Metabolismo das Hemácias e Hemoglobinas

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Processos Celulares
e Moleculares
Lucas Celes Dominguez
@lucas.celes
 1 Lucas Dominguez – Primeiro Semestre - Medfacs 
METABOLISMO DAS HEMÁCIAS E HEMOGLOBINA 
HEMÁCIAS 
- Anemia Falciforme: Leva ao “entupimento” dos capilares menos calibrosos, por conta do formato da hemácia -> 
Quando as hemácias falciformes chegam a vasos menos calibrosos, elas não conseguem se deformar de modo a 
permitir o fluxo normal de sangue, necrosando tecidos e podendo até provocar infarto. 
• Quando o indivíduo possui traço falcêmico, ele será heterozigoto para a anemia, possuindo uma anemia mais 
amena do que quem é homozigoto doente. 
 
• A imagem da direita é a de um indivíduo normal, já a da esquerda é de quem possui traço falcêmico, já que 
possui hemácias normais também. 
- Basicamente, as hemácias são “sacos” carreadores de moléculas de hemoglobina -> São anucleadas. 
- Hemoglobina são proteínas heterotetramérica -> Possuem quatro subunidades, duas alfas (1 e 2) e duas beta (1 e 2). 
Por serem diferentes, elas são heterotetramérica -> Se fosse todo mundo alfa ou beta, seria homotetramérica. 
• Cada subunidade alfa e beta possui presas, em si, grupos prostéticos -> Grupamento Heme -> São os 
responsáveis por fazer o transporte dos gases. Cada subunidade é capaz de transportar uma molécula do gás, 
logo cada hemoglobina transporta quatro moléculas. 
- Fisiologia do Transporte de Gases: 
• Ao capturar o oxigênio, as hemácias vão capturar o oxigênio, levando para os tecidos. 
• Quando chegar aos tecidos, ocorrerá uma hematose tecidual (troca de gases a nível das hemoglobinas). 
• Com essa hematose, ela passa a carregar CO2 e lava para os pulmões, onde ocorrerá uma hematose pulmonar. 
• Lembrando que nos tecidos, a hemoglobina passa a ter uma afinidade menor ao oxigênio, enquanto nos 
pulmões elas terão uma maior afinidade com o oxigênio -> É isso que faz com que elas liberem e carreguem o 
oxigênio. 
- Basicamente as hemoglobinas vão possuir afinidades a três gases: o CO, CO2 e O2 -> A maior afinidade é com o CO 
(MUITO mais do que com o O2). 
• Quando o CO se liga a hemoglobina, ele se conecta com tanta avidez que impede a troca com outros gases, até 
mesmo se a hemoglobina estiver ligada a algum oxigênio, ela não consegue libera-lo mais -> Asfixia e hipóxia 
dos tecidos. 
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- A hemoglobina possui um núcleo de ferro (na parte heme), que é o responsável por se ligar aos gases e aminoácidos 
das hemoglobinas -> É isso que prende o grupamento heme na hemoglobina. 
• Elas vão possuir seis ligações de coordenação, sendo quatro responsáveis pela estrutura interna do grupo 
heme, enquanto as outras duas, que serão perpendiculares, são responsáveis por se ligar aos gases e aos 
aminoácidos da hemoglobina. (ouvir áudio pra entender a protoporfirina). 
 
- Quanto mais oxigênio a hemoglobina tem presa a si, maior vai ser a afinidade que ela possui ao oxigênio (isso serve 
apenas ao oxigênio, e não pro CO2 e CO) -> Se eu ligo um oxigênio a uma subunidade, isso aumenta a afinidade, 
fazendo com que o resto se ligue -> Isso explica a maior afinidade no pulmão e menor nos tecidos -> Fenômeno de 
Cooperação. 
- A forma desoxi (tenso) da hemoglobina é livre de oxigênio e a forma oxi (relaxado) é presa ao oxigênio -> Quando se 
ligar a um oxigênio, isso afasta mais a cadeia, fazendo com que se modifique a estrutura da cadeia, induzindo uma 
maior afinidade ao oxigênio. 
 
- Gráfico de afinidade das hemoglobinas: 
 
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• Do ponto de vista fisiológico (no corpo humano), o tipo de hemoglobina é linha do meio, que passa por um 
processo de baixa afinidade e quando vai aumentando gradualmente a pressão de oxigênio, ela vai 
aumentando sua afinidade. 
• 4 kPa a pressão de O2 encontrada nos tecidos, enquanto nos pulmões é de 12 kPa. 
- Mioglobina: Também é uma hemiproteína que tem afinidade por gases. 
• Porém, sua afinidade é diferente, já que ela não tem um estado de transição de afinidade, como a 
hemoglobina -> Ela sempre vai ter alta afinidade com o oxigênio, ou seja, se saturam rapidamente -> Não 
apresenta relação de cooperação. 
• São encontradas, principalmente, nos músculos. 
• O que faz ela ter essa afinidade é justamente a estrutura tridimensional da mioglobina. 
• Evolutivamente, isso acontece porque elas não precisam passar pelos tecidos, etc, aumentando e diminuindo 
sua afinidade -> Elas ficam paradas nos 
músculos. 
 
 
 
- Efeito do pH na afinidade da hemoglobina pelo O2: 
• Ao alterar o pH do sangue, altera também a afinidade da hemoglobina -> pH ácido tem menor afinidade, 
enquanto pH básico tem maior afinidade. 
 
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• O pH do sangue perto dos pulmões é levemente alcalino, enquanto nos tecidos é levemente ácido -> Isso se dá 
pelas concentrações de CO2 (determinantes de pH). 
ANEMIA FALCIFORME 
- É uma doença genética hereditária. 
- Surgiu no Continente Africano -> As pressões evolutivas fizeram com que essa mutação se perpetuasse ao longo dos 
descendentes -> Essa condição protege os indivíduos de infecções por malária (são mais resistentes). 
• O que protege é justamente o fato de o oxigênio entrar nas hemácias, mas não se conectar ao grupo heme -> 
Oxigênio fica livre dentro da hemácia, gerando radicais livres (atacam e destroem o plasmodium). 
- Causa alterações na cadeia beta da hemoglobina (não na alfa)! 
- Alelo HbA é o alelo normal, enquanto o HbS é o alelo mutante -> O que varia é o sexto códon (valina ao invés de 
glutamato) -> Mutação por substituição. 
• Normal: HbA HbA. 
• Traço falcêmico: HbA HbS. 
• Falcêmico: HbS HbS. 
- A principal consequência da forma falcêmica é a vasoclusão, além da dificuldade de transportes de gases. 
- Na hemoglobina S há a formação de polímeros cada vez maiores, empurrando as paredes da hemácia, fazendo com 
que elas possuam formatos de foice. (estudar melhor isso dos polímeros!!!) 
 
- Terapias para Tratamentos: 
• Transfusão sanguínea -> Porém, precisaria ser contínua (a vida toda) -> Pode desencadear uma aloimunização 
(de tanto transfundir, o sistema imunológico vai passar a destruir as hemácias transfundidas). 
• Transplante de medula óssea -> Pode destruir a medula óssea do paciente e substituir por uma medula óssea 
de um doador compatível -> Vai ter que usar imunossupressores pela vida toda, logo não é a primeira escolha 
de tratamento (seria a última). 
• Terapias medicamentosas -> Hidroxiureia -> Quimioterápico usado no tratamento de anemia -> Vai ativar a 
expressão da hemoglobina fetal no indivíduo adulto -> Não possui subunidade beta! 
HEMOGLOBINA FETAL 
- Transporta gases com maior afinidade do que a dos adultos -> Transportam oxigênio mais efetivamente do que os 
adultos. 
- Não possui subunidade beta, só vai possuir alfa e gama. 
- Antigamente era usada para o dopping, porém hoje em dia os exames detectam facilmente. 
ENZIMAS 
- Os seres vivos devem ter mecanismos capazes de catalisar reações químicas eficientemente e seletivamente (atuam 
sobre substratos seletivamente) -> Eles conseguem isso através de enzimas. 
- Catálise: É o aumento da velocidade de uma reação, devido à adição de um catalisador. 
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- Ou seja, enzimas são biomoléculas que agem na aceleração de reações químicas em sistemas biológicos. 
- As duas classes enzimáticas são as ribozimas (RNA) e proteínas (grande diversidade e versatilidade). 
- As enzimas proteicas são globulares -> Forma terciária que se assemelham a globos (não podem ser fibrosas) -> Isso 
permite que elas possuam cavidades e depressões, permitindo a formação dos sítios ativos, que vão ser a região de 
ação com os substratos. 
- Classificação das enzimas: 
• Termo referente ao nome ou à função da enzima seguido pelo sufixo -ase. 
• Exemplos: álcool desidrogenase (quando bebe muito, podeter gordura no fígado), amilase, uréase, lipase, 
anidrase carbônica. 
• Anidrase Carbônica: Catalisa a conversão de CO e H2Oem H2CO3 (ácido carbônico) -> Transporte de CO2 e 
controle do pH do sangue -> Está presentes em nossas hemácias. 
 
- A interação entre enzima e substrato ocorre graças à presença do sítio ativo -> A interação enzima e substrato é 
dinâmica (vai se ajustando até que exista o encaixe perfeito -> Não é tão rígido como o modelo chave-fechadura). 
-Ouvir o áudio em torno de 25/26/27 minutos pra entender essa parte (fui no banheiro). 
- O reconhecimento é feito por complementariedade geométrica (ajuste induzido) e eletrostática. 
- Mecanismo de Ação Enzimática: 
 
• Formações de complexos ES (enzima e substrato) e EP (enzima e produto). 
• A enzima NÃO e consumida durante a reação -> No final ela é liberada e pode agir novamente com um novo 
substrato. 
• O objetivo é transformar substrato em produto, através da redução da energia de ativação. 
- Fatores que podem interferir na atividade enzimática: 
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• pH -> Cada enzima tem seu pH ideal para a atividade enzimática específica -> Fora desse pH a atividade reduz 
até cessar. 
 
- Km (Constante de Michaelis): 
• Quantidade de substrato necessária para a enzima atingir a metade da velocidade máxima. 
• É uma medida de afinidade de uma enzima com seu substrato. 
 
• Enzimas Michaelianas: Ao atingir a velocidade máxima, não adianta botar mais substratos, pois os sítios ativos 
já estão saturados (ocupados) -> Não há como catalisar novas substâncias (não adianta botar mais nada)! 
• Equação de Michaelis-Menten: Km = [S], quando V=1/2 Vmáx. 
• Através disso pode saber se há muita ou pouca afinidade. 
• Exemplo: Glicoquinase possui Km elevado, logo precisa de muito substrato para atingir metade de sua 
velocidade máxima. Já a Hexoquinase possui Km baixo, logo atinge essa velocidade na presença de pouco 
substrato -> Ambas possuem a glicose como substrato – Logo, são isoenzimas, possuindo mesmo substrato, 
atuando diferentes tecidos e possuindo diferentes afinidades. 
 
• Enzimas que tem um Km baixo possuem maior afinidade com o substrato, enquanto quem tem Km baixo 
possui menor afinidade. 
- Estrutura das Enzimas Complexas: 
• Precisam de compostos químicos chamados de cofatores (inorgânico), íons metálicos, ou de um complexo 
orgânico chamado de coenzima (orgânica). 
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• Esses cofatores e coenzimas estabilizam (aumentam a afinidade/ajustam melhor)a ligação entre o substrato e 
o sítio ativo. 
• Holoenzima é o complexo completo: o substrato, a enzima, o cofator e a coenzima. 
• Apoenzima: É apenas a parte proteica. 
 
• Sítio Alostérico: São sítios que substâncias se acoplam e estimulam a regulação da atividade enzimática 
(induzindo modificações na conformação da enzima, aumentando/inibindo afinidade entre ela e seu substrato, 
etc). 
- Regulação da Atividade Enzimática: 
• Inibição Competitiva: Tanto o inibidor quanto o substrato vão competir pelo sítio ativo (depende da 
concentração e da quantidade). 
• Inibição Incompetitiva: Faz uma inibição, porém não é de forma competitiva -> Sítio Alostérico! 
- Importância Médica e Aplicações: Muitos fármacos exercem seus efeitos através das interações com enzimas.