AULA 6 - EFEITO BOHR

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Hemoglobina/Transporte de gases 
 Efeito Bohr
Característica
A hemoglobina está ligada a uma importante propriedade - fundamental para o bom funcionamento do organismo - o tamponamento, que consiste, em linhas gerais, na manutenção da faixa de pH do sangue, impedindo que ele fique muito ácido ou muito básico (o sangue humano deve sempre ficar na faixa de pH entre 7,35 a 7,45).
Em sistemas vivos, o ambiente que é afetado para a alteração da afinidade da hemoglobina corresponde ao pH intraerItrocitário.
Transporte de O2
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 (Hb).
Transporte de O2 - Via Hb
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 as células. 
O ferro ligado ao heme está no estado de oxidação ferroso (Fe2+) ou férrico (Fe3+), sendo somente no estado Fe2+ que é capaz de se ligar ao O2.
Fe2+ pode realizar duas ligações adicionais, uma em cada lado do plano do heme. Esses sítios de ligação são denominados quinto e sexto sítios de coordenação.
Transporte de O2 - Via Hb
A ligação da primeira molécula de O2 à 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 oxihemoglobina (HbO2) e quando este está ausente designa-se desoxihemoglobina ou hemoglobina reduzida.
Adendo
Na mioglobina, também temos a mesma classificação, com a ligação no quinto sítio ligado a uma histidina da proteína, designada histidina proximal e o O2 se ligando no sexto sítio.
 Estado Tenso 						Estado Relaxado
A hemoglobina liga-se ao O2 de modo cooperativo
Modo cooperativo:
A ligação de O2 a um sítio dentro do tetrâmero de hemoglobina aumenta a probabilidade de ligação do oxigênio aos sítios remanescentes.
A liberação de O2 de um grupo heme facilita a saída de O2 dos outros.
Importante
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 carboxihemoglobina. 
Esclarecimento hemoglobínico
No início do século XX, o médico dinamarquês Christian Bohr fez experimentos com a hemoglobina isolada e notou que esta proteína perdia sua capacidade de reter oxigênio ao reduzir o pH do ambiente onde está inserida. 
Esta afirmativa levou a demonstrar que a Hb libera oxigênio mais facilmente no sangue próximo a tecidos que o tornem mais ácido. 
Posteriormente, o escocês John Haldane estudou o efeito do aumento do nível de gás carbônico e demonstrou que o aumento deste gás reduzia a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio e vice-versa.
O pH e a interação com a Hemoglobina
Praticamente todas as células, a fim de obter energia, fazem uma sequência de processos que tem, como um de seus subprodutos, o gás carbônico (CO2). Este gás pode passar facilmente para a corrente sanguínea e se combinar com a água, formando o ácido carbônico, e depois se dissociando em íons bicarbonato (HCO3–) e hidrogênio (H+), de acordo com esta equação química
O pH e a interação com a Hemoglobina
Esta reação é reversível e ocorre naturalmente. Entretanto, sua velocidade impossibilitaria a manutenção dos processos metabólicos e, portanto, seria incompatível com a vida. 
Por isso, existe, dentro dos eritrócitos, uma enzima chamada anidrase carbônica, que tem a função de combinar a molécula de água com o CO2 de forma mais acelerada, sendo então compatível com o metabolismo humano. 
Com essa aceleração, a concentração de H+ aumenta de forma significativa e, consequentemente, reduz o pH dentro do eritrócito. Essa enzima também possui função reversa, isto é, é capaz de reverter essa reação de síntese de ácido carbônico, o que será fundamental mais à frente.
Efeito Bohr
Efeito de Bohr é um fenômeno 
que descreve a tendência da 
hemoglobina a perder afinidade 
pelo oxigênio em ambientes mais ácidos 
(e a ganhar em ambientes mais alcalinos). 
Este efeito é mais bem observado
 no sangue na circulação próxima 
aos tecidos não-alveolares, longe
 das trocas de gases dos pulmões.
Efeito Bohr
Íons H+ e o CO2 promovem a liberação de O2.
A afinidade da hemoglobina pelo O2 reduz à medida que o pH diminui a partir do valor de 7,4.
Em consequência, à medida que a hemoglobina se move para uma região de pH menor, a sua tendência a liberar o oxigênio aumenta.
 
O Efeito Bohr nos Tecidos
Com o aumento de sua concentração, o H+ começa a interagir com as proteínas da hemoglobina. Em específico, um H+ se liga com um aminoácido chamado histidina das hemoglobinas. Essa interação altera a maneira que a proteína se organiza e enfraquece a interação do grupo heme com o oxigênio, numa propriedade conhecida como efeito alostérico.
Esse enfraquecimento da interação facilita a liberação do oxigênio que será captado pelas células próximas à corrente sanguínea. Inclusive, este processo regula também que tecidos receberão maior aporte de oxigênio, já que será proporcional à quantidade de CO2 produzido.
Efeito Bohr
Efeito Bohr - Tamponamento
Efeito de Haldane
O Efeito de Haldane, por sua vez, 
define-se como o fenômeno onde 
a hemoglobina tende a perder
 afinidade pelo gás carbônico 
quando há alta concentração de oxigênio 
no sangue (e vice-versa). Este efeito 
é mais bem observado nos tecidos 
alveolares, onde há a troca de gases e, 
portanto, o suprimento de oxigênio
 é renovado.
O Efeito Haldane nos pulmões
O CO2, para ser retirado da circulação, é levado até os pulmões. Mas, como está em sua maior parte, na forma de HCO3–, dissolvido no sangue; outra parte se combina aos grupos heme da hemoglobina e é carreado da mesma forma que o oxigênio.
Ao chegar nos pulmões, mais especificamente nos alvéolos, o cenário é bem diferente do encontrado nos outros tecidos. A concentração de oxigênio é muito maior e sua afinidade pela hemoglobina também supera a do CO2. Isso faz com que o CO2 carreado na hemoglobina seja liberado e expirado nas trocas gasosas.
 A diminuição da concentração desta molécula no sangue mexe com o equilíbrio químico, forçando a quebra de ácido carbônico (acelerada pela anidrase carbônica) em água e gás carbônico. Em uma reação em cadeia, o HCO3– e  H+ se recombinarão para suprir a diminuição de ácido carbônico.
Esta diminuição de H+, faz com que o efeito alostérico exercido sobre a hemoglobina se perca. Desta maneira, a hemoglobina recupera sua afinidade pelo oxigênio e se liga, a fim de distribuir o oxigênio aos tecidos do organismo, mantendo seu funcionamento.
2,3-bifosfoglicerato nos eritrócitos
Molécula presente nos eritrócitos muito ativa na ligação com a Hb e no enfraquecimento da interação com o oxigênio (2,3 - BPG diminui a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio).
Na ausência de 2,3 - BPG, a hemoglobina seria um transportador ineficiente, liberando apenas 8% de O2 para os tecidos.
Efeito Bohr - Tamponamento
À medida que a pO2↓ e a concentração de H+↑, a Hb libera O2 e capta H+. (Nos tecidos)
Quando a pO2↑ e a concentração de H+↓, a Hb se liga ao O2 e libera H+. (Nos alvéolos)
Efeito Bohr - Tamponamento
A análise das equações que resumem o efeito Bohr revela o papel fundamental desempenhado pela hemoglobina na manutenção do pH plasmático.
2,3-bifosfoglicerato nos eritrócitos
Na presença de 2,3 - BPG, mais sítios de ligação ao O2 dentro do tetrâmero precisam ser ocupados para induzir a transição de Desoxi para Oxi-hemoglobina, de modo que a hemoglobina permanece no estado Desoxi de menor afinidade até que sejam alcançadas concentrações
mais altas de O2.
Exerce o seu efeito ao estabilizar a estrutura T da Hb.