hemoglobina - (LTC) de NUTES
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Universidade Federal do Rio de Janeiro Centro de Ciências da Saúde Instituto de Bioquímica Médica Curso: Enfermagem e Obstetrícia P ROTEÍNAS GLOBULARES E TRANSPORTE DE O 2 TRANSPORTE DE O 2 O2 é pouco solúvel em soluções aquosas o que dificulta seu transporte na forma livre para os tecidos Como O2 chega nos tecidos e em órgãos e tecidos distantes (ex: coração)? MOLÉCULAS TRANSPORTADORES DE O 2 HEMOGLOBINA (eritrócitos do sangue - hemácias) MIOGLOBINA (células musculares) PROBLEMAS NO TRANSPORTE DE O 2 Proteínas compostas apenas por aminoácidos não podem realizar a função Nenhum aminoácido se liga de maneira reversível ao O2 Solução: Presença de metais como Ferro que são ótimos transportadores de O2 POR QUE NÃO UTILIZAR APENAS O FERRO PARA TRANSPORTAR O 2 ? Ferro apenas se liga ao O2 (não carrega) Necessidade de uma proteína 2º Problema: Ferro livre favorece a formação de radicais livres Danificam o DNA e às proteínas OH OH Timina O COMO O ORGANISMO EVITA A FORMAÇÃO DE RADICAIS LIVRES? HEME – grupo prostético da hemoglobina Ferro usado pelas células está ligado a estruturas que o sequestram e o tornam menos reativo GRUPAMENTO HEME HEME É UM GRUPAMENTO PROSTÉTICO Composto permanentemente associado com uma proteína que contribui para a sua função GRUPAMENTO HEME Estrutura complexa em forma de anel (Protoporfirina) que está ligada a um átomo de ferro Ligações do Fe2+ impedem a conversão de estado ferroso para férrico (Fe3+) Fe+2 - Hb liga-se ao O2 de maneira reversível Fe+3 - não se liga ao O2 POR QUE NÃO USAR HEME LIVRE PARA TRANSPORTAR O 2 ? Toxicidade do grupamento hidrofóbico do Heme Membrana é lipídica e o Heme age como detergente rompendo a membrana Hidrofóbico Membrana Plasmática OUTRA RAZÃO PARA NÃO USAR HEME LIVRE Heme livre tem ↑ afinidade pelo CO do que por O2 (20.000 vezes) Solução: “Enclausurar” o heme em uma proteína ↓ afinidade de 20.000 para 200 vezes devido ao impedimento estérico EFEITO ESTÉRICO O2 ligado ao Fe2+ forma um ângulo CO é ligado ao Fe2+ em linha reta Presença da Histidina distal impede a ligação linear do CO LIGAÇÃO DO F E 2+ Além das 4 ligações com N o Fe2+ se liga na histidina proximal e ao O2 APESAR DO EFEITO ESTÉRICO O MONÓXIDO DE CARBONO PODE SE LIGAR AO F E 2+ Circunstâncias com ↓ [O2] e ↑ [CO] DIFERENÇA DA COR DO SANGUE VENOSO E ARTERIAL Quando O2 se liga ao heme muda o arranjo de seus elétrons Provoca mudança de coloração do heme Vermelho escuro (desoxigenada) → vermelho vivo (oxigenada) VANTAGENS DA LIGAÇÃO DO F E 2+ AO HEME E À PROTEÍNA • Não há conversão de Fe2+ a Fe3+, o que inviabilizaria o transporte de O2 • Não há formação de radicais tóxicos que são danosos a outras moléculas • É possível limitar o acesso de determinadas moléculas ao heme MIOGLOBINA Armazena O2 nas células musculares 1 cadeia polipeptídica (153 aminoácidos) e 1 grupamento Heme Estrutura terciária formada por 8 α-hélices (75% da molécula) MIOGLOBINA 1 cadeia polipeptídica (153 aminoácidos) e 1 grupamento Heme MIOGLOBINA Abundante nos músculos de mamíferos que mergulham Capaz de reter o O2 por longos períodos enquanto o animal está submerso Baleia, Foca e Boto ESTRUTURA TERCIÁRIA: MIOGLOBINA Hidrofóbicos Polares Carregados B) Região interna da Mioglobina HEMOGLOBINA Presente nos eritrócitos do sangue (hemácias) Para desempenhar melhor seu papel de transportadoras de O2 as células perderam suas organelas (núcleo, mitocôndria e retículo endoplasmático) Sem núcleo são incapazes de se dividir (tempo vida ~4 meses) HEMOGLOBINA Proteína tetramérica (1 grupamento heme ligado a cada uma da 4 subunidades) 2 subunidades α (141 resíduos cada) e 2 β (146 resíduos cada) HEMOGLOBINA Capaz de transportar até 4 moléculas de O2 Sangue arterial a Hb está 96% saturada de O2 Sangue venoso que retorna para o coração apenas 64% de saturação Cerca de 1/3 é liberado nos tecidos MIOGLOBINA X HEMOGLOBINA Função e estrutura tridimensional = Estrutura 1ária Apenas 27 aminoácidos na mesma posição HEMOGLOBINA É UMA PROTEÍNA ALOSTÉRICA A interação de um ligante em um sítio altera as propriedades de ligação de um outro sítio na mesma proteína Quando o 1º O2 se liga à hemoglobina causa uma mudança na conformação da proteína aumentando a afinidade pelo 2º O2 e assim por diante Ligação cooperativa a ligação de um ligante coopera com a ligação do próximo ligante HEMOGLOBINA A ligação do Oxigênio provoca uma mudança conformacional do grupo Heme, mudando a posição da histidina proximal, induzindo com isso a mudança do estado T para o estado R HEMOGLOBINA Estado T e R HEMOGLOBINA A hemoglobina liga O2 eficientemente nos pulmões e libera O2 eficientemente nos tecidos Como ela faz isso? TRANSPORTE DE CO 2 O CO2, produzido pela respiração celular deve ser transportado até os pulmões, onde será excretado. anidrase carbônica Uma das formas de transporte de CO2 no sangue é na forma do íon bicarbonato. Essa reação é catalisada pela enzima anidrase carbônica presente nas hemácias. Tanto a pCO2 quanto o pH são importantes na regulação da liberação e ligação de O2 na hemoglobina. TRANSPORTE DE CO 2 O CO2 se liga às aminas terminais da hemoglobina, diminuindo sua afinidade pelo O2. O CO2 NÃO SE LIGA AO HEME!!!!!!!! O CO (monóxido de carbono) se liga ao heme. TRANSPORTE DE H+ A hemoglobina também se liga ao H+ produzidos no metabolismo. A diminuição do pH diminui a afinidade da hemoglobina pelo O2. EFEITO BOHR EFEITO BOHR Nos tecidos, o CO2 é produzido levando a acidificação do meio. [pH] e [CO2] – afinidade da hemoglobina pelo O2. Facilita a liberação de O2 nos tecidos Nos capilares do pulmão, o CO2 é excretado, portanto: [CO2] e [pH] - afinidade da hemoglobina pelo O2. Facilita a captação de O2. BPG Ligação do BPG diminui a afinidade da hemoglobina por oxigênio. Em altas altitudes, [BPG] aumenta e a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio diminui, facilitando a liberação de oxigênio nos tecidos. Hemoglobina fetal tem maior afinidade pelo oxigênio que a adulta porque possui uma afinidade menor ao BPG. BPG BPG BPG HEMOGLOBINA FETAL O BPG também desempenha uma função no suprimento de O2 para o feto em crescimento. Ele obtem O2 da corrente sanguínea da mãe por meio da placenta. Hb fetal possui maior afinidade pelo O2 do que a Hb materna e dessa forma permite a transferencia de O2 materno para o filho Duas características presentes na Hb fetal contribuem para que isso aconteça: 1- Presença de duas cadeias polipeptídicas diferentes. Cadeias são substituidas por . 2- A HbF se liga mais fracamente ao BPG porque possui um número menor de grupos carregados positivamente. A menor afinidade de BPG pela Hemoglobina F se dá pela substituição de uma histidina na posição H21 por uma Serina. HEMOGLOBINA FETAL A NEMIA FALCIFORME ANEMIA FALCIFORME Doença genética causada por uma única substituição de aminoácidos (valina no lugar do glutamato 6 das cadeias ). Val é apolar, o que reduz a solubilidade da HbS. ANEMIA FALCIFORME Hemoglobina das células falciformes (HbS) quando desoxigenada tem uma solubilidade baixa formando um precipitado, o que deforma as células. Pacientes com anemia falciforme são homozigotos. Indivíduos heterozigotos são geralmente assintomáticos. A freqüência do gene falcêmico é de até 40% em alguns lugares na África. Esta alta incidência é devida à proteção contra a infecção por Plasmodium sp. conferida aos heterozigotos, o que causa uma forte pressão seletiva positiva para se manter o alelo HbS na população. Em regiôes com alta incidência de malária, os indivíduos heterozigotos são os que se encontram em melhor situação. ANEMIA FALCIFORME X MALÁRIA Distribuição da Anemia Falciforme Distribuição da Malaria
