Transporte de O2: Mioglobina e Hemoglobina

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1 Transporte de O2: Mioglobina e Hemoglobina

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3 O O2 atmosférico não está em contado direto com a grande maioria das células e tecidos, além de ser um gás pouco solúvel em água. Como o O2 chega a todas as células de todos os tecidos do corpo?

4 Transportadores de O2 Hemoglobina: Eritrócitos Sanguíneos
Mioglobina : Tecido muscular

5 Como resolver esse problema?
Os aminoácidos que formam a hemoglobina não são capazes de ligar diretamente o O2. Como resolver esse problema? Solução: Presença de metais como Ferro que são ótimos transportadores de O2

6 O Fe2+ é capaz de interagir com o O2, sendo oxidado
O Fe2+ é capaz de interagir com o O2, sendo oxidado. Entretanto, nessa reação o Fe torna-se Fe3+, e perde a capacidade de interação com O2. Além disso, a reação do Fe livre com H2O2 gera radicais livres prejudiciais aos componentes celulares.

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

8 O Heme funciona como grupo prostético para a Hemoglobina.

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

10 Ação detergente nas membranas celulares.
Por que não usar heme livre como transportador de O2? Ação detergente nas membranas celulares. Porção hidrofóbica

11 O Heme livre tem uma afinidade 20
O Heme livre tem uma afinidade vezes maior pelo CO do que pelo O2. A afinidade do heme pelo CO cai de para 200 vezes quando encontra-se ligado à hemoglobina.

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

14 Em circunstâncias onde a concentração de CO é mais alta que a de O2 pode ocorrer a ligação do CO com o Fe. Garagem fechada

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

16 Mioglobina Armazena O2 em células musculares.
Possui apenas uma cadeia polipeptídica e um grupamento Heme. Estrutura secundária formada de 8 α-hélices

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

19 Estrutura Terciária da Mioglobina
Azul: Carregados Brancos: Polares Amarelos: Apolares

20 Hemoglobina Presente nas hemácias sanguíneas.
Para melhor desempenhar seu papel no transporte do O2 as hemácias perdem seu núcleo e algumas organelas como mitocôndrias e retículo endoplasmático. Sem núcleo são incapazes de se dividir e seu tempo de vida é de ~ 4 meses.

21 Tetramérica (subunidades β e α);
Capaz de transportar até 4 moléculas de O2. 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

22 A Hemoglobina é uma proteína alostérica
A ligação de um O2 numa das subunidades leva a uma mudança conformacional que aumenta a afinidade das outras subunidades pelo O2 – ligação cooperativa.

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

24 Mudança no pH por exemplo pode causar uma alteração na estrutura tridimensional e consequentemente inativar a proteína. Exemplo da hemoglobina que sofre uma deformação na estrutura passando de uma estrutura ativa para uma inativa 24

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26 A hemoglobina liga O2 eficientemente nos pulmões e libera O2 eficientemente nos tecidos
Como ela faz isso?

27 Transporte de CO2 O CO2 produzido no metabolismo celular deve ser transportado até os pulmões onde será liberado. O CO2 também é transportado pela hemoglobina e esse transporte é influenciado pelo pH e pela pCO2. anidrase carbônica

28 O CO2 liga-se aos grupamentos amino-terminais das subnunidades da hemoglobina.
Esta ligação diminui a afinidade da Hemoglobina pelo O2. O CO2 não liga-se ao Heme!

29 A hemoglobina também liga-se a H+ produzidos no metabolismo.
Essa ligação também diminui a sua afinidade pelo O2.

30 EFEITO BOHR 30

31 O CO2 produzido pelas células nos tecidos leva à acidificação do meio.
Com o aumento da pCO2 e diminuição do pH a hemoglobina libera o O2 para o tecido. No pulmão, a pCO2 é baixa e o pH mais alto, fazendo a hemoglobina liberar CO2, aumentar sua afinidade pelo O2 permitindo sua captação.

32 BPG A ligação do BPG diminui a afinidade da hemoglobina pelo O2.
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.

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34 Hemoglobina fetal A hemoglobina fetal tem maior afinidade pelo oxigênio pois há uma substitui’cão das cadeias β por cadeias γ.

35 Anemia Falciforme Nessa anemia o glutamato 6 das cadeias β é substituído por uma valina, um aminoácido com cadeia lateral apolar. A hemoglobina de células falciformes (HbS) desoxigenada tem baixa solubilidade, formando agregados que deformam a célula.

36 Anemia Falciforme

37 Anemia falciforme x Malária
Distribuição da Anemia Falciforme Distribuição da Malaria