Exercícios - Hemoglobina

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HEMOGLOBINA 
 
1. Explique qual a importância para o organismo em ter proteínas especializadas no 
transporte do oxigênio. 
A importância reside no fato de que o oxigênio é pouco solúvel na água, ou seja, não 
pode ser transportado para os tecidos se estiver somente dissolvido no plasma. Além disso, 
o oxigênio não consegue se difundir pelos tecidos com facilidade, sendo assim 
imprescindível a existência de proteína especializadas no seu transporte. 
 
2. Por que a hemoglobina é chamada de oligomérica ou tetramérica? 
Pois ela é formada por 4 subunidades: duas alfa (141 resíduos de aa’s cada) e duas 
beta (146 resíduos de aa’s cada). 
 
3. Há ligação covalente entre as subunidades? 
Não, as subunidades estão unidas por interações hidrofóbicas, ligações de 
hidrogênio e iônicas. 
 
4. Quantas moléculas de O2 ela pode transportar? 
É capaz de se ligar à 4 moléculas de oxigênio. 
 
5. Em que local da estrutura da hemoglobina ocorre a ligação com o O2? 
No ferro ou cobre, que estão situados no grupo Heme (um para cada cadeia). 
 
6. Em um indivíduo normal, quais os tipos de subunidades que a hemoglobina pode 
apresentar? 
Duas subunidades alfa e duas beta. 
 
7. E quais os tipos de hemoglobina presentes neste indivíduo? (indique o nome e a 
composição) 
HbA - 2 alfa e 2 beta. 
HbA2 - 2 alfa e 2 delta. 
 
8. Qual o tipo de hemoglobina mais frequente no adulto normal? E no recém-nascido? 
HbA no adulto e HbF (fetal) nos recém-nascidos. 
 
9. Por que o paciente diabético não tratado tem elevação dos níveis de HbA1c? 
O paciente diabético não tratado possui altos níveis de glicose no sangue, o que faz 
com que aumente o processo de glicação, aumentando também a proporção de 
HbA1c, já que ela é formada pela glicação irreversível não enzimática da cadeia 
beta da hemoglobina. 
 
10. No caso da hemoglobina HbA, quais as forças que mantém as suas cadeias unidas? 
Interações do tipo hidrofóbicas, iônicas e ligações de hidrogênio. 
 
11. Explique os dois estados conformacionais da hemoglobina: tenso e relaxado. 
São estados referentes a interação das suas subunidades. Forma tensa (T) - baixa 
afinidade. Forma relaxada (R) - maior afinidade. 
 
12. Com qual destes estados a o O2 irá se ligar? 
O oxigênio se liga nas duas formas, mas possui afinidade pelo Estado Relaxado, 
pois estabiliza a hemoglobina que está nesse estado. 
 
13. Explique a ligação de O2 de forma cooperativa. 
Após a primeira subunidade da forma T se ligar a uma molécula de oxigênio fica 
cada vez mais fácil de as outras subunidades realizarem essa ligação, pois alguns pares 
icônicos que estabilizam o Estado T são rompidos e outros são formados para a 
manutenção do estado R. Durante essa transição de estados, ocorrem mudanças na 
posição das cadeias laterais dos aa’s que ficam em volta do grupo heme, fazendo com que 
ele fique mais planar. Assim, uma subunidade (já interagindo com o oxigênio) afeta a 
afinidade de outra subunidade. Essa ligação cooperativa é manifestada pela curva 
sigmoide. 
A ligação de O2 de forma cooperativa pode ocorrer nos modelos combinado - em 
que as subunidades estão no mesmo estado conformacional e mudam de conformação 
simultaneamente - e sequencial - em que a primeira subunidade ligada ao O2 afeta a 
conformação da subunidade adjacente, aumentando a afinidade desta. 
 
14. Explique a importância da propriedade de cooperatividade para a função da linguagem 
hemoglobina. 
A hemoglobina se torna mais sensível a pequenas diferenças de concentração ou 
pressão Isso permite que a hemoglobina se ligue com O2 nos pulmões (onde a pO2 é alta) 
e libere O2 nos tecidos (onde a pO2 é baixa). 
Caso o efeito de cooperatividade não existisse, a hemoglobina ou teria alta afinidade 
pelo O2, conseguindo captar o gás nos pulmões mas não conseguindo liberar nos tecidos, 
ou teria baixa afinidade pelo O2, não conseguindo captar o suficiente nos pulmões para 
distribuir aos tecidos. 
 
15. A hemoglobina pode funcionar como um tampão, transportando prótons H+. Onde 
ocorre a ligação desses prótons na estrutura da hemoglobina? 
O aumento da [H+] acarreta a protonação das cadeias laterais específicas da 
histidina (bem como de alfa-amino e n-terminais), devido ao seu alto pKa na 
desoxiemoglobina. 
 
16. A hemoglobina pode transportar CO2, formando a carbaminoemoglobina. Em que local 
da molécula ocorre a ligação com o CO2? 
O gás carbônico liga-se como carbamato (éster do ácido carbâmico) ao grupo 
n-terminal da beta-globina, formando a carbaminoemoglobina 
 
 
17. Explique o efeito Bohr: Liberação de oxigênio a partir da diminuição do pH. 
Os ácidos liberados pelos tecidos no sangue se dissociam, liberando prótons H+ e 
reduzindo o pH do sangue. O gás carbônico produzido pelo metabolismo, por exemplo, é 
captado pelas hemácias e sofre hidratação com ação da enzima anidrase carbônica, 
transformando-se em ácido carbônico, que se dissocia em bicarbonato e prótons H+. Os 
prótons então se ligam a resíduos de histidina das subunidades beta, auxiliando na 
estabilização da hemoglobina no estado T. A medida que a concentração de prótons 
aumenta, a protonação da His 146 promove liberação de O2, devido ao favorecimento da 
transição para o estado T (desoxiemoglobina). 
 
18. Explique o efeito Haldane: 
O gás carbônico liga-se como carbamato (éster do ácido carbâmico) ao grupo 
n-terminal da beta-globina, formando a carbaminoemoglobina. Com essa carboxilação, um 
próton é liberado, o que contribui para o Efeito Bohr. Os carbamatos estabilizam o estado T 
por formarem pontes salinas. Assim, o oxigênio é liberado da hemoglobina. Já nos pulmões, 
a oxigenação da hemoglobina diminui a afinidade dela pelo CO2. 
 
 
19. Explique o efeito do 2,3-bisfosfoglicerato na afinidade da hemoglobina pelo O2: 
O 2,3-bifosfoglicerato (BPG) reduz a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio, pois 
auxilia na estabilização da molécula no estado T. Em hipóxia (diminuição das taxas de 
oxigênio no ar, no sangue arterial ou nos tecidos) e em grandes altitudes, a concentração 
do BPG é maior, facilitando a liberação de O2 para os tecidos, consequentemente 
diminuindo a disponibilidade de O2 no sangue. 
A hemoglobina fetal possui menor afinidade pelo BPG, pois suas cadeias gama têm 
menos resíduos ionizados na interface de ligação com o BPG. Isso é importante pelo fato 
de a placenta possuir uma concentração mais baixa de oxigênio do que o sangue materno, 
permitindo uma maior fixação de oxigênio para o feto. 
 
20. Explique a toxicidade do CO, em relação ao transporte e liberação de O2 para os 
tecidos pela hemoglobina: 
Quando o CO se liga ao grupo heme da hemoglobina, exclui o O2 do sítio de 
ligação. Além disso, a ligação do CO a uma ou duas subunidades da hemoglobina aumenta 
a afinidade desta pelo O2, ou seja, há menos disponibilidade de O2 para os tecidos. Por 
isso a toxicidade do CO: os tecidos ficam pouco oxigenados e o O2 é impossibilitado de se 
ligar à 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 estruturae função da hemoglobina. Explique as 
consequências na estrutura e função do eritrócito, e na oxigenação dos tecidos. 
Gene HBB do braço curto do cromossomo 11 defeituoso. Ele codifica a formação da 
beta-globina. Ocorre substituição do aa’ carregado negativamente (Glu) por um aa’ 
hidrofóbico (Val), resultando na formação da βs - globina, com duas cargas negativas a 
menos. Assim se forma a hemoglobina falcêmica (HbS - α2βs2). 
O Val promove uma interação entre duas moléculas de HbS desoxigenadas, na 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. Isso promove e agregação das hemoglobinas falcêmicas entre si, 
formando agregados proteicos na forma de fibras alongadas (gel semi-sólido). 
 
 
A forma das hemácias é alterada pelos agregados proteicos insolúveis quando a 
forma desoxigenada da HbS fica nos capilares por mais de 15 segundos sem oxigênio. Os 
polímero de HbS danificam o citoesqueleto de membrana, reduzem a concentração de 
cátions e água, o que prejudica a homeostase do K+, e alteram a distribuição de lipídios de 
membrana, deformando o enrijecimento da membrana celular do eritrócito. Com a 
deformação da sua forma, o eritrócito falciforme é mais aderente à túnica íntima dos 
capilares e a outras células do sangue, o que leva à vaso-oclusão. 
Ocorre hemólise (lise/destruição das hemácias) no ambiente extravascular devido ao 
sistema reticuloendotelial que reconhece as células falciformes e as destroem. Alguns dos 
eritrócitos são hemolisados no espaço intravascular, liberando excessiva quantidade de 
hemoglobina na circulação, o que causa: depleção (perda) da haptoglobina, glicoproteína 
produzida pelo fígado que se liga à hemoglobina após a hemólise, formando um complexo 
removido pelas células de Kupffer; liberação de heme no plasma e, consequentemente 
sequestro se NO, que se liga ao heme-SNO-hemoglobina, e formação da 
metahemoglobina, 4 globinas contendo Fe3+ (sem afinidade pelo O2). Isso prejudica a 
homeostase vascular, provocando vasoconstrição, dano oxidativo e eventos 
pró-inflamatórios. Ocorre a formação de trombos, acidose e infarto de órgãos.