Transporte e armazenamento de oxigénio

Transporte e armazenamento de Transporte e armazenamento de oxigéniooxigénio

A hemoglobina e a mioglobina são proteínas A hemoglobina e a mioglobina são proteínas funcionais para o transporte e funcionais para o transporte e armazenamento de oxigénio no sangue e armazenamento de oxigénio no sangue e tecidos musculares, respectivamente.tecidos musculares, respectivamente.

Possuem grupos não proteicos (grupos Possuem grupos não proteicos (grupos prostéticos) com um anel porfirinico ao qual se prostéticos) com um anel porfirinico ao qual se encontra ligado um ião ferro.encontra ligado um ião ferro.

À parte da proteína excluindo o grupo À parte da proteína excluindo o grupo prostético chama-se apoproteína.prostético chama-se apoproteína.

O ião Fe apresenta 2 estados de oxidação (+2 O ião Fe apresenta 2 estados de oxidação (+2 ou +3), sendo que apenas a forma Feou +3), sendo que apenas a forma Fe2+ 2+ permite permite a ligação ao oxigénio. A oxidação a Fea ligação ao oxigénio. A oxidação a Fe3+ 3+

implica a perda da actividade biológica da implica a perda da actividade biológica da Hb.Hb.

Transporte e armazenamento de Transporte e armazenamento de oxigénio (cont.)oxigénio (cont.)

Estrutura da hemoglobina e da mioglobinaEstrutura da hemoglobina e da mioglobina

Estrutura do grupo Estrutura do grupo Heme:Heme:


A hemoglobina apresenta uma A hemoglobina apresenta uma estrutura quaternária estrutura quaternária tetraméricatetramérica – 2 cadeias – 2 cadeias αα e 2 cadeias e 2 cadeias ββ – – ligadas entre si.ligadas entre si.

A mioglobina é um A mioglobina é um monómeromonómero – – não tem estrutura quaternária.não tem estrutura quaternária.


A hemoglobina e a mioglobina apresentam A hemoglobina e a mioglobina apresentam estruturas secundárias helicoidais estruturas secundárias helicoidais semelhantes.semelhantes.

A mioglobina apresenta 1 grupo A mioglobina apresenta 1 grupo hemeheme; a ; a hemoglobina contém 4 destes grupos hemoglobina contém 4 destes grupos prostéticos (1 em cada monómero).prostéticos (1 em cada monómero).

Em cada grupo Em cada grupo hemeheme o Fe tem 6 posições o Fe tem 6 posições de coordenação (ligação), 4 ligadas a de coordenação (ligação), 4 ligadas a átomos de N, estando uma reservada à átomos de N, estando uma reservada à ligação covalente com o Oligação covalente com o O22..

A outra ligação está disponibilizada para A outra ligação está disponibilizada para um grupo lateral de histidina. um grupo lateral de histidina.


A cadeia lateral de A cadeia lateral de HisHis tem como tem como função a prevenção da oxidação função a prevenção da oxidação FeFe2+ 2+ a Fea Fe3+3+ no grupo no grupo hemeheme..

Força a ligação Fe-O-O a dobrar, Força a ligação Fe-O-O a dobrar, tornando-a menos forte - mais tornando-a menos forte - mais fácil a libertação e nova captura fácil a libertação e nova captura de oxigénio quando necessário.de oxigénio quando necessário.


As equações de ligação da As equações de ligação da mioglobina e da hemoglobina ao mioglobina e da hemoglobina ao oxigénio são as seguintes:oxigénio são as seguintes:


Curvas de ligação ao oxigénio:Curvas de ligação ao oxigénio:


A percentagem de saturação é dada por:A percentagem de saturação é dada por:θθ = (nº de locais ocupados/nº de locais disponíveis)x100 = (nº de locais ocupados/nº de locais disponíveis)x100

O gráfico mostra que mioglobina e O gráfico mostra que mioglobina e hemoglobina apresentam comportamentos hemoglobina apresentam comportamentos diferentes. Estes são consequência das suas diferentes. Estes são consequência das suas diferentes estruturas, reflectindo-se depois diferentes estruturas, reflectindo-se depois nas funções que desempenham nas funções que desempenham (comportamento alostérico).(comportamento alostérico).

Mioglobina – armazenamento;Mioglobina – armazenamento; Hemoglobina – transporte.Hemoglobina – transporte.


PP5050 designa a pressão parcial de O designa a pressão parcial de O22 à à qual 50% dos locais de ligação qual 50% dos locais de ligação disponíveis estão ocupados.disponíveis estão ocupados.

Um menor valor de PUm menor valor de P5050 significa uma significa uma maior afinidade relativamente ao maior afinidade relativamente ao oxigénio.oxigénio.

? – Qual a proteína com maior afinidade ? – Qual a proteína com maior afinidade relativamente ao Orelativamente ao O22? Relacionar com as ? Relacionar com as trocas gasosas que ocorrem no tecido trocas gasosas que ocorrem no tecido muscular.muscular.


A ligação da hemoglobina leva a uma A ligação da hemoglobina leva a uma alteração da conformação da proteína alteração da conformação da proteína (estrutura quaternária).(estrutura quaternária).

A ocupação sucessiva dos vários locais de A ocupação sucessiva dos vários locais de ligação ao Oligação ao O22 que estão disponíveis que estão disponíveis fortalece sucessivamente a afinidade e a fortalece sucessivamente a afinidade e a força da ligação hemoglobina – Oforça da ligação hemoglobina – O22 (comportamento alostérico cooperativo).(comportamento alostérico cooperativo).

Maior pressão parcial de OMaior pressão parcial de O22 maior maior afinidade e força da ligação Hb-Oafinidade e força da ligação Hb-O22..


A alteração da conformação que ocorre A alteração da conformação que ocorre com a ligação sucessiva do Ocom a ligação sucessiva do O22 (primeiramente à unidades (primeiramente à unidades αα) vai favorecer ) vai favorecer a posterior ligação às unidades a posterior ligação às unidades ββ da da proteína e a passagem de um estado proteína e a passagem de um estado TT ((TensoTenso ou ou TautTaut) para um estado ) para um estado R R ((RelaxadoRelaxado).).


Tecidos com uma elevada taxa metabólica, Tecidos com uma elevada taxa metabólica, como o tecido muscular, geram grandes como o tecido muscular, geram grandes quantidades de Hquantidades de H++ e de CO e de CO22. Estes compostos . Estes compostos são removidos pela Hb por troca com o são removidos pela Hb por troca com o oxigénio necessário ao funcionamento destes oxigénio necessário ao funcionamento destes tecidos.tecidos.

A afinidade da Hb relativamente ao OA afinidade da Hb relativamente ao O 22 diminui diminui em meios com maiores concentrações de COem meios com maiores concentrações de CO 22 e de baixo pH.e de baixo pH.

Este é o chamado Este é o chamado Efeito de BohrEfeito de Bohr em em homenagem ao cientista que primeiro homenagem ao cientista que primeiro descreveu o mecanismo.descreveu o mecanismo.


A afinidade da Hb relativamente ao OA afinidade da Hb relativamente ao O22 é é regulada pelo regulada pelo BPG (BPG (2,3-Bisfosfoglicerato2,3-Bisfosfoglicerato)). É esta . É esta competição alostérica que permite um eficiente competição alostérica que permite um eficiente mecanismo de trocas nos tecidos. Sem a mecanismo de trocas nos tecidos. Sem a intervenção desta molécula a hemoglobina intervenção desta molécula a hemoglobina teria muito mais afinidade relativamente ao Oteria muito mais afinidade relativamente ao O22, , o que faria com que apenas 8% da carga de Oo que faria com que apenas 8% da carga de O22 fosse trocada nos tecidos!!!!!fosse trocada nos tecidos!!!!!

A BPG exerce o seu efeito ao estabilizar a A BPG exerce o seu efeito ao estabilizar a estrutura Testrutura T da Hb. da Hb.


A A hemoglobina fetalhemoglobina fetal (HbF) apresenta uma (HbF) apresenta uma estrutura quaternária diferente da evidenciada estrutura quaternária diferente da evidenciada pela HbA – duas unidades pela HbA – duas unidades αα e duas unidades e duas unidades γγ ((gamagama), o que lhe confere uma maior ), o que lhe confere uma maior afinidade relativamente ao Oafinidade relativamente ao O22 e uma menor e uma menor afinidade relativamente ao BPG.afinidade relativamente ao BPG.

É este mecanismo que permite a captura É este mecanismo que permite a captura eficiente do Oeficiente do O22 do sangue materno por troca do sangue materno por troca com o COcom o CO22 proveniente do seu metabolismo. proveniente do seu metabolismo.

As unidades As unidades gamagama são posteriormente são posteriormente convertidas em unidades convertidas em unidades ββ ao longo do ao longo do processo de crescimento, sendo o seu número processo de crescimento, sendo o seu número apenas residual (<0,05%) na idade adulta.apenas residual (<0,05%) na idade adulta.


Doenças relacionadas com deficiências na Doenças relacionadas com deficiências na estrutura e função da Hb:estrutura e função da Hb:

Anemia falciformeAnemia falciforme é de origem genética. é de origem genética. Alteração da forma dos eritrócitos (alongada, Alteração da forma dos eritrócitos (alongada, em forma de foice). Estas células são mais frágeis em forma de foice). Estas células são mais frágeis e a sua destruição precoce leve a anemias. A e a sua destruição precoce leve a anemias. A sua ocorrência é mais frequente em África, sua ocorrência é mais frequente em África, sendo que a sua prevalência parece estar sendo que a sua prevalência parece estar relacionada com uma maior resistência à relacionada com uma maior resistência à malária.malária.

As As talassemiastalassemias são tb. de origem genética e são tb. de origem genética e consistem na total ausência de uma ou mais consistem na total ausência de uma ou mais unidades unidades αα ou ou ββ..

Anemias, glicolisação da Hb (detecção da Anemias, glicolisação da Hb (detecção da diabetes),…diabetes),…

Aplicação de conhecimentosAplicação de conhecimentos

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

As

Aplicação de conhecimentos Aplicação de conhecimentos (cont.)(cont.)

Explique as diferenças verificadas.Explique as diferenças verificadas. Explique como é que o aumento de COExplique como é que o aumento de CO22

afectaria cada uma das curvas.afectaria cada uma das curvas. Porque é que a hemoglobina é mais Porque é que a hemoglobina é mais

adequada que a mioglobina para a adequada que a mioglobina para a função de transporte de Ofunção de transporte de O22??

Que, estruturalmente, pode explicar esse Que, estruturalmente, pode explicar esse diferente comportamento?diferente comportamento?

Qual o efeito da ligação do COQual o efeito da ligação do CO22 e do H e do H++ à à Hb e qual a importância para a Hb e qual a importância para a oxigenação dos tecidos?oxigenação dos tecidos?

Qual a importância do BPG para o Qual a importância do BPG para o mecanismo de transporte de oxigénio e mecanismo de transporte de oxigénio e como actua esta molécula? como actua esta molécula?

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