Transporte de Oxigênio em Mamíferos

Prévia do material em texto

Your Logo
TRANSPORTE DE OXIGÊNIO
 SEMINÁRIO DE BIOQUÍMICA
 Universidade Federal de Campina Grande
 Centro de Formação de Professores – CFP
 Unidade Acadêmica de Ciências da Vida
 Curso de Graduação em Medicina
 
  Page *
DISCENTES
Djanino Fernandes
Eduardo Matheus
Emerson Tiago
Josinaldo
Mauro Henrique
Zildete Vieira
Docente: Eder Almeida Freire
Módulo: Princípios Físicos e Químicos dos Ser Humano
  Page *
ASPECTOS INTRODUTÓRIOS
 Nos mamíferos as proteínas responsáveis pelo transporte e armazenamento de O2 são; Hemoglobina e Mioglobina.
 A Mioglobina se encontra principalmente nos músculos estriados esqueléticos, servindo de para armazenar O2.
 Encontramos a hemoglobina nos eritrócitos, ela é responsável pelo transporte de O2 dos pulmões para todos os outros tecidos.
  Page *
ESTRUTURA DO GRUMO HEME
O grupo heme é uma molécula ligante de O₂ comum as hemoglobinas e mioglobinas.
A coloração púrpura-avermelhada é conferida as globinas pelo grupo heme.
Dentro da bolsa hidrofóbica criada pela globina o grupo heme fica protegido minimizando a oxidação.
Quando oxidado o grupo heme não mais reage reversivelmente com o oxigênio.
  Page *
ESTRUTURA DO GRUMO HEME
Grupo Heme composto por uma molécula anelada de porfirina e o ferro em sua região central
  Page *
ESTRUTURA DO GRUMO HEME
Estrutura do grupo heme com o oxigênio aderido
  Page *
ESTRUTURA DO GRUMO HEME
Através das porções polares e apolares dos aminoácidos que estão na superfície externa dos polipeptídeos globina, forma-se a bolsa hidrofóbica que protege gruo heme da oxidação.
  Page *
FUNÇÃO DAS HISTIDINAS
 A histidina proximal tem a função de proteger o Ferro da oxidação.
 Histidina distal, fornece uma limitação geométrica importante ao sexto sítio, o alinhamento do grupo heme e da histidina distal permite que o O2 se ligue favoravelmente ao ao átomo Fe2+. 
  Page *
CARACTERÍSTICAS DAS GLOBINAS
 As globinas são formadas por uma cadeia de aproximadamente 150 aminoácidos.
 A estrutura secundaria da globina apresenta uma alta proporção de alfas hélices: mais de 75% dos aminoácidos estão ligados a 8 segmentos helicoidais, contendo de poucos a muitos resíduos (entre 6 e 28).
 As α-hélices estão organizadas em uma estrutura terciária globular, firmemente arranjada e aproximadamente esférica.
 Alta solubilidade provocada pela presença de aminoácidos polares em quase toda a superfície externa das globinas.
  Page *
  Page *
MIOGLOBINA E HEMOGLOBINA
São as moléculas responsáveis pelo transporte de grande parte do oxigênio para os tecidos do corpo.
  Page *
MIOGLOBINA (Mb)
Localiza-se no citosol das células musculares;
Proteína globular solúvel formada por uma única cadeia polipeptídica com 151 resíduos;
  Page *
MIOGLOBINA (Mb)
Facilitam a difusão de oxigênio dos capilares para as mitocôndrias celulares;
Possui um único sítio de ligação com o oxigênio;
Reação:
  Page *
HEMOGLOBINA (Hb)
Formado por duas subunidades (141 resíduos) α-globulina e duas β-globulinas (146 resíduos);
É considerado um dímero de heterodímeros; 
Principal proteína transportadora de oxigênio
Localizada nos eritrócitos do sangue
Proteína alostérica 
  Page *
INTERAÇÕES DA Hb COM OXIGÊNIO
Hb liga-se a até 4 moléculas de Oxigênio;
Efeito cooperativo da Hb
A ligação de um oxigênio ao Hb estimula a ligação de outra molécula a mesma;
Torna o transporte de O2 mais eficiente;
  Page *
CURVA DE SATURAÇÃO DO OXIGÊNIO
O coeficiente de Hill(n);
n(Mb) = 1;
n(Hb) = 2,7;
P50 = pressão na qual metade dos sítios de ligação para o oxigênio estão ocupados;
  Page *
CURVA DE SATURAÇÃO DO OXIGÊNIO
Equações:
 Curva Hiperbólica (Mb):
 Curva Sigmóide (Hb):
  Page *
Mudanças na estrutura do grupo heme: 
 Hélice da histidina proximal alteram suas posições
Mudanças na estrutura quaternária:
 Heterodímero αβ gira ≈ 15º
 Rotação em direção ao centro da molécula
 Estreitamento da fenda entre as subunidades β
Conformações Quaternárias
 Estado T: interações (pontes de hidrogênio e interações eletrostáticas) mais fortes (↑ estabilidade) → ↓ afinidade pelo O2
 Estado R: interações entre os heterodímeros mais fracas (↑instabilidade) → ↑ afinidade pelo O2
 → Ligação O2 – subunidade de hemoglobina (T) → mudança de conformação (destruição e formação de ligações) para o estado R.
Hb DESOXIGENADA E OXIGENADA
  Page *
  Page *
  Page *
Hb DESOXIGENADA E OXIGENADA
  Page *
  Page *
Proteínas Alostéricas
 Definição
 Efetores alostéricos e Moduladores
 Interações
- Homotrópica
- Heterotrópica
Allos – outro
Stereos – sólido / forma
  Page *
MODELOS DE LIGAÇÃO COOPERATIVA
a) Modelo da assimetria ajustada (“tudo-ou-nada”) b) Modelo sequencial
  Page *
EFEITO BOHR
- Diminuição da afinidade da Hb (no estado T)
- Efeito alostérico negativo do H+
- Pulmões: alta PO2 → saturação → dissociação de prótons → estabilização do estado R → oxigenação da hemoglobina
 
- Leitos capilares: produção de ácidos → menor ph → Hb oxigenada ganha H+ → protonação inibe a ligação do O2 → passando para o estado T (menor afinidade) → liberação do O2 nos tecidos metabolicamente ativos
  Page *
EFEITO BOHR
  Page *
EFEITO DO CO2
Oxidação mitocondrial → liberação de CO2 e H+
Efeito alostérico negativo do CO2 (nos capilares)
→ pequena parte reage com a HbO2 → diminuição da afinidade → liberação do O2 → formação da carboemoglobina:
Hb – NH2 + CO2 → Hb – NH – COO- + H+
→ parte na presença de anidrase carbônica (eritrócitos):
CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3-
Retorno aos pulmões:
Baixa PCO2 → carbaminação no sentido inverso → ligação O2 é favorecida
  Page *
EFEITO DO CO2
  Page *
EFEITO DA TEMPERATURA
Oxigênio se ligando ao grupo heme → processo exotérmico
Aumento de Temperatura diminui a afinidade pelo oxigênio
Aplicação na atividade muscular
  Page *
EFEITO DO 2,3-BIFOSFOGLICERATO
glicólise
glicose
1,3-DPG
3-fosfo-
glicerato
lactato
.
.
.
.
.
.
.
2,3-BIFOSFOGLICERATO
 ( 2,3-DPG)
H2O
PO4-2
SÍNTESE DO 2,3-DPG
  Page *
EFEITO DO 2,3-BIFOSFOGLICERATO
  Page *
  Page *
EFEITO DO 2,3-BIFOSFOGLICERATO
  Page *
  Page *
  Page *
a) Ligação do 2,3-DPG à desoxihemoglobina
 Hb + 2,3-DPG Hb-2,3-DPG + O2
 oxihemoglobina desoxihemoglobina
  Page *
SANGUE ARTIFICIAL
Vantagens:
 Disponibilidade;
 Fácil armazenamento;
 Compatível com todos os tipo sanguíneos;
 Não apresenta riscos de contaminação.
Produtos investigados:
Carreadores de Oxigênio à base de Hb;
Hb encapsulada em lipossomos;
Emulsões de perfluorocarbono.
Carreadores de oxigênio livre de células (CAOLC)
  Page *
1. CARREADORES DE OXIGÊNIO A BASE DE Hb: formas polimerizadas de Hb
Vantagens:
 Estabilidade por longos períodos;
 Imunogenicidade mínima.
Ex.: Hb bovina polimerizada com glutaraldeído e Hb humana com ligação cruzada com a diaspirina.
  Page *
  Page *
2. Hb ENCAPSULADA EM LIPOSSOMO
Vantagens:
 Permite a produção de solução com alta concentração de Hb;
 Introdução de outros constituintes como catalase e superóxido-dismutase;
 Desvantagens:
 Nefrotoxicidade
 Toxicidade cardíaca 
 Vasoconstricção e geração de radicais livres
  Page *
3. PERFLUOROCARBONOS (PFCs)
  Page *
DELEÇÃO DO GENE PARA MIOGLOBINA
MECANISMOS COMPENSATÓRIOS:
Aumento da densidade capilar;
Fluxo coronário mais rápido;
Transição para miofibras de contração rápida;
Concentração elevadade HB.
  Page *
VARIANTES NORMAIS DA HEMOGLOBINA
95% Hba α2β2
2 – 3% Hba2 α2δ2
1 % HbF α-GLOBINA E γ-GLOBINA
  Page *
  Page *
DOENÇA AGUDA DA MONTANHA
  Page *
DOENÇA AGUDA DA MONTANHA
Conceito: é uma doença caracterizada pela hipóxia dos tecidos
Sintomas:
 Taquicardia
 Cefaleia
 Náuseas
 Dificuldades respiratórias
 Anorexia e distúrbios do sono
  Page *
METEMOGLOBINEMIA ADQUIRIDA (TÓXICA)
Conceito: é uma doença causada pela oxidação do ferro da hemoglobina, devido a agentes metemoglobinizantes
Sintomas:
 Cianose
 Dificuldades para respirar
 Episódios de convulsão
 Vômitos
  Page *
HIPERVENTILAÇÃO ALVEOLAR
Conceito: é um padrão de respiração rápida, profunda e prolongada que leva à alcalose pulmonar.
Sintomas:
 Vertigem
 Dormência
 Espasmos musculares
 Câimbras
  Page *
ENVENENAMENTO POR CO
Conceito: O monóxido de carbono (CO) é um gás incolor, insípido e não irritante, subproduto da combustão incompleta de combustíveis orgânicos.
Sintomas:
 Dores de cabeça
 Tontura
 Náuseas
 Fraqueza
 Confusão
 Pele rosada
→ A ligação do CO com a hemoglobina
é reversível.
Carboxiemoglobina
  Page *
ENVENENAMENTO POR CO2
 DEFINIÇÃO: É um gás incolor, denso,subproduto da combustão completa.
 
 SINTOMAS:
Asfixia
Náusea;
Inconsciência;
Hiperventilação;
  Page *
TERAPIA COM O2 HIPERBÁRICO
 No tratamento do envenenamento por CO e CO2
DEFINIÇÃO: É um tratamento em que o paciente respira oxigênio 100% puro em uma câmara com pressão maior que a pressão ao nível do mar.
  Page *
TERAPIA COM O2 HIPERBÁRICO
  Page *
TERAPIA POR O2 HIPERBÁRICO
→ A inalação de oxigênio irá acelerar a dissociação do CO da hemoglobina assim como fornecer oxigenação tecidual elevada.
→ Oxigênio Hiperbárico (OHB) causa dissociação da carboxiemoglobina em uma velocidade maior;
  Page *
OXIMETRIA DE PULSO
DEFINIÇÃO: É um método utilizado para monitorar a saturação de oxigênio da hemoglobina arterial. É realizado em anestesias, em unidades intensivas e neonatais.
  Page *
OXIMETRIA DE PULSO
VANTAGENS:
Fácil de ser aferida;
Correlaciona-se bem com as medidas de saturação da hemoglobina;
Indica adequado suprimento de O2 aos tecidos.
  Page *
ANEMIA
Caracterizada pela diminuição do hematócrito (<37%) ou da [Hb] (< 120g/L)
Causas: perda de sangue, hemólise excessiva e/ou eritropoese deficiente.
Exemplos: ferropriva, perniciosa e falciforme.
  Page *
  Page *
Tratamento com Eritropoietina (EPO)
  Page *
ANEMIA FALCIFORME
Anormalidade estrutural hereditária no polipepitídeo β-globina. 
Os eritrócitos estão em menor número e anormais (falciformes).
  Page *
ANEMIA FALCIFORME
A HbS(hemoglobina falciforme) quando desoxigenada torna-se menos solúvel e forma polímeros que se reúnem em fibras tubulosas. Essas fibras são responsáveis pela deformação falciforme dos eritrócitos.
  Page *
HbS alterada é resultante da substituição de um aminoácido glutamato por um aminoácido valina na posição 6 das duas cadeias β .
  Page *
A substituição de glutamato por valina cria um ponto hidrofóbico que é responsável pela associação anormal de desoxiemoglobina, formando longos aglomerados fibrosos.
  Page *
Sintomas:
Episódios intermitentes de crises hemolíticas e vaso-oclusivas.
Comprometimento do crescimento.
Aumento da suscetibilidade a infecções e danos múltiplos em órgãos.
  Page *
TRATAMENTO ANALGÉSICO DAS CRISES VASO-OCLUSIVAS
 A crise vaso-oclusiva é o problema mais comum em indivíduos com anemia falciforme.
 Origem
 Tratamento:
 → Anti-inflamatórios
 → Analgésicos
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*