Hemoglobina: Estrutura e Funções

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Hemoglobina - Hb
Hemoglobina – Hb
- proteína globular, estrutura quaternária, possui 4 sub-unidades : 2α e 2β;
- cada subunidade está ligada a um grupo prostético heme que é uma porfirina fixadora de ferro;
- o grupo heme em cada subunidade está dentro de uma cavidade hidrofóbica delimitada por aminoácidos apolares e este ambiente apolar torna possível a ligação com o oxigênio:
Observe:
Hb sem O2 – sangue venoso – azulado
Hb ligada ao O2 – sangue arterial – avermelhado
Oxiemoglobina (Oxi-Hb): Hb totalmente oxigenada pode ter até 4 moléculas de O2
Desoxiemoglobina (Desoxi-Hb): Hb desprovida de oxigênio
Fatores que interferem na ligação com oxigênio:
- As hemácias contêm um composto que diminui a afinidade da Hb por O2;
- A afinidade da Hb pelo O2 diminui na presença de altos níveis de 2,3-bifosfoglicerato (BPG), um composto sintetizado a partir de 1,3-bifosfoglicerato, um intermediário da glicólise;
- O BPG liga-se preferencialmente à desoxi-Hb pois esta apresenta uma cavidade entre as subunidades β com espaço suficiente para recebê-lo, nesta cavidade há radicais com carga + que interagem com os grupos negativos do BPG;
- Na Oxi-Hb, a cavidade é menor, o que dificulta a ligação do BPG;
- Quando Hb está ligada ao BPG não permite que o O2 ligue, ocorre um predomínio na forma desoxigenada, ou seja, a Hb sem O2 fica disponível por maior tempo e assim ocorre um decréscimo na afinidade pelo O2 resultando em baixas pressões de O2
             P O2 baixa (tecidos)                                                       P O2 alta (pulmões)
               HbO2  Hb + O2                                                                                   HbBPG  Hb + BPG
       _____________________                                                _____________________
       HbO2 + BPG  HbBPG + O2                                                            O2 + HbBPG  BPG + Hb O2
- O nível de BPG nas hemácias aumenta de acordo com hipóxia tissular, em anemias e em altas altitudes;
- A afinidade da Hb com o O2 também diminui com o aumento da temperatura (37-41°C)
- A relação da temperatura e afinidade da Hb por O2 tem importância fisiológica, pois permite a disponibilidade de O2, ou seja, O2 livre quando é alta a demanda de energia devido ao aumento do metabolismo celular e consequentemente da temperatura como ocorre na febre e contração muscular intensa.
A ligação do O2 a Hb depende do pH – Efeito Bohr:
- Para cada valor de PO2 a afinidade da Hb pelo O2 varia com o pH.
- Os íons H+ (como acontece com o BPG) ligam-se preferencialmente a desoxi-Hb, isto ressalta que a desoxi-Hb age como uma base de Bronsted mais forte que a forma oxigenada;
- Esta diferença no comportamento ácido-base é conseqüência da movimentação das subunidades da Hb devido a associação/dissociação de O2, alterando também valores de pKa;
- Alteração importante: Ocorre em dois resíduos de aminoácidos da subunidades β “His 146” e “Asp 94”, quando temos a desoxi-Hb estes resíduos ficam mais próximos do que eram na Oxi-Hb. Esta aproximação promove uma ligação iônica entre a carboxila (-) do Asp 94 e o grupo imidazólico (+) da His 146:
- esta interação iônica estabiliza a forma positiva da His 146, tornando mais difícil a dissociação, o valor do pKa do grupo imidazólico passa de 6,5 a 8,0, ou seja, uma base de Bronsted mais forte ficando protonada no ph do sangue venoso 7,2
- quando a Hb é oxigenada ocore o distanciamento ente His 146 e Asp 94, o valor do pKa da His 146 cai pra 6,5, ou seja, agora um ácido de Bronsted mais forte no pH do sangue arterial 7,4 e fica desprotonada.
Ligação da hemoglobina com o monóxido de carbono:
Para cada molécula de Hb existem 4 átomos de íon ferroso(Fe2+). Portanto cada molécula de Hb liga até 4 moléculas de oxigênio.  
CO = monóxido de carbono
CO2 = dióxido de carbono
O ambiente que proporciona o tipo de ligação, se há predomínio de oxigênio a Hb se ligará, da mesma forma que havendo mais CO se ligará também. O CO tem afinidade em torno de 200-250X maior pela Hb que o oxigênio.
Ao sítio de ligação do Fe com o oxigênio também podem ligar outras duas pequenas moléculas: CO e H2S , mas estas duas com afinidade ainda maior que o oxigênio.