Transporte de Gases (O2 e CO2)

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Fisiologia Geral Profa Juliana do Valle 
TRANSPORTE DE GASES (OXIGÊNIO E GÁS CARBÔNICO) NO ORGANISMO 
 
As trocas gasosas são fundamentais para a 
sobrevivência dos organismos vivos e adaptações no 
sistema respiratório visam favorecer esse processo. 
Em humanos e outros mamíferos, por exemplo, a 
moléculas de oxigênio e gás carbônico são trocadas 
entre o ar ambiente e o sangue, de forma passiva 
(difusão). 
 
Os gases deslocam-se pelo organismo transportados 
por um fluido circulante (sangue ou hemolinfa), que 
geralmente contém pigmentos respiratórios que 
tornam o transporte mais eficiente. Os pigmentos 
respiratórios são moléculas complexas, formadas por 
proteínas e íons metálicos, que lhes confere uma cor 
característica. Tais moléculas ligam-se aos gases 
para transporta-los e são consideradas boas 
transportadoras, pois se ligam a ele quando a 
quantidade do gás for elevada e se desprendem 
rapidamente se a quantidade do gás for baixa. 
 
Entre os vários pigmentos conhecidos, a 
hemoglobina (Hb) é a mais comum e a melhor 
estudada. Este é o pigmento típico dos vertebrados, 
embora possam ocorrer em anelídeos, nematóides, 
moluscos e artrópodes. Nos invertebrados, a Hb 
encontra-se dispersa no plasma, enquanto nos 
vertebrados se localiza nos glóbulos vermelhos 
(eritrócitos). Nos mamíferos os eritrócitos são células 
anucleadas e acredita-se que essas células percam 
o núcleo para poderem acomodar maior volume de 
pigmento respiratório. 
 
 
Eritrócitos de rã. 
 
Hemoglobina é um termo que corresponde a 
uma classe de moléculas que têm em comum um 
grupo heme (ferroporfirina) ligado a uma porção 
protéica designada globina, diferente para cada 
espécie. 
 
A Hb humana apresenta quatro cadeias 
peptídicas, duas alfa e duas beta, ligadas a grupos 
heme. O oxigênio ou o dióxido de carbono podem se 
ligar ao grupo heme. Assim, cada molécula pode 
transportar quatro moléculas de oxigénio. 
 
 
Eritrócitos de mamíferos 
 
 
 
Representação do grupo Heme da hemoglobina 
 
 
 A Hb humana tem grande afinidade por 
monóxido de carbono (cerca de 200 vezes superior á 
afinidade para o oxigênio), o que torna este gás 
muito perigoso, mesmo em baixas concentrações. A 
Hb saturada de monóxido de carbono designa-se 
carboxiemoglobina. 
 
 
Representação da molécula de Hb 
 
 
Fisiologia Geral Profa Juliana do Valle 
Há outros pigmentos respiratórios que podem diferir 
da Hb pelo metal, pelas cadeias polipeptídicas etc. 
Ex.: 
 
Mioglobina: encontrada no tecido muscular de 
vertebrados, incluindo humanos, confere coloração 
vermelho escuro a esse tecido. Tem estrutura 
semelhante à Hb, mas possui uma única cadeia 
polipeptídica. 
 
Hemocianina: segunda proteína transportadora de 
oxigênio mais comum na natureza é encontrada no 
sangue de muitos artrópodes e moluscos. Ao invés 
de ferro, contem íons cobre o que confere coloração 
azul quando ligada a oxigênio. 
 
Transporte de Oxigênio: 
 
O oxigênio é transportado pelo sangue sob duas 
formas: 
• dissolvido no plasma – o O2 é pouco solúvel 
na água, portanto, apenas cerca de 2% são 
transportados por esta via; 
• combinado com a hemoglobina – nos 
glóbulos vermelhos existem 280 milhões de 
moléculas de hemoglobina, cada uma 
podendo transportar quatro O2, ou seja 
cerca de 98% deste gás é transportado pela 
Hb até ás células. A ligação da primeira 
molécula de O2 á hemoglobina altera a sua 
conformação, facilitando a ligação das 
seguintes, ou seja, aumentando a sua 
afinidade para o O2. O mesmo acontece 
com a liberação de uma molécula de O2 que 
acelera a liberação das restantes. Por este 
motivo, a Hb é um transportador tão 
eficiente. 
 
Quando o O2 está ligado a Hb ela passa a 
ser chamada de oxiemoglobina (HbO2) e quando 
este está ausente designa-se desoxiemoglobina ou 
hemoglobina reduzida. 
 
A formação de oxiemoglobina pode ser 
representada pela reação a seguir. Como essa 
reação produz íons hidrogênio ela pode ser afetada 
pelo pH do sangue. 
 
 
HbH+ + O2 ↔ HbO2 + H+ 
 
A) Se o pH do sangue ficar mais baixo do que o 
normal (ácido) o excesso de íons H+ no sangue 
forçará um deslocamento da reação acima para a 
esquerda. promovendo mais dissociação do que 
formação de HbO2. Dessa forma, o fornecimento de 
O2 para as células poderá ser prejudicado, já que 
uma quantidade menor de HbO2 será formada. 
 
B) Se o pH do sangue ficar mais alto do que o 
normal (alcalino) a redução nos níveis de íons H+ no 
sangue forçará o deslocamento da reação acima 
para a direita, favorecendo a ligação de O2 com Hb 
e prejudicando a liberação de O2 das moléculas de 
Hb. Isso também prejudica o fornecimento de O2 
para as células, pois durante trocas gasosas nos 
tecidos o O2 terá dificuldade em se desprender da 
Hb. 
 
Transporte do dióxido de carbono: 
 
O CO2 pode ser transportado no sangue de três 
modos principais: 
 
• dissolvido no plasma – devido à baixa 
solubilidade em água deste gás, apenas 8% 
são transportados por esta via; 
 
• combinado com a hemoglobina – uma 
percentagem relativamente baixa, cerca de 
11%, deste gás reage com a hemoglobina, 
formando a carbaminoemoglobina (HbCO2); 
 
• como íon bicarbonato (HCO3-) – a maioria 
das moléculas deslocam-se como este íon, 
cerca de 81%. Naturalmente este processo 
de reação com a água é lento, mas pode ser 
acelerado pela enzima dos glóbulos 
vermelhos anidrase carbônica. Quando a 
pCO2 é elevado, como nos tecidos, a reação 
produz ácido carbônico (H2CO3), que se 
ioniza em HCO3-. Após a sua rápida 
formação no interior dos glóbulos vermelhos, 
o íon difunde-se para o plasma, onde é 
transportado até aos pulmões. Aí as reações 
são revertidas e o CO2 é libertado para os 
alvéolos. 
 
A forma mais comum de transportar CO2 pode 
ser representada pela reação química abaixo. 
 
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+ 
 
Como essa reação é uma grande produtora de íons 
H+ ela pode afetar o pH do sangue. 
 
Quando, por algum motivo, há uma elevação dos 
níveis de CO2 no organismo, há formação de mais 
íons H+ do que o normal. O acúmulo de íons H+ 
reduz o pH do sangue tornando-o ácido (acidose). A 
acidose pode inclusive afetar o transporte do O2. 
(ver A). 
 
Quando, por algum motivo, há uma redução dos 
níveis de CO2 no organismo, há formação de menos 
íons H+ do que o normal. A redução de íons H+ 
eleva o pH do sangue tornando-o alcalino (alcalose). 
A alcalose pode inclusive afetar o transporte do O2. 
(ver B).