14180361-bioquimica-hemoglobina

5/11/2018 14180361-Bioquimica-hemoglobina - slidepdf.com

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s ru ura qua ern r as ru ura qua ern r a

A. S. Tanaka (Bioquímica 2008)A. S. Tanaka (Bioquímica 2008)



ve s e rgan zaç o strutura as rote nas



22

OO22 apresenta solubilidadeapresenta solubilidade extremamenteextremamente

baixa no sanguebaixa no sangue

garantem o suprimento de Ogarantem o suprimento de O22::

,,OO22

: oca za a nas em c as ,: oca za a nas em c as ,aumenta 70 vezes a capacidade de transporte de Oaumenta 70 vezes a capacidade de transporte de O22..Partici a do trans orte de COPartici a do trans orte de CO



ormas e ranspor e e 2

DissolvidoDissolvido no sangue: 2%no sangue: 2%

Oxihemoglobina: 98%Oxihemoglobina: 98%



Em 1957, John Kendrew apresentou a estrutura

r mens ona a

(primeira proteína cristalizada!!)

Proteína globular solúvel :uma única cadeia oli e tídica

de 151 resíduos (17600 Da)

Grupo heme: liga O2

Molécula compacta: altaproporção de α-helices: 75%

em 8 α-helices (A-H)



Formação do grupo Hemeormação do grupo Hemeormação do grupo Hemeormação do grupo Heme

grupo prostético HEME

Estrutura básica das Protoporfirina IX+Fe2+=Heme



HemeHeme

erro no eme po e es ar como e ou e

Somente o FeSomente o Fe2+2+ pode ligarpode ligar--se ao Ose ao O22

ligação reversívelligação reversível

Oxihemoglobina ou Oximioglobina

cor verme a

O Fe3+

não permite a ligação do O2

meta-hemoglobina, cor castanha



gaç o o 2 ao Fe

Histidina Plano do anelda porfirina



Mioglobina x Heme: umMioglobina x Heme: um

ambiente protegidoambiente protegido

His distal

His

Modificado de Watson HC, Prog. Stereochem, 1969

proxima



eme

β1α2 βMoléculaMolécula dede Hb quase esférica:Hb quase esférica:quatro cadeias (parecidas com aquatro cadeias (parecidas com a

tetraédricotetraédrico (68000 Da)(68000 Da)

Duas regiões tem seqüênciasDuas regiões tem seqüências

altamente conservadas: bolsõesaltamente conservadas: bolsões

β2

α1

do heme e as interfacesdo heme e as interfaces α / / β..Mutações nestas regiõesMutações nestas regiões interfereminterferemna ligação normal do Ona ligação normal do O22

Contatos entre as unidades



Mioglobina e cadeia β da

Hemoglobina

HEME

MioglobinaMioglobina Cadeia β da hemoglobina

Modificado de Perutz, Sci. Amer. 239: 6, 1978Modificado de Perutz, Sci. Amer. 239: 6, 1978



Cadeias de HemoglobinaCadeias de Hemoglobina

HumanaHumana

CadeiasCadeias αα= 141 resíduos= 141 resíduos

CadeiaCadeia ββ= 146 resíduos= 146 resíduos

Hb AHb A: predominante nos adultos,: predominante nos adultos, α22β22

Hb FHb F: hemoglobina fetal ,: hemoglobina fetal , α22γ22



α β α β11 β11 α22 β22

α β α β

Há pouca interação entre duas cadeiasHá pouca interação entre duas cadeias α ou 2 β

interações hidrofóbicas, pontes deinterações hidrofóbicas, pontes dehidrogênhidrogênio e pio e pontes salinasontes salinas



Estrutura tridimensional da

,elucidou a estrutura

tridimensional da hemoglobinapor raç o o ra o-

Iniciou a determinação da

estrutura em 1936 e concluiuem 1959

Ganhou o Prêmio Nobel de

Química (1962), por essaax er nan eru z(1914-2002)

descoberta.



Estrutura da HbH T e da HbO R

Conformação TConformação T Conformação RConformação R



Interação do O2 com o heme

Hélice FHélice F



Hélice FHélice F

HbOHbO

HbHHbH

Plano da porfirinaPlano da porfirina

Adaptado de Baldwin e Chothia J. Mol. Biol. 129:192, 1979Adaptado de Baldwin e Chothia J. Mol. Biol. 129:192, 1979



Mudanças na Estrutura Quaternária da HbH

HbO2

rotação de 15o de α1β1 em relação ao α2β2

Adaptado de Baldwin e Chothia J. Mol. Biol. 129:192, 1979Adaptado de Baldwin e Chothia J. Mol. Biol. 129:192, 1979



A ligação de um OA ligação de um O22 facilita a ligação defacilita a ligação de

mais Omais O efeito coo erativoefeito coo erativo

A afinidade da Hb por OA afinidade da Hb por O22 depende do pH edepende do pH e

a pa p 22 e e o o re e o o r A afinidade da Hb or OA afinidade da Hb or O é re ulada oré re ulada or

fosfatos orgânicos (BPG)fosfatos orgânicos (BPG)

nenhuma destas propriedadesnenhuma destas propriedades



Efeito cooperativo

A ligação de uma molécula de O2 com o

grupamento Heme a H aci ita a igaç odas outras moléculas de O



Efeito cooperativoEfeito cooperativo

HbHb44 + O+ O22 HbHb44(O(O22))HbHb44 + O+ O22 HbHb44(O(O22))HbHb44 + O+ O22 HbHb44(O(O22))HbHb44 + O+ O22

11

HbHb44(O(O22) + O) + O22 HbHb44(O(O22))2222

VV11 < V< V22 < V< V33 < V< V44

HbHb44(O(O22))22 + O+ O22 HbHb44(O(O22))33

33

HbHb44(O(O22))33 + O+ O22 HbHb44(O(O22))44

VV44



Curva de saturação da Mb e da Hb

Para qualquer pO2,Para qualquer pO2,

o o

Y é maior para a MbY é maior para a Mb

do que para a Hbdo que para a Hb

Hemo lobinaHemo lobina t u r a

ç

t u r a

ç

S SPP 5050 Mb= 2.8 torrMb= 2.8 torr

PP 5050 Hb =26 torrHb =26 torrpOpO22pressão (torr)pressão (torr)

PP5050= pressão parcial de O= pressão parcial de O22 na qual 50% dos sítios estão ocupadosna qual 50% dos sítios estão ocupados



Interação AlostéricaInteração Alostérica

2

temperatura diminuem a afinidade da Hb

pelo O2



afinidadeafinidade da Hb pelo Oda Hb pelo O22

Diminuem a afinidade

••⇑

••⇑ HH++ ((⇓ H)H)

•• ⇑ COCO22

•• ⇑ 2,3 BPG2,3 BPG



Efeito Bohrfeito Bohrfeito Bohrfeito BohrR l l ri n r H+

Nos tecidos o H mais baixo e oNos tecidos o H mais baixo e o

pulmõespCOpCO22 mais alta resulta namais alta resulta naconversão da forma R para Tconversão da forma R para T

Isto causa a liberação do OIsto causa a liberação do O22

porque a forma T tem menorporque a forma T tem menortecidosafinidade por Oafinidade por O22 do que a R.do que a R.



Mecanismo do efeito Bohr

O OO O22 e He H++ não se ligam no mesmo sítio nanão se ligam no mesmo sítio na

HbHb

é a His 146é a His 146 (ß) que forma um par iônico com(ß) que forma um par iônico com

→ →

A forma T tem mais afinidade por ions HA forma T tem mais afinidade por ions H++

ue a forma Rue a forma R → K mais altoK mais alto



SabiaSabia--se que o 2,3se que o 2,3--BPG estava presente nasBPG estava presente nas

hemácias antes de sua fun ão ser conhecidahemácias antes de sua fun ão ser conhecida

Em 1967, Ruth and Reinhold BeneschEm 1967, Ruth and Reinhold Beneschdescobriram ue o BPG se li a a Hb e reduzdescobriram ue o BPG se li a a Hb e reduz

sua afinidade por Osua afinidade por O22



Sítio de interação do BPG naSítio de interação do BPG na

desoxihemoglobinadesoxihemoglobina

-- 22 22 44

(cargas positivas em azul) A HbOA HbO22 perdeu seu sítio para BPGperdeu seu sítio para BPG



e o a os r coe o a os r co

AltitudesAltitudes



Hemoglobina Fetalemoglobina Fetal

Hb Fetal (Hb Fetal (α22 γ22))

pelo BPG

maternamaterna

His →Ser

OO22 flui da Hb maternaflui da Hb maternapara a Hb fetalpara a Hb fetal



2

-- -- ++ -- - Carbamino compostos

Contribui para o efeito Bohr

CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3-ACAC

HbO2 + H+⇌ HbH + O2

Os ions H+ são tamponados pela Hb

T t d O2T t d O2



1. O2 se difunde dos alveolos pulmonares para osTransporte de O2Transporte de O2

capilares chegando na circulacao2. Nas hemácias, o O2 se liga a hemoglobina.

3. Em paralelo, o CO2 se difunde do sangue para osalveolos.

4. A menor concentacao de CO2 dissolvido no sanguefaz com que o pH (~7.6) seja mais alto no pulmaodo que nos tecidos perifericos (~pH 7.2) onde ap a a.

5. As hemácias contendo HbO2 chegam nos tecidos periféricos

.

O pH do sangue diminui porque o CO2 é liberado.

A combinação de uma baixa pO2 e um pH baixo nos tecidosperifericos provoca uma diminuição na saturação de O2

O2 é liberado pela hemoglobina!!!!



O conceito de doença molecular veio dos

estudos das Hb mutantes

MUTAÇÃOPROTEÍNA ALTERADAFUNÇÃOANORMALDOENÇA

São conhecidas cerca de 1500 doen ascujas bases bioquímicas estãodeterminadas.

Há um grande número de doenças cujasbases bioquímicas não são conhecidas.



Efeitos da Mutação

DNA com alteração estrutural

mRNA com códon s alterado s

Proteína com seqüência de aminoácidos anormal



Anemia FalciformeAnemia Falciforme

Primeira doença molecular documentada:Primeira doença molecular documentada:

James Herrick descreveu o primeiro caso deJames Herrick descreveu o primeiro caso de

anemia falciforme (1910)anemia falciforme (1910) Paciente ne ro anêmicoPaciente ne ro anêmico

Redução do ORedução do O22 hemácias em forma de foice.hemácias em forma de foice.

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