resumo ioquimica segundo modulo.docx

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Pernambuco
Alessandra Rozendo de Souza
Dept de Bioquimica 2
Biomedicina 2016.2
Resumo modulo II
Bioquimica do Sangue
As proteínas possuem um papel importante no corpo humano e contribuem para manter a homeostase do organismo, pois as proteínas existentes possuem das mais diversas funções desde apenas carregar algum fator como transporte de outras substâncias, catalisação de reações, defesa, sinalização e dentre essas funções e outras contribuem para manter o equilíbrio interno do corpo ao meio externo.
No sangue, possuímos uma proteína carregadora de oxigênio, chamada hemoglobina. A hemoglobina é uma proteína polipeptídica transportadora de oxigênio dos pulmões aos tecidos e vice-e-versa onde possui duas cadeias alfas e duas betas. Cada globina é responsável pela ligação de uma molécula de oxigênio o que faz dela uma molécula dependente da sua estrutura para manter sua função e a sua afinidade com a molécula de O2. Também possui um grupo chamado protoporirina, conhecido como grupamento HEME onde esse grupamento realiza seis ligações, quatro a um nitrogênio, uma ligação a histidina proximal que se liga ao ferro em sua forma ferrosa (Fe2+) e a sua ultima ligação é na histidina distal junto com o oxigênio. Também temos a molécula de mioglobina que é uma proteína com apenas um grupamento heme e que possui uma alta afinidade com o oxigênio e por isso é uma proteína armazenadora de O2 nos tecidos o lugar que mais se precisa do uso de Oxigênio, como por exemplo, os músculos.
	Quando o oxigênio entra nos pulmões ele vai se ligar a hemoglobina. Mas antes precisamos saber de alguns detalhes tais como, a hemoglobina possui dois tipos de conformações estruturais. A primeira chamamos de Desoxihemoglobina, ou conformação t ( de tensão). Para entender esse estado devemos lembrar-nos das suas moléculas e ligações. A hemoglobina possui duas histidinas, uma distal que se liga ao oxigênio e uma proximal que se liga ao ferro. Quando essa histidina distal não esta ligada ao oxigênio, isso vai fazer com que a molécula fique retraída, ou seja, tensa, o que dificulta a ligação do oxigênio à hemoglobina, por isso é chamada de Desoxihemoglobina. Seu outro estado de conformação é chamado de Oxihemoglobina, onde a afinidade da molécula de O2 para com a hemoglobina é maior e aquela histidina distal que estava tensa, foi ligada ao oxigênio deixando a molécula mais relaxada facilitando as próximas ligações. Devemos lembrar que a hemoglobina possuem quatro grupamentos heme e assim devem se ligar quatro moléculas de oxigênio e para a molécula sair do estado T para o R ocorre de forma cooperativa, ou seja, quando a primeira molécula de oxigênio se ligar na primeira histidina distal, isso vai mudar a conformação do próximo grupamento HEME, deixando-o com a afinidade ao oxigênio maior e facilitando a sua ligação e isso continua até haver a saturação da molécula. Este fenômeno é chamado de ligação cooperativa.
	Há fatores que influenciam na afinidade da hemoglobina com o oxigênio tais como o pH do meio. Esses fatores vão influenciar na captação e na liberação do oxigênio, por exemplo, nos tecidos, a concentração de íons H+ é muito alta deixando o pH do meio ácido. Esses íons tem uma afinidade com aquela histidina distal onde o oxigênio está ligado e, quando ele se liga ocorre a protonação da histidina que acaba fazendo uma ligação de hidrogênio com uma molécula próxima e libera o oxigênio. A quantidade de CO2 também vai influenciar nessa reação já que também deixa o pH ácido. Esse CO2 vai se ligar com uma molécula de água que por ação da anidrase carbônica dentro da hemoglobina virando h2co3 e se dissocia em íons H+ e bicarbonato. Essa reação inversa ocorre nos pulmões onde o pH alcalino vai fazer com que haja a desprotonação da histidina ocorrendo a liberação de H+ e a ligação do oxigênio à molécula de hemoglobina. Esse hidrogênio vai se associar com o bicarbonato virando acido carboxílico (H2CO3), que pela ação da anidrase carbônica vai se dissociar em água e CO2 que será liberado pelos pulmões. Após isso haverá o transporte do oxigênio pelo organismo. Esse fenômeno é chamado de Efeito Bohr , onde a afinidade da hemoglobina é controlada pelo pH do meio. 
	Outro fator que influência na afinidade da hemoglobina é a molécula de 2,3 BPG que é uma molécula derivada da via das pentoses, mais moléculas especificamente da via da glicogênese, da molécula de 1,3BPG pela ação da enzima mutase. Essa molécula vai se ligar no interior da hemoglobina mantendo-a na sua conformação T, a Desoxihemoglobina. Esse fator é importante para pessoas que mora em lugares altos que possuem pouco oxigênio já que é um mecanismo de liberação de oxigênio para os tecidos.
	Existem algumas modificações nas estruturas da hemoglobina chamadas de hemoglobinopatias que podem alterar a função da hemoglobina como, por exemplo, a hemoglobina fetal. Ela tem uma serina polar sem carga em sua cadeia gama que resulta em uma ligação fraca à molécula de 2,3BPG que interage com as globinas por interação hidrostáticas fazendo com que a hemoglobina fetal tenha um aumento na sua afinidade ao oxigênio para que possa capturar o oxigênio na placenta da mãe. Outra ontogenia mais conhecida é a da anemia falciforme onde há uma alteração genética que ocorre a troca por uma valina no lugar de um acido glutâmico na cadeia beta mudando a forma da hemoglobina para forma de foice. Isso causa deficiência no transporte de oxigênio, falta de ferro, anemia, obstrução dos vasos, fraqueza, falta de ar e outros sintomas. Essa anomalia pode ser cometer todas as hemoglobinas do organismo ou pode ser parcial.
	A hemácia é uma célula redonda e bicôncava, o que facilita a ligação do oxigênio à hemoglobina e a troca de gases. Não possuem núcleo, porém são ricas em enzimas e hemoglobina. Tem uma membrana flexível para quando for passar por capilares finos e bifurcações. Deve-se lembrar que o processo de síntese das hemácias é chamado de eritropoiese e acontece no interior dos ossos longos. Esse processo dura sete dias sendo cinco para a síntese e 2 para a maturação dessas células. A síntese é estimulada quando há casos de anemias fortes como a anemia falciforme e a talassêmica (mutação genética que acomete a produção de uma das cadeias da hemoglobina), hemorragias, deficiência nutricional (falta de VB12, ácido fólico e Ferro) e em casos de hipóxia, onde há a baixa pressão de oxigênio em elevadas altitudes por exemplo. Para ocorrer a eritropoiese é preciso de uma enzima sintetizada nos rins e fígado, a eritropoietina, um hormônio glicoproteico que controla a síntese das hemácias. Outro fator importante para a síntese de hemácias é a vitamina B12. Essa vitamina se liga a um fator chamado ‘’fator intrínseco’’ que é importante na síntese de hemácias. Com a deficiência dessa vitamina, pode ocorrer a anemia perniciosa que é a falta da produção desse fator intrínseco que também é importante para a síntese de neurotransmissores, formação de ácidos graxos e síntese de DNA e RNA. Além do que essa anemia pode levar a ocorrência da anemia megaloblástica associada a deterioração neurológica aonde os neurônios serão desmielinizados. A deficiência na absorção de B12 pode causar uma diminuição na síntese de DNA, pois afeta principalmente a síntese de timina, a síntese de metionina, o catabolismo de aminoácidos e a formação das células sanguíneas.
	O folato ou ácido fólico é outra vitamina do complexo B que assim como a B12, sua deficiência pode causar a anemia megaloblástica. Também pode causar uma síntese anormal de proteínas nucleares, diminuição na síntese de hemácias e alteração na divisão e multiplicação celular.
	A hemácia ou o hematócrito possui em seu conteúdo citoplasmático, 35% de hemoglobina, 65% de água e os outros 5% de enzimas e outros componentes. Na sua membrana, a sua parte lipídica constituí 50% de sua massa total, e sua parte proteica é composta por proteínas integrais como a glicoforina e a banda 3, e proteínas periféricas que dão suporte a estrutura celular(glicolipideos e glicoproteínas), proteínas do sistema ABO e sistema Rh.
	O sistema ABO é uma classificação do sangue humano por quatro tipos de proteínas existentes, A, B, AB e O enquanto o fator Rh é um grupo de antígenos que determina se o sangue possui o fator Rh positivo ou negativo. Pessoas que possuem as proteínas A, vão sofrer aglutinação quando expostas ao aglutinogênio anti-A, assim acontece com quem possui as proteínas tipo B. Pessoas com o sangue tipo O não possui nenhum dos antígenos (anti-A ou Anti-B) então não sofrem aglutinação. Algumas pessoas possuem a proteína Rh sendo consideradas Rh+.
	Pode haver uma aglutinação nas proteínas Rh na gestação chamada de doença hemolítica do recém-nascido ou eritoblastose fetal. Essa doença é caracterizada quando o sangue do feto é Rh+ e é aglutinado pelos anticorpos da mãe que é Rh- ocorrendo a hemólise. Tendo acontecido isso a criança nasce com anemia profunda e icterícia decorrente a destruição de suas hemácias. Para evitar esse acontecimento, após o nascimento da primeira criança, é injetado na mãe o soro anti-Rh que vai destruir as hemácias fetais que possam ter ultrapassado a placenta no nascimento ou antes para evitar a produção de anticorpos.
	As hemácias assim como todo componente do corpo, sofre um metabolismo. Inicialmente devemos saber que a fonte energética das hemácias é derivada da glicose. A glicose vai entrar no eritrócito por difusão facilitada através de um transportador específico (GLUT1). Vale lembrar também que as hemácias não possuem mitocôndria, sendo assim elas não possuem um mecanismo anaeróbico para a obtenção de energia, elas utilizam uma maquinaria enzimática para obter essa energia vinda da via da glicose.
	Como já foi dito que o eritrócito é rico em enzimas e hemoglobinas, vamos olhar dentro da hemoglobina, para o grupamento HEME. O grupamento heme será a molécula que se ligará ao oxigênio e ao Ferro. Primeiramente para a biossíntese do HEME, haverá a formação do ácido aminolevulinato na mitocôndria com a condensação da glicina ao Succinil-CoA, depois da formação do ácido aminolevulinato, no citoplasma ele irá se condensar com uma outra molécula do mesmo ácido formando o porfobilinogenio através da enzima ALA desidratase. Este porfobilinogenio irá perder quatro NH4+ formando a molécula de preuroprofibilinogenio que será desidratado à uroporfibilinogenio fechando sua cadeia. Esse uroporfibilinogenio irá sofrer reações de descaboxilação e oxidação até a formação da protofirina. Depois da protofirina formada, ela irá receber o íon Fe2+ formando o HEME.
	Quando o eritrócito passa de 120 dias, os seus dias de vida, ele é degradado por um macrófago aonde o seu conteúdo será enviado para suas devidas vias de degradação como por exemplo, as globinas serão enviadas para o metabolismo dos aminoácidos. O ferro iá se ligar a transferrina e ser armazenana e a protorfirina será quebrada nos seguintes passos:
A protorfirina terá a sua cadeia quebrada pela enzima heme oxigenase em uma molécula linear chamada biliverdina.
Essa biliverdina será reduzida a biliverdina que será liberada no sangue e se ligará a uma proteína, a albumina e será transportada pela corrente sanguínea até chegar no fígado e será transportado para o intestino onde pela bile será transformado em urobilinogenio e consequentemente estercobilinogenio e liberado nas fezes.
Ou o urobilinogenio pode ser absorvido pelo rim virando urobilinogenio e sendo liberado como urobilina pela urina.
A bilirrubina pode ser classificada como direta, quando está ligada a albumina e em indireta quando está solta na corrente sanguínea acoplada a sais diazonio.
Existem dois ferros que somos capazes de absorver, o ferro hêmico e o ferro não-hêmico. Cada um deles possui um mecanismo de absorção diferente.
A absorção do ferro é feita em 3 etapas, a importação, o processamento e a exportação. A importação consiste no transporte do ferro do lúmen intestinal para dentro da célula através da membrana do enterócito. O processamento é a movimentação dele dentro da célula. E por ultimo a exportação é a saída do ferro para a corrente sanguínea.
Na membrana apical do enterócito encontram-se as proteínas DMT-1 (transportador de metal divalente – divalente metal transporter), a ferro reductase duodenal (Dcytb) e a HCP (heme carrier protein), as quais estão associadas à absorção do Ferro.
O Fe hêmico que se encontra ligado a uma protoporfirina, formando o grupo heme. Este tipo de ferro é encontrado em carnes e ele é mais biodisponível, porém representa uma menor proporção da dieta.
Esse grupo heme possui uma proteína carreadora específica (a HCP – heme carrier protein), que quando o grupo heme se liga ao à proteína HCP, formando o complexo heme-HCP, ele é internalizado por endocitose. Agora dentro da vesícula endossomal, esse complexo heme-HCP sofre a ação da heme oxigenasse (HO), liberando monóxido de carbono, bilirrubina-IXa e o Fe+2.
A importação do Fe inorgânico ocorre de uma maneira diferente. Esse tipo de ferro representa a maior proporção da ingestão de ferro, porém o nosso organismo tem uma maior dificuldade de absorvê-lo. Ele está presente nos alimentos em duas formas diferentes, o Fe+2 (reduzido) e o Fe+3 (oxidado), porém nós só conseguimos absorver o ferro inorgânico na forma reduzida (Fe+2), fazendo com que o Fe+3 tenha que sofrer redução para então ser absorvido.
O ferro inorgânico na forma de Fe+2, em condições fisiológicas normais, é rapidamente oxidado, podendo formar precipitados não-absorviveis, porém esse é tipo de ferro que nós somos capazes de absorver. Por este motivo faz-se necessário a redução do Fe+3 a Fe+2. Essa redução pode ser realizada de diversas formas, como pela ação do acido ascórbico dietético e baixo pH estomacal, mas a principal forma de redução é pela ação da ferro reductase duodenal, a Dcytb. Essa proteína tem a capacidade de transformar o Fe+3 em Fe+2, para que então a internalização do ferro inorgânico possa ser feita.
A importação do Fe+2 para dentro da célula será feita então pela proteína DMT-1, a qual transporta o Fe+2 para dentro da célula. Esse transportador, diferentemente do HCP, não é especifico, então outros metais divalentes (como o cádmio, zinco, cobre, entre outros)  podem competir com o ferro por este transportador, diminuindo a sua absorção.
O ferro absorvido passa então a fazer parte do pool lábil de ferro e ele entra na via comum de exportação. O ferro do pool lábil pode seguir dois caminhos. O primeiro deles é o qual o ferro do pool é armazenado na forma de ferritina. O segundo caminho é o qual esse ferro é transportado até a membrana basolateral do enterócito, onde ele é exportado para fora da célula pela ferroportina e ligado a transferrina (Tf), para então poder ser transportado para as outras células do corpo.
Para que a captação do ferro seja feita pelas outras células, elas possuem em sua superfície um receptor de transferrina (TfR). Existem três diferentes formas de transferrinas, que tem afinidades diferentes pelo transportador TfR: a Tf diférrica (ligada a 2 átomos de Fe) possui uma afinidade 4 vezes maior que a Tf monoférrica (liagada a somente um átomo de Fe) e 24 vezes maior afinidade do que a Apotransferrina (nao possui átomos de ferro ligados a ela). O receptor de tranferrina (TfR) é altamente específico e ele se complexa com a transferrina ligada ao ferro.