Estudo Dirigido - Hemoglobina

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ESTUDO DIRIGIDO – HEMOGLOBINA 
1. Explique qual a importância para o organismo em ter proteínas especializadas no transporte do 
oxigênio. 
2. Por que a hemoglobina é chamada de oligomérica ou tetramérica? 
3. Há ligação covalente entre as subunidades? 
4. Quantas moléculas de O2 ela pode transportar? 
5. Em que local da estrutura da hemoglobina ocorre a ligação com o O2? 
6. Em um indivíduo normal, quais os tipos de subunidades que a hemoglobina pode apresentar? 
7. E quais os tipos de hemoglobina presentes neste indivíduo? (indique o nome e a composição) 
8. Qual o tipo de hemoglobina mais frequente no adulto normal? E no recém-nascido? 
9. Por que o paciente diabético não tratado tem elevação dos níveis de HbA1c? 
10. No caso da hemoglobina HbA, quais as forças que matem as suas cadeias unidas? 
11. Explique os dois estados conformacionais da hemoglobina: tenso e relaxado. 
12. Com qual destes estados a o O2 irá se ligar? 
13. Explique a ligação de O2 de forma cooperativa. 
14. Explique a importância da propriedade de cooperatividade para a a função da hemoglobina. 
15. A hemoglobina pode funcionar como um tampão, transportando prótons H+. Onde ocorre a ligação 
desses prótons na estrutura da hemoglobina? 
16. A hemoglobina pode transportar CO2, formando a carbaminoemoglobina. Em que local da molécula 
ocorre a ligação com o CO2? 
17. Explique o efeito Bohr: 
18. Explique o efeito Haldane: 
19. Explique o efeito do 2,3-bisfosfoglicerato na afinidade da hemoglobina pelo O2: 
20. Explique a toxicidade do CO, em relação ao transporte e liberação de O2 para os tecidos pela 
hemoglobina. 
21. Na anemia falciforme, há uma mutação gênica que modifica a HbA para a hemoglobina falcêmica ou 
HbS (α2βs2). Na HbS, a estrutura primária da β-globina está alterada: um resíduo de Glu da posição 6 é 
substituído por um resíduo de Val. Explique as consequências desta alteração na estrutura e função da 
hemoglobina. Explique as consequências na estrutura e função do eritrócito, e na oxigenação dos 
tecidos. 
 
RESOLUÇÃO 
1. O organismo para sobreviver precisa de energia (ATP), a qual é obtida por meio da respiração, tal 
processo, para ocorrer, depende do O2 e libera CO2, esses gases para chegarem e saírem das células 
dependem de proteínas especializadas para esse transporte, uma vez que o O2 é pouco solúvel em 
solução aquosa (sangue) e assim não chegaria ao seu destino sozinho. 
2. A hemoglobina é chamada de oligomérica ou tetramérica uma vez que é formada por duas 
subunidades α, α1 e α2, e por duas subunidades β, β1 e β2. 
3. Não há ligação covalente entre as subunidades da hemoglobina, apenas hidrofóbicas, ligações de 
hidrogênio e interações iônicas. 
4. A hemoglobina pode transportar 4 moléculas de O2. 
 
 
5. O O2 se liga ao grupo protético heme 
 
6. A hemoglobina é formada por quatro subunidades. Cada uma dessas subunidades é formada por uma 
porção proteica (globina) e um grupo prostético (heme). Na hemoglobina são encontradas duas 
globinas alfa e duas não alfa. A porção heme, por sua vez, é um derivado porfirínico com ferro. 
7. Hemoglobina embrionária: Gower I (2 zeta e 2 epslon); Portland (2 zeta e 2 gamas); Gower II (2 alfas e 2 
epslon). 
Hemoglobina fetal: Hb Fetal (2 alfas e 2 gamas); HbA1 (2 alfas e 2 betas); HbA2 (2 alfas e 2 deltas). 
Hemoglobina no adulto: HbA1 (2 alfas e 2 betas) 95 a 98%; HbA2 (2 alfas e 2 deltas) 2 a 4%; Hb Fetal (2 
alfas e 2 gamas) 0 a 2%. 
8. Hemoglobina fetal (recém-nascido): Hb Fetal (2 alfas e 2 gamas); HbA1 (2 alfas e 2 betas); HbA2 (2 alfas 
e 2 deltas). 
Hemoglobina no adulto: HbA1 (2 alfas e 2 betas) 95 a 98%; HbA2 (2 alfas e 2 deltas) 2 a 4%; Hb Fetal (2 
alfas e 2 gamas) 0 a 2%. 
9. 
10. Na HbA as forças que mantém suas cadeias unidas são interações do tipo hidrofóbicas, ligações de 
hidrogênio e interações iônicas. 
11. TENSO: Na desoxiemoglobina (hemoglobina sem o O2), o estado T é mais estável e predominante. 
Pares iônicos entre resíduos de aminoácidos, localizados, principalmente, nas interfaces αβ, auxiliam 
na manutenção do estado T da desoxiemoglobina. 
RELAXADO: o O2 possui mais afinidade por este, estabilizando a hemoglobina nesse estado 
conformacional. A hemoglobina ligada ao O2 é a oxiemoglobina (hemoglobina oxigenada). 
 
 
 
12. O O2 irá se ligar ao estado relaxado. 
13. À medida que as moléculas de O2 vão sendo ligadas, a hemoglobina passa de um estado de baixa 
afinidade (T) para um estado de alta afinidade (R). A primeira molécula de O2 que interage com a 
desoxiemoglobina o faz fracamente, pois ela se liga a uma subunidade no estado T. Sua ligação causa 
alterações conformacionais que são transferidas às subunidades adjacentes, facilitando a ligação das 
demais moléculas de oxigênio. A última molécula de O2 se liga ao heme de uma subunidade que já está 
no estado R. 
 
14. A ação cooperativa da HbA favorece a descarga adequada de O2 nos tecidos. 
15. Os H+ ligam-se a qualquer um dos vários resíduos de aminoácidos da hemoglobina, em especial ao 
resíduo His 146 das subunidades β (His HC3), auxiliando na estabilização da desoxiemoglobina no 
estado T. 
16. O CO2 liga-se como carbamato ao grupo N-terminal da β-globina (e, menos frequentemente ao da α-
globina), formando a carbaminoemoglobina. 
17. 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+). 
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. 
18. O CO2, para ser retirado da circulação, é levado até os pulmões. Mas, como já vimos, ele está em sua 
maior parte, na forma de HCO3–, dissolvido no sangue. Outra parte se combinou 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 novamente com o 
equilíbrio químico, forçando a quebra de ácido carbônico (novamente acelerada pela anidrase 
carbônica) em água e gás carbônico. E, em uma reação em cadeia, o HCO3– e H+ se recombinarão para 
suprir a diminuição de ácido carbônico. 
Tendo esta diminuição de H+, o efeito alostérico exercido sobre a hemoglobina se perde. Desta 
maneira, a hemoglobina recupera sua afinidade pelo oxigênio e ligar-se-ão, a fim de distribuir o 
oxigênio aos tecidos do organismo, mantendo seu funcionamento. 
19. O BPG tem mais afinidade pela forma desoxi do que pela forma oxigenada da hemoglobina. O BFG 
reduz a afinidade da hemoglobina pelo O2, ao estabilizar a molécula no estado T. Sem o BPG a 
hemoglobina é convertida mais facilmente ao estado R. 
20. O CO também se liga ao heme, no local de ligação do O2, excluindo o O2 do sítio de ligação. Além disso, 
quando o CO se liga à uma ou duas subunidades da hemoglobina, a afinidade pelo O2 aumenta, 
liberando pouco oxigênio para os tecidos. Daí a toxicidade do CO. A ligação com o CO é 250 vezes 
maior do a que a ligaçãocom o O2. O complexo hemoglobina-CO denomina-se carboxiemoglobina 
(COHb). 
21. Consequência na estrutura da hemoglobina: substituição resulta em uma β-globina mutante (βs - 
globina) com duas cargas negativas a menos, e na formação da hemoglobina falcêmica (HbS - α2β s 2). 
Dessa forma, cria-se um ponto de contato hidrofóbico “adesivo”, no qual a Val (β-6) interage com o 
heme, a Phe (β-85) e a Leu (β-88) da cadeia de βs -globina da molécula adjacente de HbS. A interação 
ocorre na HbS desoxigenada. Assim, devido a esses pontos de contato, a forma desoxigenada das 
hemoglobinas falcêmicas (desoxi HbS) associam-se entre si, formando agregados proteicos na forma de 
fibras alongadas insolúveis (gel semi-sólido). Quando a forma desoxigenada da HbS permanece nos 
capilares por um tempo maior que 15s, sem oxigênio, os agregados proteicos insolúveis (hemoglobina 
em gel) alteram a forma do eritrócito. 
Função: deformação e o enrijecimento da membrana celular eritrocitária. Hemólise, principalmente 
extravascular. Hemoglobina em forma de foice não se liga ao O2.