidina (e com serina) liga menos 2,3-BPG e liga mais oxigênio. 
HbA modificada  Hb1c glicada – ligação de glucose às cadeias beta. Identificada para 
determinação da diabetes. 
- as hemácias tem um tempo de vida médio de 120 dias. Para diagnóstico, dosagem de glicose 
naquele dia o que pode ser afetado por uma alimentação controlada às vésperas. Quando o 
médico quer acompanhar o paciente ele pede uma hemoglobina glicosilada. Como a hemácia 
tem essa vida média, neste procedimento dá pra constatar se a pessoa estava com a diabetes 
compensada, tratada ou não; pense assim, a hemácia não tem núcleo nem organelas, o 
metabolismo dela é oxidar glicose. Se houver muita glicose no sangue está dentro da hemácia, 
essa glicose se liga nas cadeias “beta” da hemoglobina formando essa hemoglobina glicada. 
HbS substituição do glutamato por valina na posição 6 das cadeias  
“ponto de adesão”  fibras  precipitação 
Diminui a solubilidade da desoxiHb. 
(apesar de estar nesta aula, acredito que a hemoglobina S deve ser explicadinha na próxima 
gravação)