Questionário de bioquímica sobre hemoglobina, mioglobina, curvas de proteínas, função protéica e misfolding

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Questionário Bioquímica 2 
 
A hemoglobina é uma proteína globular cujos aminoácidos de cadeias laterais capazes de realizar interações 
fracas com moléculas de água são essenciais para manutenção da conformação nativa dessa proteína. No 
entanto, ela também possui vários aminoácidos com cadeias laterais hidrofóbicas em sua estrutura primária. 
 
1. Explique a importância desses aminoácidos hidrofóbicos para a correta estruturação conformacional da 
hemoglobina em meio aquoso. 
Esses aminoácidos hidrofóbicos são altamente conservados e estão posicionados em todo o entorno do 
grupamento heme e são essenciais para permitir que o oxigênio se ligue ao ferro de forma reversível. Ademais, 
essa composição hidrofóbica acaba empurrando os aminoácidos hidrofílicos ao exterior, o que faz com que a 
hemoglobina seja muito solúvel. 
 
2. A substituição de um glutamato (aminoácido carregado negativamente) por uma valina (aminoácido 
hidrofóbico) nas cadeias beta da hemoglobina resulta na anemia falciforme. Qual seria o efeito da 
substituição desse glutamato por um aspartato, que possui carga negativa? Não teria nenhum ou teria 
mínimo efeito, isso porque aspartato é muito semelhante ao glutamato quanto à carga (-1), contém somente um 
CH​2​ a mais, o que não irá atrapalhar na hidrofobicidade e a hemoglobina continuará sendo solúvel. 
 
Observe o gráfico e responda as questões: 
 
3. Considerando as curvas de saturação de ligação ao oxigênio da mioglobina e da hemoglobina, indique 
qual satura mais rapidamente. 
A de mioglobina, pois observa-se que a curva é mais “em pé”, o que significa que uma pequena quantidade de 
oxigênio rapidamente satura a curva. 
 
4. Qual das duas proteínas pode ser considerada um transportador mais eficiente de oxigênio? Justifique. 
A hemoglobina, isso porque, conforme análise do gráfico, ela é capaz de entregar maior quantidade de oxigênio 
nos tecidos em comparação com a mioglobina. Isso se deve ao fato da hemoglobina possuir mais sítios de 
ligação ao oxigênio, e também é mais sensível a pequenas alterações de concentração do oxigênio do que a 
mioglobina. Isso explica porque a mioglobina é considerada uma proteína ​armazenadora​. 
 
5. Qual das curvas de saturação sugere que há uma mudança de conformação da proteína conforme 
aumenta a concentração de oxigênio? Por que essa mudança ocorre? 
 
A da hemoglobina. Isso ocorre porque uma vez que um oxigênio acaba se ligando ao grupo heme de uma das 
subunidades da hemoglobina que estão no estado T (tenso, estabilizado por pares iônicos) ele acaba 
desencadeando uma mudança de conformação para o estado R (relaxado) e nesse processo alguns desses pares 
iônicos são rompidos e novos são formados. Essa mudança de conformação facilita a ligação das próximas 
moléculas de O​2​. 
 
 
Observe a figura abaixo demonstrando 3 curvas de ligação da hemoglobina por oxigênio em 3 valores 
diferentes de pH e responda as perguntas: 
 
 
6. Qual o efeito de uma elevada concentração de H​+​ sobre a afinidade da hemoglobina por oxigênio? 
A hemoglobina se liga tanto ao oxigênio como ao hidrogênio, mas de maneira inversa. A alta concentração de 
H​+ diminui a afinidade da hemoglobina por oxigênio, o que significa que ela entrega mais oxigênio aos tecidos. 
Esse efeito da elevada concentração de H​+ ​ sobre a hemoglobina é conhecido como Efeito Bohr. 
 
 
7. Qual é a importância fisiológica deste efeito dos prótons sobre a atividade da hemoglobina? 
Quando o pH está baixo (alta concentração de H+) significa que há muito CO​2​. Isso porque o gás carbônico é 
convertido em bicarbonato, e essa reação libera prótons. Portanto, os prótons (menor pH) faz com que a 
hemoglobina libere mais oxigênio, como maneira de contrabalançar o desequilíbrio. 
CO​2​ + H​2​O ⇋ H​
+​ + HCO​3​
- 
 
 
Observe o gráfico e responda às questões: 
 
 
8. O composto 2,3-bifosfoglicerato (2,3-BPG, ou BPG no gráfico) está presente em hemácias e é um 
regulador da afinidade da hemoglobina por oxigênio. Considerando a curva de afinidade da 
hemoglobina por oxigênio em diferentes concentrações de BPG (0, 5 e 8 mM), qual é o efeito deste 
composto sobre a atividade da hemoglobina? 
Pode-se observar que conforme é aumentada a concentração de BPG, menor é a afinidade do oxigênio pela 
hemoglobina, isso significa que ela entrega mais oxigênio aos tecidos. Existe uma relação inversa entre a 
ligação ao oxigênio e a BPG, demonstrado por: 
 HbBPG + O​2 ​⇋ HbO​2 ​+ BPG 
Isso porque o BPG estabiliza o estado T, já que se liga fortemente a desoxiHb, ou seja, a presença de BPG 
ajuda a manter a hemoglobina na sua forma não ligada ao oxigênio. 
 
9. Como você esperaria encontrar os níveis de BPG em uma pessoa que vive em uma região de altitude zero 
(ao nível do mar), comparada com uma pessoa vivendo em uma altitude acima de 4000 metros? 
Justifique. 
Os níveis de BPG de uma pessoa que vive o nível do mar é menor do que daquelas pessoas que vivem em 
altitudes. Em altitudes, a pO​2 é mais baixa e a liberação de oxigênio aos tecidos é reduzida. O aumento dos 
níveis de BPG, então, reduz a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio, fazendo com que essa libere mais O​2 
nos tecidos (quase não afeta a ligação do oxigênio nos pulmões). Por isso que as pessoas, vivendo em regiões 
altas ou não, liberam cerca de 40% de oxigênio aos tecidos. 
 
10. Baseado nos vídeos sobre príons, doença de Alzheimer e doença de Parkinson, disserte sobre a base 
molecular comum entre estas doenças e por que os tratamentos disponíveis não as curam. 
Essencialmente, todas essas doenças são doenças causadas por problemas no enovelamento protéico, conhecido 
por ‘misfolding’. Mudanças conformacionais das proteínas de alfa-hélice para beta-pregueada, por exemplo, 
facilitam um “empilhamento” dessas, vindo a se agregar como placas que os mecanismos de defesa já não 
conseguem combater. O acúmulo dessas dentro dos neurônios acabam levando eles a morte, desencadeando 
quadros degenerativos. Uma forma mutada da proteína alfa-sinucleína por exemplo, que causa a doença de 
Parkinson, se “gruda” a outras proteínas de maneira a formar oligômeros que se acumulam. Na doença de 
Alzheimer, é o peptídio beta amilóide que está envolvido, assim como mutações na proteína tau que fazem com 
que elas se dissociem dos microtúbulos e adotem formas anormais, ambas acumulando e eventualmente 
matando os neurônios. Esse mecanismos que fazem com que formas normais venham a ser modificadas e 
assumam esses papéis mutados agem de uma forma um tanto “zumbi”, essa é a justificativa de elas poderem 
serem chamadas de doenças ‘príon-like’, uma vez que o príons possui esse mesmo comportamento. O fato de 
elas irem modificando outras proteínas, formando placas e acumulando de maneira a matar os neurônios, 
envolvem mecanismos que ainda não compreendemos muito bem, isso faz com que os tratamentos não 
consigam exterminá-las de vez, só retardem o avanço das doenças.