HEMOGLOBINA - TRANSPORTE DE O2 E TAMPONAMENTO DO.pdf

Prévia do material em texto

HEMOGLOBINA - 
TRANSPORTE DE O2 E 
TAMPONAMENTO DO PLASMA 
PROFª MARIANA MÜLLER 
INTRODUÇÃO 
• O metabolismo das células aeróbias depende do recebimento 
contínuo de oxigênio, usado na oxidação de nutrientes, e da 
remoção constante de gás carbônico resultante do processo; 
 
 
 
 
 
 
 
• Nos vertebrados, este papel é exercido pelos sistemas 
respiratório e circulatório complexos, do qual participam 
componentes do sangue. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Embora haja grande formação de CO2 nos tecidos, a presença de Hb restringe 
as variações de pH a apenas centésimos de unidades, mantendo o sangue e os 
tecidos em meio notavelmente constante; 
 
 Hb - transporte de O2 e poderoso efeito tamponante. 
ESTRUTURA DA HEMOGLOBINA 
• A Hb está presente nas hemácias, com cerca de 270 milhões de 
moléculas por célula, equivalendo a aproximadamente 1/3 do 
seu peso; 
 
• A Hb predominante (mais de 95% do total) nos seres humanos 
adultos (HbA); 
 
• Formada por quatro cadeias polipeptídicas, duas (com 141 
aminoácidos) ( 1 e 2) e duas (com 146 aminoácidos) ( 1 e 
2), as subunidades e a mioglobina apresentam estrutura 
terciária semelhante; 
 
• Apresentam a maior extensão da cadeia formada por segmentos 
em -hélice, conectadas por regiões sem estrutura regular. 
• A Hb é uma hemoproteína, cada uma de suas cadeias está 
associada a um grupo prostético heme; 
• O heme é uma molécula de porfirina contendo um íon ferro, que 
na mioglobina e na hemoglobina permanece no estado ferroso 
Fe+2; 
• O heme confere à hemoglobina, e ao sangue, sua cor característica. 
• O grupo heme localiza-se dentro de 
uma cavidade hidrofóbica, delimitada 
sobretudo por aminoácidos apolares, 
que estabelecem interações 
hidrofóbicas com o anel porfirínico; 
 
• Este ambiente apolar torna possível a 
ligação do oxigênio ao Fe+2, sem que 
ele seja oxidado ao estado férrico 
(Fe+3); 
 
• O íon de ferro fica no centro do grupo 
heme, formando seis ligações: com os 
quatro átomos de nitrogênio do anel 
porfirínico, com a cadeia 
polipeptídica, em um resíduo de 
histidina, a His F8, chamada de 
histidina proximal, e também 
reversivelmente ao O2. 
Ao sítio de ligação do ferro com 
o oxigênio podem ligar-se outras 
moléculas pequenas, como CO e 
H2S, com maior afinidade que o 
O2, o que explica sua alta 
toxidez. 
• Um molécula de Hb totalmente oxigenada contém quatro 
moléculas de O2 e é denominada oxi-hemoglobina (oxi-Hb ou 
HbO2), em contraposição à forma desprovida de oxigênio, 
chamada desoxi-hemoglobina (desoxi-Hb ou Hb); 
 
• A ligação do oxigênio ao grupo heme altera a cor da hemoglobina, 
que passa de azulada (sangue venoso) a vermelha (sangue 
arterial); 
 
• A ligação com o O2 desencadeia alterações na conformação da Hb: 
Na desoxi-Hb, os íons de Fe 
estão situados fora do 
plano do grupo heme, que 
se torna côncavo. 
Na oxi-Hb, os íons de Fe 
estão situados noplano do 
grupo heme, que se torna 
achatado. 
• A ligação do O2 implica em rearranjos moleculares sucessivos, já 
que a conformação de uma subunidade acarreta alteração das 
outras; 
 
• A ligação da primeira molécula de O2 facilita o preenchimento dos 
outros grupos heme; a ligação da quarta molécula é 300 vezes 
mais eficiente do que a primeira; 
 
• No sangue arterial que sai dos pulmões, a PO2 é alta, em média 
100 mmHg e a Hb fica 98% saturada com oxigênio, nos tecidos 
extrapulmonares, onde a PO2 é baixa (sangue venoso), ela libera 
grande parte do O2. 
FATORES QUE INTERFEREM NA LIGAÇÃO COM O O2 
• Aumento da temperatura; 
• Presença de determinados compostos orgânicos fosforilados; 
• O aumento da pressão parcial de CO2 ; 
• Diminuição de pH 
 
 No caso de febre, ocorre aceleração do metabolismo celular, com 
maior demanda de O2 ; 
 
 Em grupos musculares sob contração intensa, há um aumento da 
temperatura local, resultante do metabolismo intenso; 
 
 Em ambas as situações, a diminuição da afinidade da 
hemoglobina por oxigênio é uma adaptação favorável. 
 2,3 - bifosfoglocerato (BPG) 
• A Hb de mamíferos, quando presente nas hemácias, tem 
afinidade menor pelo O2 do que quando purificada; 
 
• Este fenômeno resulta da presença do BPG. 
 
Fatores que interferem na ligação com o O2 
• O BPG liga-se fortemente à desoxi-Hb, que apresenta a cavidade 
entre as subunidades suficientemente grande para alojá-lo, sendo 
circundada por cadeias laterais de aminoácidos carregadas 
positivamente, que interagem com os grupos negativos do BPG; 
 
• Na oxi-Hb, a cavidade é menor, dificultando a ligação do BPG; 
 
• A consequência é o predomínio da forma desoxigenada da Hb, o 
que equivale a um decréscimo na sua afinidade por oxigênio. 
 
 
• O efeito do BPG manifesta-se em baixas pressões de O2; 
 
• Nas condições de alta PO2 dos pulmões, a Hb fica saturada com O2 
mesmo na presença de BPG, cujo papel fisiológico é aumentar 
substancialmente a liberação de O2 nos tecidos extrapulmonares, 
onde a PO2 é baixa; 
 
 
 
 
 
 
 
• O nível de BPG nas hemácias aumenta, de modo gradativo, em 
condições associadas com hipóxia tecidual (oxigenação deficitária 
dos tecidos) prolongada como: comprometimento do sistema 
cardiorrespiratório, estado anêmico e permanência em altas 
altitudes, compensando a menor disponibilidade de O2 nestas 
situações, aumentando a liberação de O2 para os tecidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
p O2 baixa (tecidos) 
HbO2 + BPG HbBPG + O2 
p O2 alta (pulmões) 
HbBPG + O2 BPG + HbO2 
 pH: efeito Bohr 
 
A ligação do O2 com a Hb depende do pH; 
 
A afinidade da Hb varia com o pH, mesmo dentro do estreito 
limite fisiológico de variação do pH: é tanto menor quanto menor 
o pH; 
• A afinidade da Hb por O2 também diminui com acréscimos na 
pressão parcial de CO2, produzindo desvios na curva de 
saturação para a direita, resultado semelhante ao da diminuição 
do pH; 
 
• O CO2 reage com os grupos amino terminais das cadeias da Hb, 
formando a carbaminohemoglobina, que tem menor afinidade 
pelo O2; 
 
 
• Os íons H+ , como acontece com o BPG, ligam-se 
preferencialmente à desoxi-Hb, passando a ser a forma 
predominante, diminuindo a afinidade da Hb por O2; 
 
 
• A associação preferencial dos íons H+ à desoxi-Hb evidencia que 
esta forma da proteína é uma base de Brönsted mais forte do 
que a forma oxigenada. 
 
• A conversão de oxi-Hb em desoxi-Hb é acompanhada por 
captação de prótons na Hb desoxigenada e liberação de prótons 
na Hb oxigenada; 
 
• A influência do pH e do CO2 sobre a oxigenação de Hb tem 
grande importância fisiológica, porque no nível dos tecidos a 
acentuada produção de CO2 pelo metabolismo e o decréscimo 
no pH resultante estão sempre associados a uma maior demanda 
de O2 ; 
 
• O efeito do pH e da pressão arterial de CO2 sobre a união do Hb 
e O2 é denominado efeito Bohr. 
 
pO2 e pH baixos (tecidos) 
HbO2 + H
+ HHb + O2 
pO2 e pH altos (pulmões) 
HHb + O2 HbO2 + H
+ 
HEMOGLOBINA E O TAMPONAMENTO DO 
SANGUE 
• As equações que resumem o efeito Bohr revelam o papel 
fundamental desempenhado pela Hb na manutenção do pH 
plasmático; 
 
 
 
 
 
 
• Nos capilares que irrigam os tecidos, o CO2 produzido pelo 
metabolismo celular difunde-se até as hemácias, onde é hidratado 
rapidamente em uma reação catalisada pela anidrase carbônica, 
formando H2CO3. 
 
pO2 diminui (tecidos) 
[H+1] aumenta 
Hb libera O2 e capta H
+ 
pO2 aumenta (alvéolos pulmonares) 
[H+1] diminui 
Hb capta O2 e libera H
+ 
• No pH do sangue(7,4), o H2CO3 ioniza-se nos íons: 
 
 CO2 + H2O H2CO3 H
+
 + HCO3
- 
 
• A ocorrência das duas reações consecutivas explica por que um 
aumento na [CO2] causa uma diminuição do pH; 
 
• Este fator faz com que a Hb libere O2 e capte H
+1, impedindo que 
ocorram grandes variações de pH; 
 
• O HCO3
- , produzido nas hemácias, difunde-se para o plasma e é 
transportado para os pulmões; 
 
• Nos pulmões a situação é invertida, a alta pO2 leva a oxigenação 
da Hb e a dissociação do H+. 
 
 
HEMOGLOBINA E O TAMPONAMENTO DO 
SANGUE 
• O HCO3
- desloca-se do plasma para o interior das hemácias e 
combina-se com o H+, formando H2CO3, que é convertido em CO2 e 
H2O pela anidrase carbônica; 
 
• O CO2 difunde-se das hemácias para o plasma, depois para os 
alvéolos pulmonares e é expirado; 
 
• A liberação de H+ pela Hb corrige o valor de pH que, de outro modo, 
tenderia a aumentar pois, com baixa pCO2 alveolar, o CO2 é 
eliminado no ambiente, consumindo H+ e HCO3
-. 
 
• Assim, a manutenção do pH fisiológico, imprescindível para o 
desempenho de qualquer função vital, é obtida pela ação 
coordenada do sistema Hb/HbO2 e do sistema CO2/ HCO3
- . 
ALCALOSE E ACIDOSE METABÓLICA 
• Ocorrem quando há a diminuição ou aumento da [CO2] no sangue, 
alterando o pH sanguíneo; 
 
• Algumas situações podem fazer com que essa concentração se 
altere, principalmente respiratórias: enfisema pulmonar, 
pneumonia, bronquite ou asma, podendo ter momentos de 
respiração deficiente; 
HIPOVENTILAÇÃO 
Transferência de CO2 é reduzida e sua 
concentração aumenta no sangue, diminuindo 
o pH sanguíneo 
ACIDOSE 
pH com valores menores que 7,4 = 
falta de ar, diminuição ou supressão 
da respiração e desorientação 
podendo levar ao coma. 
pH com valor abaixo de 6,8, 
leva o risco de morte. 
 
Uso de drogas, alterações no 
SNC e lesões no sistema 
respiratório levam a acidose. 
• No caso de um pessoa respirar de forma muito rápida, como em 
casos de histeria, ansiedade, em virtude do uso de drogas, 
exercícios físicos excessivos, overdose em razão do uso de aspirina 
e em casos de doenças pulmonares, a [CO2] no sangue diminuirá e 
o pH do aumentará. 
ALCALOSE E ACIDOSE METABÓLICA 
HIPERVENTILAÇÃO 
Transferência de CO2 é aumentada e sua 
concentração diminui no sangue, aumentando 
o pH sanguíneo 
ALCALOSE 
pH com valores maiores que 7,4 
= respiração ofegante, 
entorpecimento, rigidez 
muscular e convulsões. 
pH com valor acima de 7,8, leva 
o risco de morte.