Hemoglobina: Proteína de Transporte de Oxigênio

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Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre 
Disciplina de Bioquímica 
Aluno: Cauê dos Santos de Oliveira Curso: Medicina Turma: A 
 
Hemoglobina 
 
1. Explique qual a importância para o organismo em ter proteínas especializadas no transporte do oxigênio. 
O O2 é pouco solúvel em solução aquosa e não pode ser transportado para os tecidos em 
quantidade suficiente, se estiver apenas dissolvido no plasma. Aliás, o O2 não consegue se 
difundir pelos tecidos em distancias superiores a alguns milímetros. Por isso, a evolução dos 
organismos multicelulares dependeu, portanto, do desenvolvimento de proteínas de transporte e 
armazenamento de O2. 
2. Por que a hemoglobina é chamada de oligomérica ou tetramérica? 
Em bioquímica, as moléculas são chamadas de tetraméricas quando formadas por quatro subunidades, que 
podem ser iguais (homotetrâmero) ou diferentes (heterotetrâmero), como é o caso da hemoglobina. Essas subunidades 
similares podem ter cada uma a sua própria atividade, como a ligação à biotina nos tetrâmeros de avidina, ou ter uma 
propriedade biológica comum, como a união alostérica do oxigénio na hemoglobina. 
3. Há ligação covalente entre as subunidades? 
Na molécula de hemoglobina, as quatro subunidades se encontram unidas por ligações não covalentes, podendo 
ser interações do tipo hidrofóbicas, ligações de hidrogênio e interações iônicas. 
4. Quantas moléculas de O2 ela pode transportar? 
Nos pulmões, as moléculas de hemoglobina das hemácias se ligam a moléculas do gás oxigênio formando o 
complexo chamado oxi-hemoglobina. Cada molécula de hemoglobina é capaz de se ligar a quatro moléculas de oxigênio. 
Como cada hemácia possui cerca de 250 milhões de moléculas de hemoglobina, cada hemácia é capaz de transportar 
aproximadamente 1 bilhão de moléculas de O2. 
5. Em que local da estrutura da hemoglobina ocorre a ligação com o O2? 
O oxigênio se fixa ao grupo heme da hemoglobina. 
6. Em um indivíduo normal, quais os tipos de subunidades que a hemoglobina pode apresentar? 
Geralmente, são duas subunidades α (α1 e α2) e duas subunidades β (β1 e β2), mas há hemoglobinas formadas 
por subunidades β-globina, γ-globina ou δ-globina. 
7. E quais os tipos de hemoglobina presentes neste indivíduo? (indique o nome e a composição) 
Na fase embrionária, temos as seguintes hemoglobinas: Gower 1 (ξ2ε2), Gower 2 (α2ε2) e Hemoglobina de 
Portland (ζ2γ2). 
Já, na fase fetal temos a Hemoglobina F (α2γ2). 
Nos adultos normais, temos a Hemoglobina A (α2β2), a Hemoglobina A2 (α2δ2) e a Hemoglobina F (α2γ2). 
 
 
8. Qual o tipo de hemoglobina mais frequente no adulto normal? E no recém-nascido? 
No adulto normal, a hemoglobina A1 é mais frequente, representando 97% da hemoglobina encontrada. Já, no recém-
nascido é mais comum a hemoglobina F, também chamada de hemoglobina fetal, que vai sendo substituída após o 
nascimento. 
9. Por que o paciente diabético não tratado tem elevação dos níveis de HbA 1c? 
No sangue, a glicose liga-se à hemoglobina, formando a hemoglobina glicada (HbA1c). Quanto maior for o nível 
de glicose na corrente sanguínea, maior será a ligação da glicose com a hemoglobina e, consequentemente, maior o 
nível de hemoglobina glicada. Como as pessoas com diabetes apresentam excesso de glicose no sangue, 
consequentemente, elas possuirão mais hemoglobinas glicadas. 
10. No caso da hemoglobina HbA, quais as forças que matem as suas cadeias unidas? 
A molécula de hemoglobina é composta de quatro cadeias polipeptídicas unidas de forma não covalente, 
principalmente por meio de interações hidrofóbicas. 
11. Explique os dois estados conformacionais da hemoglobina: tenso e relaxado. 
A hemoglobina existe em duas conformações principais, o estado R (“relaxado”) e o estado T (“tenso”). No 
estado T, há uma baixa afinidade pelo O2, e, à medida que o oxigênio se liga à hemoglobina nesse estado, a molécula 
sofre alterações na sua conformação até atingir o estado R, em que há alta afinidade pelo O2. 
12. Com qual destes estados a o O2 irá se ligar? 
O oxigênio liga-se à hemoglobina nos dois estados, no entanto, possui mais afinidade pelo estado R, estabilizando 
a hemoglobina neste estado conformacional. A hemoglobina ligada ao O2 é a oxiemoglobina (hemoglobina oxigenada). 
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. 
13. Explique a ligação de O2 de forma cooperativa. 
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 grupo heme de uma subunidade 
que já está no estado R. 
14. Explique a importância da propriedade de cooperatividade para a função da hemoglobina. 
Essa propriedade é importante, pois 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), ou seja, uma subunidade afeta a afinidade da 
outra pelo O2, visando facilitar a ligação do oxigênio às hemoglobinas, o que aumenta sua eficiência 
15. A hemoglobina pode funcionar como um tampão, transportando prótons H+. Onde ocorre a ligação desses 
prótons na estrutura da hemoglobina? 
A ligação desses prótons ocorre nos tecidos periféricos. Além de carregar o oxigênio dos pulmões para as 
células, a hemoglobina transporta H+ e CO2 do metabolismo celular para os pulmões. A hemoglobina transporta para 
pulmões e rins 40% do H+ e até 20% do CO2. O restante do H+ é absorvido pelo tampão bicarbonato do plasma e o 
CO2 é transportado como HCO3- e CO2 dissolvidos 
16. A hemoglobina pode transportar CO2, formando a carbaminoemoglobina. Em que local da molécula ocorre a 
ligação com o CO2? 
O CO2 liga-se ao grupo N-terminal da β-globina ou, menos frequentemente, ao mesmo grupo da α-globina. 
17. Explique o efeito Bohr: 
O efeito Bohr ocorre quando a liberação do oxigênio pela hemoglobina é aumentada pela diminuição do pH. 
18. Explique o efeito Haldane: 
O efeito Haldane é quando a carboxilação diminui a afinidade da hemoglobina pelo O2, uma vez que os 
carbamatos formam pontes salinas que auxiliam na estabilização do estado T, liberando o O2 da hemoglobina. Nos pulmões, 
ao contrário, a oxigenação da hemoglobina diminui a afinidade da hemoglobina pelo CO2. 
19. Explique o efeito do 2,3-bisfosfoglicerato na afinidade da hemoglobina pelo O2: 
O 2,3-Bifosfoglicerato é responsável por reduzir a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. Sua concentração 
está aumentada em hipóxia e em grandes altitudes, facilitando a liberação de oxigênio para os tecidos, uma vez que ele 
estabiliza a hemoglobina no estado T. 
20. Explique a toxicidade do CO, em relação ao transporte e liberação de O2 para os tecidos pela hemoglobina. 
O CO também se liga ao grupo heme, no local de ligação do O2, excluindo o O2 do sítio de ligação. Além disso, 
quando o CO se liga a uma ou duas subunidades da hemoglobina, a afinidade pelo O2 aumenta, liberando pouco oxigênio 
para os tecidos. A ligação com o CO é 250 vezes maior do a que a ligação com o O2. O complexo hemoglobina-CO 
denomina-se carboxiemoglobina (COHb). 
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. 
Uma mutação de base única, na posição do aminoácido 6 da β-globina, resulta na conversão de um códon 
GAG para GTG, levando à substituiçãodo aminoácido carregado negativamente Glu, pelo aminoácido hidrofóbico Val. 
Essa substituição resulta em uma β-globina mutante (βs-globina) com duas cargas negativas a menos, e na formação da 
hemoglobina falcêmica (HbS - α2βs2). Dessa forma, cria-se um ponto de contato hidrofóbico “adesivo”, no qual a Val (β-6) 
interage com o grupo 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. Os polímeros de HbS injuriam o 
eritrócito levando: 
a) Ao dano no citoesqueleto de membrana 
b) À redução na concentração de cátions (prejuízo na homeostase do K+) e água; 
c) À distribuição alterada de lipídios de membrana, ou seja, há deformação e o enrijecimento da membrana 
celular eritrocitária. 
Na vasculatura, o eritrócito falciforme é mais aderente ao endotélio e à outras células do sangue, causando vaso-
oclusão. Ocorre hemólise, principalmente extravascular, devido ao sistema reticuloendotelial (monócitos, macrófagos, 
micróglia, células de Kupffer) que reconhece as células falciformes e as destroem. Alguns eritrócitos danificados sofrem 
destruição intravascular, liberando excessiva quantidade de hemoglobina na circulação, causando: 
a) depleção da haptoglobina (glicoproteína produzida pelo fígado que se liga à hemoglobina após a hemólise, 
formando um complexo removido pelas células de Kupffer) 
b) liberação de heme no plasma e, consequentemente, sequestro do NO (que se liga ao hemeSNO-hemoglobina) 
e formação de metamoglobina (4 globinas contendo Fe3+ - sem afinidade pelo O2); o que leva a um prejuízo 
na homeostase vascular, provocando vasoconstrição, dano oxidativo e eventos pro-inflamatórios. Ocorre a 
formação de trombos, acidose e infarto de órgãos.