Hemoglobina e mioglobina

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Hemoglobina e mioglobina
• Grupo prostético
→ Componente de natureza não
proteica, essencial para a atividade
biológica da proteína.
→ Encontram-se ligados por ligações
covalentes às cadeias polipeptídicas.
→ Origem:
- Orgânica: vitaminas ou
açúcares.
- Inorgânica: íon metálico.
Zn (anidrase carbônica), Mg (algumas
quinases), Fe (grupo heme -
hemogobina).
• Grupo heme:
Estrutura:
→ Molécula de porfirina que acomoda
o íon ferroso (Fe )2+
→ Molécula ligante de O2.
→ Comum à mioglobina e
hemoglobina.
→ Confere à coloração
púrpura-avermelhada.
• Hemeproteínas
→ Constituídas por um grupo
prostético (o heme) e por uma parte
proteica (a globina).
→ Desempenham várias funções
importantes nos sistemas biológicos:
- Catalisar reação de oxirredução
de uma grande diversidade de
moléculas orgânicas
(citocromo).
- Transporte e armazenamento
de gases (mioglobina e
hemoglobina).
Mioglobina
→ Proteína globular.
→ Encontrada nos músculos
(esquelético e cardíaco).
→ Armazena oxigênio.
→ Contém uma cadeia polipeptídica e
um sítio de ligação de O2 (grupo
heme).
Hemoglobina
→ Proteína globular.
→ Principal constituinte das hemácias.
→ Transporta O2 dos pulmões para os
tecidos.
→ Remove o CO e o H dos
2
+
tecidos.
→ Tetrâmero, constituído por 4
cadeias polipeptídicas, duas α e duas
β, e 4 ligações para o O2.
→ A estrutura tetramérica da
hemoglobina confere à molécula maior
controle da afinidade por oxigênio.
• A Mioglobina, composta por uma
cadeia polipeptídica, é uma proteína
armazenadora de oxigênio presente
no tecido muscular de mamíferos.
apresenta alta afinidade por O2
• A Hemoglobina, composta por
quatro cadeias polipeptídicas (dois
dímeros ab), é uma proteína
transportadora de oxigênio.
apresenta afinidade variável por O2
Mecanismo de ligação do
oxigênio à hemoglobina
• O grupo heme, em cada subunidade,
localiza-se dentro de uma cavidade
hidrofóbica, delimitada, sobretudo por
aminoácidos apolares, que
estabelecem interações hidrofóbicas
com o anel porfirínico.
• Este ambiente apolar torna possível
a ligação do oxigênio ao ferro (Fe2+),
sem que ele seja oxidado ao estado
férrico (Fe3+).
• Ao sítio de ligação do ferro com
oxigênio, aparentemente tão
específico, podem ligar-se, ainda,
outras moléculas pequenas, como CO
(monóxido de carbono) e H2S (gás
sulfídrico), com afinidade ainda maior
que o oxigênio, que é, portanto,
excluído.
• Uma molécula de hemoglobina
totalmente oxigenada contém,
portanto, quatro moléculas de O2 e é
denominada oxiemoglobina (oxi-Hb ou
HbO2), em contraposição à forma
desprovida de oxigênio, chamada
desoxiemoglobina (desoxiHb ou Hb).
• A ligação do oxigênio ao grupo heme
altera a cor da hemoglobina, que
passa de azulada (sangue venoso) a
vermelha (sangue arterial).
A ligação com oxigênio
desencadeia alterações na
conformação da hemoglobina
→ Estrutura tridimensional da
desoxi-Hb (a) e oxi-Hb (b), com as
cadeias β em primeiro plano. Na
transformação desoxi-Hb oxi-Hb, há a
movimentação de um dímero em
relação ao outro, simbolizada pelas
setas largas sobre a molécula de
desoxi-Hb e evidenciada pela
mudança na posição relativa de
alguns aminoácidos; ocorre, ainda, um
estreitamento da cavidade central
entre as cadeias β, indicado pelas
setas duplas.
Hemoglobina - Proteína
alostérica
• Proteína alostérica: exibe
alterações na afinidade do ligante sob
influência de pequenas moléculas
(efetores alostéricos).
• Efetores alostéricos: ligam-se em
sítios diferentes aos sítios de ligação
do substrato.
- atua de forma positiva ou
negativa.
- a afinidade de O2 pela
hemoglobina é afetada
positivamente pelo O2, e
negativamente pelo H , CO2.+
A ligação do oxigênio à
hemoglobina depende do pH:
Efeito Bohr
• Para cada valor de pO2 considerado,
a afinidade da hemoglobina
pelo oxigênio varia com o pH: quanto
menor o pH, menos afinidade com o
O2.
Efeito Bohr
• O conjunto dos fenômenos
relacionados com o aumento do
caráter básico da hemoglobina
causado por sua desoxigenação e o
aumento do caráter ácido quando ela
se liga ao oxigênio constitui o efeito
Bohr, que pode ser representado pelas
equações:
Hemoglobina - efeito do CO2
→ Nos tecidos, ocorre a liberação de
CO2 e consumo de O2. O Co2
liberado entra nas hemácias, onde é
rapidamente convertido em
bicarbonato pela ação da enzima
anidrase carbônica. O H+ liberado
nesta reação induz a Hb descarregar o
O2.
→ Nos pulmões, a alta pressão de O2
promove a sua ligação à Hb,
causando a liberação de prótons, que
podem se recombinar com o
bicarbonato, reconstituindo o CO2
expirado.
Tamponamento de Plasma
• Nos tecidos, o CO2 produzido pelo
metabolismo celular difunde-se
até as hemácias, onde é hidratado
rapidamente em uma reação
catalisada pela anidrase carbônica,
formando H2CO3.
• No pH do sangue (7,4), o H2CO3
dissocia-se em HCO3- e H+:
• A ocorrência destas duas reações
consecutivas explica por que um
aumento na concentração de CO2
causa uma diminuição do pH.
• Este aumento de acidez, associado à
baixa pO2 tecidual, faz com que a
hemoglobina libere O2 e capte
H+, impedindo que ocorram grandes
variações de pH.
• Cerca de 85% do CO2 produzido nas
células é transportado aos pulmões
por este mecanismo; 10% ligado a
grupos amino terminais da
hemoglobina (carbamino-Hb) e de
outras proteínas plasmáticas, e 5%
em solução.
• Assim, a manutenção do pH
fisiológico, imprescindível para o
desempenho de qualquer das
funções vitais, é obtida pela ação
coordenada do sistema Hb/HbO2 e do
sistema CO2/ HCO3-.
Hemoglobina - efeito do CO
→ A ligação do monóxido de carbono
à hemoglobina é cerca de 200 vezes
mais forte que a ligação de oxigênio,
levando à redução de oxigenação nos
tecidos e aos sintomas iniciais de
náuseas, tontura e dor de cabeça.