Aula 7 - Hemoglobina e Mioglobina

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Função de Proteínas:
Mioglobina e Hemoglobina
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Mioglobina e Hemoglobina
• Modelo clássico de função de proteínas
• Ligação e tranporte de oxigênio
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Oxigênio e o grupo heme 
• O Oxigênio é pouco solúvel em água; 
• Pouca capacidade de difusão;
• Oxigênio é transportado por um grupo prostético 
chamado heme que contém ferro.
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Grupo heme 
• Ligado a mioglobina e hemoglobina ( e outras proteínas, ex. 
Citocromos).
• Protoporfirina ligada a Fe+2
• Fe+2 possui 6 ligações coordenadas
• 1 histidina
• 1 Fe+2
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Mioglobina
• Proteína pequena (PM 16.700) encontrada no músculo
• Responsável pela cor vermelha do músculo.
• Possui 1 sítio de ligação ao O2
• Cadeia polipeptídica única de 153 aa, contendo 8 hélices (78 % 
dos resíduos de aa)
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Hemoglobina
• Presente nas hemácias (aproxim. 1/3 do seu peso).
• quatro cadeias polipeptídicas, 
duas α (com 141 aminoácidos) (α1 e α2) 
duas β (com 146 aminoácidos) (β1 e β2). 
• Cada cadeia possui estrutura terciária semelhante a mioglobina
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Mioglobina e Hemoglobina
• Mioglobina e cadeias α1 β1 e α2 β2 da hemoglobina também 
possuem semelhança na sequencia de aminoácidos 
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Hemoglobina
• Na estrutura quaternária da hemoglobina, as interações não 
covalentes são muito mais numerosas entre subunidades 
diferentes — α/β — do que entre subunidades iguais — α/α e β/β. 
dois dímeros, α1 β1 e α2 β2
• Interaçoes hidrofóbicas
• Ligaçoes de hidrogênio
• Pares iônicos
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Hemoglobina
• Cada subunidade da hemoglobina possui um grupo heme que se 
liga ao O2.
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• hemoglobina totalmente oxigenada:
quatro moléculas de O2 : oxi-hemoblobina
(oxi-Hb ou HbO2), 
hemoglobina sem oxigênio: 
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
Hemoglobina
• A ligação com oxigênio desencadeia alterações na conformação 
da hemoglobina
• Quando o oxigênio se liga ao heme de uma das subunidades, o ferro 
se desloca para o plano do anel
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Hemoglobina
• Ocorre o rompimento de várias ligações não covalentes nas 
interfaces α1 β2 e α2 β1 entre os dímeros
• ocorre um estreitamento da cavidade central entre as cadeias β.
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A ligação com O2 causa uma mudança estrutural 
• Hemoglobina possue 2 conformações que se ligam ao O2:
1. Estado T (tenso) – conformação predominante da 
deoxihemoglobina (possui mais interações iônicas);
2. Estado R (relaxado) - conformação predominante da 
oxihemoglobina
12Pares iônicos do estado T da Hb
A ligação com O2 é cooperativa 
• Hemoglobina possue 2 conformações que se ligam ao O2:
1. Estado T (tenso) – conformação predominante da 
deoxihemoglobina (possui mais interações iônicas);
2. Estado R (relaxado) - conformação predominante da 
oxihemoglobina
• Cooperatividade: a ligação da primeira molécula de O2 leva a 
alterações de conformação que facilitam a ligação das outras 
moléculas de O2
• A quarta molécula de O2 liga-se com afinidade 300 x > que a 
primeira
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A oxigenação de mioglobina e hemoglobina
• mioglobina - curva hiperbólica: um único sítio de ligação
• Hemoglobina- curva sigmoide: a ligação das moléculas de oxigênio 
aos quatro heme não é independente, e que o preenchimento de um 
heme aumenta a afinidade por oxigênio dos outros heme.
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A oxigenação da hemoglobina
• cooperatividade : proporciona uma resposta mais sensível 
a variações na concentração de oxigênio
• pO2 nos pulmões: 100 mmHg (ou 100 torr ou 13,3 kPa2) e 
a hemoglobina fica 98% saturada com oxigênio; 
• pO2 nos capilares que irrigam um músculo em atividade é 
cerca de 20 mmHg e a saturação da hemoglobina cai para 
até 33%, ou seja, ela libera 65% do oxigênio associado. 
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A oxigenação de mioglobina 
• A mioglobina seria um transportador bem menos eficiente, já que 
menos de 10% do seu oxigênio seria liberado nessas condições. 
• Mioglobina - reservatório de oxigênio nos músculos de mamíferos, 
onde é encontrada em abundância.
• O2 é transferido do sangue para o músculo, onde fica associado à 
mioglobina e pode ser utilizado pelas mitocôndrias das células 
musculares.
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As hemácias contêm um composto que diminui
a afinidade da hemoglobina por oxigênio
• 2,3-bisfosfoglicerato (BPG) 
• BPG ligado à hemoglobina”uma 
redução da sua afinidade por 
oxigênio,
• deslocamento para a direita na 
sua curva de saturação com 
oxigênio 
• Efeito alostérico heterotrópico
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Com BPG
2,3-bisfosfoglicerato (BPG) 
• O BPG liga-se fortemente à desoxi-Hb, que apresenta a cavidade 
entre as subunidades β suficientemente grande para alojá-lo -
estabiliza o estado T. 
• Esta cavidade é circundada por cadeias laterais de aminoácidos 
carregadas positivamente, que interagem com os grupos negativos 
do BPG.
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• Na oxi-Hb, a cavidade é menor o que 
dificulta a ligação do BPG. 
• 1 molécula de BPG por Hb
2,3-bisfosfoglicerato (BPG) e altitude 
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Sem BPG: curva sigmóide
Nível do mar: 5 mM BPG
Hb saturada na pO2 dos pulmões
Hb 60 % saturada nos tecidos
38 % liberado
Altitude sem adaptação: 5 mM BPG
Libera 30 % do oxigênio
Adaptado: 8 mM BPG diminui a afinidade
Libera 37 % do oxigênio
Longo prazo: aumento do número de eritrócitos e da quantidade de HB nos eritrócitos
Efeito a curto prazo
A ligação do oxigênio à hemoglobina
depende do pH: efeito Bohr
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Hb transporta H+ (40 % do total)
e CO2 (15-20 % total)
H+ e CO2 produtos do metabolismo celular
- dos tecidos para o pulmão
A afinidade da hemoglobina pelo oxigênio
diminui com a diminuição do pH
a ligação de H+ e CO2 é inversamente
proporcional a ligação de O2 na Hb.
Nos tecidos: alta concentração de H+ e CO2
que se ligam a Hb, a afinidade pelo O2 diminui e 
ele é liberado.
Nos pulmões a alta concentração de O2
promove a ligação de O2 a Hb, e liberação de 
CO2 para excreção.
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Exercícios aula Mioglobina e Hemoglobina
1) Qual é o efeito das seguintes mudanças sobre a afinidade da hemoglobina 
pelo oxigênio? 
(a) Redução no pH do plasma sanguíneo de 7,4 para 7,2. 
(b) Redução na pressão parcial de CO2 no pulmão de 6 kPa (segurar a 
respiração) para 2 kPa (respiração normal). 
(c) Aumento no nível de BPG de 5 mM (nível do mar) para 8 mM (grande 
altitude). 
2) Sob condições adequadas, a hemoglobina se dissocia em suas quatro 
subunidades. A subunidade α isolada se liga ao O2, mas a curva de saturação 
para o O2 é hiperbólica e não sigmoide. Além disso, a ligação do oxigênio à 
subunidade a não é afetada pela presença de H+, CO2 ou BPG. O que estas 
observaçoes indicam sobre a fonte de cooperatividade da hemoglobina?
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Exercícios aula Mioglobina e Hemoglobina
3) Estudos sobre o transporte de O2 em mamíferos prenhes mostram que as 
curvas de saturação do O2 do sangue fetal e do sangue materno são muito 
diferentes quando medidas sob as mesmas condições. Os eritrócitos fetais 
contêm uma variante estrutural da hemoglobina, HbF, que consiste em duas 
subunidades α e duas subunidades γ (a2g2), enquanto os eritrócitos maternos 
contêm HbA (a2b2).
(a) Interpretando o grafico ao lado, qual das hemoglobinas tem uma afinidade 
mais alta pelo O2 em condições fisiológicas, HbA ou HbF? Explique.
(b) Qual é o significado fisiológico das afinidades diferentes pelo O2?
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Exercícios aula Mioglobina e Hemoglobina
4) O gráfico mostra as curvas de saturação por oxigênio da mioglobina em pH 7,4 e da 
hemoglobina em diferentes valores de pH. Responda as seguintes questões interpretando 
o gráfico. 
a) Uma solução de hemoglobina, mantida sob pO2 de 30 mmHg, apresentava pH = 7,4. 
Em experimentos separados, foi adicionado HCl ou NaOH à solução, até que osvalores de pH fossem, respectivamente, 7,2 e 7,6. Interprete o gráfico e responda em 
qual dos experimentos houve liberação de O2 pela hemoglobina.
b) Uma solução de hemoglobina a pH 7,4 estava submetida a pO2 de 100 mmHg. Que 
fenômeno deve ocorrer com a hemoglobina se a pO2 baixar para 40 mmHg? E com a 
mioglobina?
c) O pH plasmático nos alvéolos pulmonares 
(pO2 = 100 mmHg) é 7,4 e nos tecidos (pO2 
= 40 mmHg), 7,2. Que fenômeno deve 
ocorrer com a hemoglobina nos pulmões e 
nos tecidos?
d) A mioglobina doa ou recebe oxigênio da 
hemoglobina? Explique baseado no gráfico.
e) O que aconteceria se houvesse 
mioglobina nas hemácias e hemoglobina no 
músculo?