Hemoglobina: Estrutura e Funções

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HEMOGLOBINA
Estrutura
Composta por 4 cadeias proteicas: alfa 1, beta 1, alfa 2 e beta 2. Cada uma delas possui um grupo prostético heme.
Heme: 
protoporfirina IX (conjunto de anéis pirrólicos), 
um íon de ferro ferroso (Fe2+), e 
uma histidina 87. 
O ferro se liga a 4 átomos de nitrogênio dos anéis, à histidina e ao oxigênio quando presente (oxiemoglobina).
Ligação a O2
Quando o oxigênio se liga ao ferro, o ferro passa a ficar no mesmo plano dos anéis, e sobe também o resíduo de histidina ao qual ele está ligado. Portanto, ocorre uma mudança conformacional em toda a subunidade (e nas outras subunidades também).
Cooperatividade
A mudança conformacional em uma subunidade aumenta a afinidade das outras subunidades pelo oxigênio. Esse fenômeno chama-se cooperatividade.
O gráfico que representa a cooperatividade é sigmoide, e demonstra que a partir de um oxigênio ligado, a ligação dos subsequentes se torna mais fácil:
Fatores que interferem na ligação com o O2
Temperatura: o aumento da temperatura diminui a afinidade com o oxigênio, fazendo com que a hemoglobina libere-o para os tecidos;
Febre.
Contração muscular a atividade muscular aumenta localmente a temperatura, o que faz com que a Hb libere mais facilmente oxigênio para os músculos.
2,3-bisfosfoglicerato: é uma substância originada do 1,3-bisfosfoglicerato (intermediário da glicólise). Ele é o principal responsável pelo desligamento de O2 pela hemoglobina. A importância do BPG no desligamento da Hb ao oxigênio se dá para a correta oxigenação dos tecidos.
O BPG é encontrado na hemácia e sua ligação à Hb diminui a afinidade dela por oxigênio. A nível pulmonar, a pO2 local é muito alta, então, independentemente da presença do BPG, a hemoglobina é capaz de se ligar ao oxigênio pela grande disponibilidade do mesmo.
A ligação da hemoglobina ao oxigênio cria uma conformação pouco adequada para a ligação do BPG. O BPG se liga a regiões terminais positivas dos aminoácidos que se localizam na cavidade entre as subunidades beta.
Na oxi-Hb essa cavidade é diminuída pela ligação ao oxigênio, no entanto, na desoxi-Hb, a cavidade tem tamanho suficiente para comportá-lo. Por esse motivo, o BPG está associado a altos níveis de desoxi-Hb.
O gráfico que representa a ação do BPG sobre a afinidade da Hb pelo oxigênio é representada da seguinte forma:
Obs.: Aumento nos níveis de BPG:
Hipóxia tecidual prolongada: ocorre em problemas respiratórios, anemia (deficiência de ferro fragiliza a oxigenação tecidual por baixa Hb útil), permanência em grandes altitudes (baixa pressão de O2).
pH e pCO2 (efeito Bohr): em tecidos metabolicamente ativos, há um aumento no consumo de oxigênio e consequente alta liberação de CO2.
O CO2 é liberado no sangue na forma de bicarbonato e íons H+ (via formação de ácido carbônico). Portanto, o meio celular fica mais ácido. A desoxiemoglobina em meio ácido se liga ao H+.
[explicado melhor no sistema-tampão]
Hemoglobina fetal
Estrutura diferente, com duas subunidades alfa e duas subunidades gama. As diferenças se referem a:
Menor afinidade por 2,3-BPG – o que faz com que ela tenha maior afinidade por O2 por ser menos afetada por ele;
Isso ocorre pois a hemoglobina fetal precisa obter o O2 a partir da hemoglobina A (oxigenação do feto).
Hemoglobinopatias
Anemia falciforme: mutação pontual de um aminoácido hidrofílico (glutamato) por um hidrofóbico (valina), formando a hemoglobina S.
Ocorre interações hidrofóbicas entre diferentes HbS, formando-se um polímero fibroso de hemoglobina. 
Além de não ser funcional, ele deforma a hemoglobina, o que impede que ela passe pelos capilares. Dessa forma, há acúmulo de hemácias que possuem uma meia-vida muito curta (12 minutos, em comparação com os 3 meses da HbA).
A mutação em heterozigose oferece resistência dos indivíduos à malária, e é discutido se isso pode ter tido uma função evolutiva. 
 Talassemias: nas talassemias, há uma produção exagerada de uma das subunidades da hemoglobina. A talassemia recebe nome baseada na subunidade que é produzida (talassemia alfa, talassemia beta).
Hemoglobina Glicada HbA1c: A hemoglobina glicada trata-se de uma hemoglobina associada à glicose por processo não enzimático. Ela funciona como um “histórico” da saúde da pessoa, pois caso ela seja encontrada em altos níveis, significa que a pessoa já está com hiperglicemia há pelo menos alguns meses.
Tabela de hemoglobina glicada em relação ao diabetes
Alta afinidade por O2
Resposta atenuada ao BPG
Hipóxia celular
Microangiopatia diabética