1) A hemoglobina e a mioglobina transportam e armazenam oxigênio no sangue e músculos, respectivamente, ligando-se ao íon ferro em seus grupos heme. 2) A hemoglobina tem estrutura tetramerica enquanto a mioglobina é um monômero. Isso afeta suas curvas de ligação ao oxigênio e funções de transporte vs armazenamento. 3) Diversos fatores como o pH, CO2 e o BPG regulam a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio para permitir sua eficiente

1. Transporte e armazenamento de oxigénio A hemoglobina e a mioglobina são proteínas funcionais para o transporte e armazenamento de oxigénio no sangue e tecidos musculares, respectivamente. Possuem grupos não proteicos (grupos prostéticos) com um anel porfirinico ao qual se encontra ligado um ião ferro. À parte da proteína excluindo o grupo prostético chama-se apoproteína. O ião Fe apresenta 2 estados de oxidação (+2 ou +3), sendo que apenas a forma Fe 2+ permite a ligação ao oxigénio. A oxidação a Fe 3+ implica a perda da actividade biológica da Hb.

2. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) Estrutura da hemoglobina e da mioglobina Estrutura do grupo Heme:

3. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) A hemoglobina apresenta uma estrutura quaternária tetramérica – 2 cadeias α e 2 cadeias β – ligadas entre si. A mioglobina é um monómero – não tem estrutura quaternária.

4. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) A hemoglobina e a mioglobina apresentam estruturas secundárias helicoidais semelhantes. A mioglobina apresenta 1 grupo heme ; a hemoglobina contém 4 destes grupos prostéticos (1 em cada monómero). Em cada grupo heme o Fe tem 6 posições de coordenação (ligação), 4 ligadas a átomos de N, estando uma reservada à ligação covalente com o O 2 . A outra ligação está disponibilizada para um grupo lateral de histidina.

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6. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) A cadeia lateral de His tem como função a prevenção da oxidação Fe 2+ a Fe 3+ no grupo heme . Força a ligação Fe-O-O a dobrar, tornando-a menos forte - mais fácil a libertação e nova captura de oxigénio quando necessário.

7. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) As equações de ligação da mioglobina e da hemoglobina ao oxigénio são as seguintes:

8. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) Curvas de ligação ao oxigénio:

9. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) A percentagem de saturação é dada por: θ = (nº de locais ocupados/nº de locais disponíveis)x100 O gráfico mostra que mioglobina e hemoglobina apresentam comportamentos diferentes. Estes são consequência das suas diferentes estruturas, reflectindo-se depois nas funções que desempenham (comportamento alostérico). Mioglobina – armazenamento; Hemoglobina – transporte.

10. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) P 50 designa a pressão parcial de O 2 à qual 50% dos locais de ligação disponíveis estão ocupados. Um menor valor de P 50 significa uma maior afinidade relativamente ao oxigénio. ? – Qual a proteína com maior afinidade relativamente ao O 2 ? Relacionar com as trocas gasosas que ocorrem no tecido muscular.

11. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) A ligação da hemoglobina leva a uma alteração da conformação da proteína (estrutura quaternária). A ocupação sucessiva dos vários locais de ligação ao O 2 que estão disponíveis fortalece sucessivamente a afinidade e a força da ligação hemoglobina – O 2 (comportamento alostérico cooperativo). Maior pressão parcial de O 2  maior afinidade e força da ligação Hb-O 2 .

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13. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) A alteração da conformação que ocorre com a ligação sucessiva do O 2 (primeiramente à unidades α ) vai favorecer a posterior ligação às unidades β da proteína e a passagem de um estado T ( Tenso ou Taut ) para um estado R ( Relaxado ).

14. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) Tecidos com uma elevada taxa metabólica, como o tecido muscular, geram grandes quantidades de H + e de CO 2 . Estes compostos são removidos pela Hb por troca com o oxigénio necessário ao funcionamento destes tecidos. A afinidade da Hb relativamente ao O 2 diminui em meios com maiores concentrações de CO 2 e de baixo pH. Este é o chamado Efeito de Bohr em homenagem ao cientista que primeiro descreveu o mecanismo.

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17. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) A afinidade da Hb relativamente ao O 2 é regulada pelo BPG ( 2,3-Bisfosfoglicerato ) . É esta competição alostérica que permite um eficiente mecanismo de trocas nos tecidos. Sem a intervenção desta molécula a hemoglobina teria muito mais afinidade relativamente ao O 2 , o que faria com que apenas 8% da carga de O 2 fosse trocada nos tecidos!!!!! A BPG exerce o seu efeito ao estabilizar a estrutura T da Hb.

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19. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) A hemoglobina fetal (HbF) apresenta uma estrutura quaternária diferente da evidenciada pela HbA – duas unidades α e duas unidades γ ( gama ), o que lhe confere uma maior afinidade relativamente ao O 2 e uma menor afinidade relativamente ao BPG. É este mecanismo que permite a captura eficiente do O 2 do sangue materno por troca com o CO 2 proveniente do seu metabolismo. As unidades gama são posteriormente convertidas em unidades β ao longo do processo de crescimento, sendo o seu número apenas residual (<0,05%) na idade adulta.

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21. Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.) Doenças relacionadas com deficiências na estrutura e função da Hb: Anemia falciforme é de origem genética. Alteração da forma dos eritrócitos (alongada, em forma de foice). Estas células são mais frágeis e a sua destruição precoce leve a anemias. A sua ocorrência é mais frequente em África, sendo que a sua prevalência parece estar relacionada com uma maior resistência à malária. As talassemias são tb. de origem genética e consistem na total ausência de uma ou mais unidades α ou β . Anemias, glicolisação da Hb (detecção da diabetes),…

22. Aplicação de conhecimentos O gráfico apresenta as curvas de oxigenação da Mb, HbA e HbF. Identifique-as correctamente, justificando a escolha. As

23. Aplicação de conhecimentos (cont.) Explique as diferenças verificadas. Explique como é que o aumento de CO 2 afectaria cada uma das curvas. Porque é que a hemoglobina é mais adequada que a mioglobina para a função de transporte de O 2 ? Que, estruturalmente, pode explicar esse diferente comportamento? Qual o efeito da ligação do CO 2 e do H + à Hb e qual a importância para a oxigenação dos tecidos? Qual a importância do BPG para o mecanismo de transporte de oxigénio e como actua esta molécula?