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Transporte de OTransporte de O22: : Mioglobina e HemoglobinaMioglobina e Hemoglobina

O OO O2 2 atmosférico não está em contado direto atmosférico não está em contado direto com a grande maioria das células e tecidos, com a grande maioria das células e tecidos, além de ser um gás pouco solúvel em água.além de ser um gás pouco solúvel em água.

Como o O2 chega a todas as células de todos os tecidos do corpo?

Transportadores de OTransportadores de O22

Hemoglobina: Eritrócitos SanguíneosHemoglobina: Eritrócitos Sanguíneos

Mioglobina : Tecido muscular Mioglobina : Tecido muscular

Os aminoácidos que formam a Os aminoácidos que formam a hemoglobina não são capazes de hemoglobina não são capazes de ligar diretamente o Oligar diretamente o O2. 2.

Como resolver esse problema?Como resolver esse problema?

Solução: Presença de metais como Ferro que são

ótimos transportadores de O2

O FeO Fe2+2+ é capaz de interagir com o O é capaz de interagir com o O22, sendo , sendo oxidado. Entretanto, nessa reação o Fe oxidado. Entretanto, nessa reação o Fe torna-se Fetorna-se Fe3+3+, e perde a capacidade de , e perde a capacidade de interação com Ointeração com O22..

Além disso, a reação do Fe livre com HAlém disso, a reação do Fe livre com H22OO22 gera radicais livres prejudiciais aos gera radicais livres prejudiciais aos componentes celulares.componentes celulares.

O Fe encontra-se no centro de uma O Fe encontra-se no centro de uma estrutura complexa em forma de anel, estrutura complexa em forma de anel, uma protoporfirina, chamada de Heme.uma protoporfirina, chamada de Heme.

Esta ligação inibe a transformação do Ferro ferroso (Fe2+) em férrico (Fe3+), e permite a ligação reversível do O2 ao Fe.

O Heme funciona como grupo O Heme funciona como grupo prostético para a Hemoglobina.prostético para a Hemoglobina.

O heme liga-se covalentemente a um O heme liga-se covalentemente a um resídulo de Histidina na molécula de resídulo de Histidina na molécula de Hemoglobina.Hemoglobina.

Por que não usar heme livre como Por que não usar heme livre como transportador de Otransportador de O22??

Porção hidrofóbicaAção detergente nas

membranas celulares.

O Heme livre tem uma afinidade 20.000 O Heme livre tem uma afinidade 20.000 vezes maior pelo CO do que pelo Ovezes maior pelo CO do que pelo O22..

A afinidade do heme pelo CO cai de 20.000 para 200 vezes quando encontra-se ligado à hemoglobina.

Efeito estérico: A presença da Efeito estérico: A presença da Histidina distal impede a ligação do Histidina distal impede a ligação do CO com o Fe num ângulo reto. CO com o Fe num ângulo reto.

Em circunstâncias onde a Em circunstâncias onde a concentração de CO é mais alta que concentração de CO é mais alta que a de Oa de O22 pode ocorrer a ligação do CO pode ocorrer a ligação do CO com o Fe.com o Fe.

Garagem fechada

A diferença na coloração do sangue A diferença na coloração do sangue arterial e venoso deve-se à ligação do Oarterial e venoso deve-se à ligação do O2 2 ao Heme: Vermelho escuro ao Heme: Vermelho escuro (desoxigenada) vermelho vivo (desoxigenada) vermelho vivo (oxigenada).(oxigenada).

MioglobinaMioglobina Armazena OArmazena O22 em células musculares. em células musculares. Possui apenas uma cadeia polipeptídica e Possui apenas uma cadeia polipeptídica e

um grupamento Heme.um grupamento Heme. Estrutura secundária formada de 8 Estrutura secundária formada de 8 αα--

héliceshélices

A grande abundância de mioglobina em músculos de A grande abundância de mioglobina em músculos de mamíferos marinhos que mergulham permite que esses mamíferos marinhos que mergulham permite que esses animais resistam a longos períodos submersos.animais resistam a longos períodos submersos.

Estrutura Terciária da Estrutura Terciária da MioglobinaMioglobina

Azul: CarregadosBrancos: Polares

Amarelos: Apolares

HemoglobinaHemoglobina Presente nas hemácias sanguíneas.Presente nas hemácias sanguíneas. Para melhor desempenhar seu papel no Para melhor desempenhar seu papel no

transporte do Otransporte do O22 as hemácias perdem seu núcleo as hemácias perdem seu núcleo e algumas organelas como mitocôndrias e e algumas organelas como mitocôndrias e retículo endoplasmático.retículo endoplasmático.

Sem núcleo são incapazes de se dividir e seu Sem núcleo são incapazes de se dividir e seu tempo de vida é de ~ 4 meses.tempo de vida é de ~ 4 meses.

Tetramérica (subunidades Tetramérica (subunidades ββ e e αα));; Capaz de transportar até 4 moléculas Capaz de transportar até 4 moléculas

de Ode O22..

No sangue arterial a Hb está 96% saturada de O2 e no sangue venoso que retorna para o coração apenas 64% de saturação. Cerca de 1/3 é liberado nos tecidos

A Hemoglobina é uma proteína A Hemoglobina é uma proteína alostéricaalostérica

A ligação de um OA ligação de um O2 2 numa das subunidades leva a numa das subunidades leva a uma mudança conformacional que aumenta a uma mudança conformacional que aumenta a afinidade das outras subunidades pelo Oafinidade das outras subunidades pelo O2 2 – – ligação cooperativaligação cooperativa..

A ligação do OA ligação do O2 2 ao Fe leva a uma mudança ao Fe leva a uma mudança de conformação do Heme, que desloca a de conformação do Heme, que desloca a posição da hélice na qual este heme está posição da hélice na qual este heme está ligado.ligado.

A hemoglobina liga O2 eficientemente nos pulmões e libera O2 eficientemente nos tecidos

Como ela faz isso?

Transporte de COTransporte de CO22

O COO CO22 produzido no metabolismo celular deve ser produzido no metabolismo celular deve ser transportado até os pulmões onde será liberado.transportado até os pulmões onde será liberado.

O COO CO2 2 também é transportado pela hemoglobina e também é transportado pela hemoglobina e esse transporte é influenciado pelo pH e pela pCOesse transporte é influenciado pelo pH e pela pCO2.2.

anidrase carbônica

O COO CO2 2 liga-se aos grupamentos amino-liga-se aos grupamentos amino-terminais das subnunidades da terminais das subnunidades da hemoglobina.hemoglobina.

Esta ligação diminui a afinidade da Esta ligação diminui a afinidade da Hemoglobina pelo OHemoglobina pelo O22..

O COO CO2 2 não liga-se ao Heme!não liga-se ao Heme!

A hemoglobina também liga-se a HA hemoglobina também liga-se a H+ +

produzidos no metabolismo.produzidos no metabolismo.

Essa ligação também diminui a sua Essa ligação também diminui a sua afinidade pelo Oafinidade pelo O22..

EFEITO BOHR

O COO CO22 produzido pelas células nos produzido pelas células nos tecidos leva à acidificação do meio.tecidos leva à acidificação do meio.

Com o aumento da pCOCom o aumento da pCO2 2 e diminuição e diminuição do pH a hemoglobina libera o Odo pH a hemoglobina libera o O22 para para o tecido.o tecido.

No pulmão, a pCONo pulmão, a pCO2 2 é baixa e o pH mais é baixa e o pH mais alto, fazendo a hemoglobina liberar alto, fazendo a hemoglobina liberar COCO22, aumentar sua afinidade pelo O, aumentar sua afinidade pelo O2 2 permitindo sua captação.permitindo sua captação.

BPGBPG A ligação do BPG diminui a afinidade da A ligação do BPG diminui a afinidade da

hemoglobina pelo Ohemoglobina pelo O2.2.

Em grandes altitudes, a concentração de BPG aumenta, fazendo com que a afinidade da hemoglobina pelo O2 diminua, facilitando a liberação deste nos tecidos.A hemoglobina fetal tem menor afinidade pelo BPG e, portanto, maior afinidade pelo O2.

Hemoglobina fetalHemoglobina fetal A hemoglobina fetal tem maior A hemoglobina fetal tem maior

afinidade pelo oxigênio pois há uma afinidade pelo oxigênio pois há uma substitui’cão das cadeias substitui’cão das cadeias ββ por por cadeias cadeias γγ..

Anemia FalciformeAnemia Falciforme Nessa anemia o glutamato Nessa anemia o glutamato

6 das cadeias 6 das cadeias ββ é é substituído por uma valina, substituído por uma valina, um aminoácido com cadeia um aminoácido com cadeia lateral apolar.lateral apolar.

A hemoglobina de células A hemoglobina de células falciformes (HbS) falciformes (HbS) desoxigenada tem baixa desoxigenada tem baixa solubilidade, formando solubilidade, formando agregados que deformam a agregados que deformam a célula.célula.

Anemia FalciformeAnemia Falciforme

Anemia falciforme x MaláriaAnemia falciforme x MaláriaDistribuição da Anemia Falciforme Distribuição da Malaria