Hemoglobin A
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7/18/2019 Hemoglobin A
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Prof. Ms. Rafaela Flávia Pomini Pinto
PROTEÍN S DE LIG ÇÃO O
OXIGÊNIO
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As proteínas são moléculas dinâmicas cujas funções dependem de interações com outr
Essas interaçõe são afetadas de maneira fisiologicamente importante por alteraç
drásticas, na conformação das proteínas.
As funções de muitas proteínas envolvem a ligação reversível de outras moléculas
Uma molécula ligada reversivelmente a uma proteína é chamada de LIGANTELIGANTE: Pode ser qualquer espécie de molécula, incluindo outra proteína
LIGANTE SÍTIO DE LIGAÇÃO
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
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SÍTIO DE LIGAÇÃO: Complementar ao ligante em:TAMANHO, FORMA, CARGA.
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
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INTERAÇÃO ESPECÍFICA: A proteína pode discriminar entre diversas moléculas no
seletivamente se ligar em apenas uma (ou poucas).
A ligação entre uma proteína e o ligante é frequentemente acoplada a um
conformação da proteína que torna o sítio de ligação mais complementar ao liga
uma ligação mais forte.
A adaptação estrutural que ocorre entre a proteína e o ligante é chamada de AJUST
Em uma proteína de subunidades múltiplas, uma alteração de conformação em
subunidade frequentemente afeta a conformação de outras subunidades
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
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PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
OXIGÊNIO:
- Pouco solúvel em soluções aquosas
- A evolução dos animais dependeu da evolução de proteínas
que poderiam transportar e armazenar oxigênio.
- Para que o limite de difusão do O2 fosse superado, animais
desenvolveram o sistema circulatório.
- Dentro dos vasos e do sangue, encontram-se células
especializadas (hemácias) ricas numa proteína capaz de ligar etransportar o oxigênio
- As cadeias laterais das proteínas não são adaptadas para
ligação reversível com moléculas de oxigênio!
HEMÁCIAHEM
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PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
FERRO: Forte tendência a ligar-se ao oxigênio
- Incorporado em um grupo ligado a proteína: GRUPO HEME
GRUPO HEME: Estrutura organica complexa em anel (PROTOPORFIRINA), à qual se
átomo de ferro em estado ferroso (Fe+2) .
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MIOGLOBINA:
- Proteína ligadora de oxigênio
- Pequena proteína globular produzida no tecido muscular.
- Proteína transportadora: facilita a difusão do oxigênio pelo tecido muscular
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
Mamíferos mergulhadores possuem maior quantidade de mioglobina
(armazenamento de oxigênio)
Rresponsável pela cor avermelhada do músculo
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PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
- Contém uma única cadeia polipeptídica de 153 aminoácidos e um grupo prostético p
(HEME), que liga oxigênio.
- O grupo heme se liga a uma cavidade
formada na estrutura terciária da
mioglobina.
- O grupo heme se complexa à proteína
através de um resíduo de histidina, que
participa da ligação da molécula de
oxigênio molecular.
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Ao se enovelar, os resíduos hidrofóbicos, indicados em azul (d) e (e), são enterrados d
terciária da proteína.
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
Em vermelho, o grupo heme
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- A hemoglobina é uma proteína globular, de estrutura
quaternária.
- Contém 4 cadeias polipeptídicas (duas α e duas β)
- um grupo heme ligado a cada uma das cadeias de globina.
- As cadeias α e β se associam em dímeros, que ligam uns
aos outros formando um tetrâmero.
Cadeias α: cada uma 141 resíduos de aa
Cadeias β: cada uma 146 resíduos de aa
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
HEMOGLOBINA:
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PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
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A estrutura quaternária da hemoglobina destaca fortes interações entre subunidades não s
A interface α1β1 (α2β2) envolve mais de 30 resíduos o que faz sua interação suficientemen
A interface α1β2 (e α2β1) envolve 19 resíduos.
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
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Entre as cadeias da hemoglobina, pouco menos da metade
dos aa nas sequências polipeptídicas são idênticos, porém asestruturas tridimensionais são muito semelhantes
(semelhantes também a estrutura da MIOGLOBINA)
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
Comparação das sequência p
cadeias α e β d
Essas proteínas possuem sequências "DIFERENTES" mas"PARECIDAS" e apresentam a mesma ESTRUTURA e
FUNÇÃO.
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Estruturas semelhantes
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PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
LIGAÇÃO DO OXIGÊNIO AO GRUPO HEME:
- A ligação do oxigênio depende da pressão ou
concentração (pO2).
- A letra grega teta (θ) representa a fração ligada.
- Curva a: a concentração de L é hipotética e Kd indica
o ponto onde metade dos sítios de ligação ao ligante
estão ocupados
- Curva b: Ligação do oxigênio a hemoglobina, onde o
oxigênio liga-se fortemente a mioglobina com P50 de
apenas 0,26 kPa.
*O P50 é a pressão parcial de oxigênio necessária para saturar 50%
da hemoglobina
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- O oxigênio transportado pelo sangue nos animais está ligado e é enviado pela H
eritrócitos
- Eritrócitos: celulas destinadas ao transporte da hemoglobina (dissolvida no citosol - 34
- SANGUE ARTERIAL: Hemoglobina 96% saturada com oxigênio
- SANGUE VENOSO: Hemoglobina 64% saturada com oxigênio.
Hemoglobina pode ser encontrada em dois estados: deoxihemoglobina (estado T) e oxihem
A deoxihemoglobina e oxihemoglobina absorvem em diferentes comprimentos de o
sangue oxigenado é vermelho e o sangue venoso (pobre em oxigênio) é "az
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
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PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
MUDANÇA NA CONFORMAÇÃO ESTRUTURAL DA HEMOGLOBINA:
- A deoxihemoglobina encontra-se no estado T, já a oxihemoglobina, encontra-se no estad
- O Oxigênio é capaz de se ligar a hemoglobina em qualquer estado, porém possui ma
ESTADO R.
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- A ligação do oxigênio à hemoglobina, altera a conformação da proteína, aumentand
oxigênio
- A ligação do Oxigênio a subunidade T desencadeia uma conformação ao estado R.
- Quando a proteína toda sofre essa alteração, as estruturas da subunidades individuai
mas o par de subunidades alfa e beta desliza entre si e roda, estreitando o espaço en
beta
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PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
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- A hemoglobina liga-se ao oxigênio nos pulmões e libera nos tecidos
- Uma proteína que liga o oxigênio com alta afinidade, não conseguiria libera-lo nos tecid
a ligação for de baixa afinidade , ela não captaria oxigênio suficiente nos pulmões
- A HEMOGLOBINA SOFRE ALTERAÇÃO ESTRUTURAL À MEDIDA QUE MAIS MOLÉCULAS
LIGADAS
- A ligação da primeira molécula, induz uma mudança de conformação da outra cade
estabilizando seu estado de maior afinidade pelo O2.
BAIXA AFINIDADE (ESTADO T) ALTA AFINIDADE (ESTADO R)
LIGAÇÃO COOPERATIVA DA HEMOGLOBINA COM O OXIGÊNIO:
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PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
PROTEÍNA ALOSTÉRICA:
- Aquela em que a ligação de um ligante a um sítio afeta as propriedades de ligação
mesma proteína.
- A alteração de conformação induzida por moduladores interconvertem formas mais e
proteínas.
Os moduladores para proteínas alostéricas podem ser inibidores ou ativadores.
- Quando o ligante normal e o modulador são idênticos a interação é chamada: HOMOTR
- Quando o ligante e o modulador não são a mesa molécula a interação é chamada: HETE
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
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A LIGAÇÃO DA HEMOGLOBINA DEPENDE DA CONCENTRAÇÃO DE OXIGÊNIO
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
- Por existirem dois estados da hemoglobina (T e R), com diferentes afinidades pelo oxig
depende da sua concentração.- Esta mudança de conformação e afinidade pelo O2 é essencial para que o oxigênio se
nos pulmões ( AUMENTO pO2), mas se desligue nos tecidos ( DIMINUIÇÃO pO2).
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- Essa regulação de afinidade entre OXIGÊNIO E HEMOGLOBINA é feita pelo 2,3- bifosfogl
- Está presente em altas concetrações nos eritrócitos
- O BPG liga-se ao centro da hemoglobina, inibindo a transição do estado de baixa parapelo oxigênio.
- Reduz a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio estabilizando o estado T
- aumento da concentraçao de BPG em altas altitudes (diminuição de oxigênio): apenas
na captação dos pulmões, porém efeito considerável na liberação de oxigênio nos tecido
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
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PROT ÍNAS IGAÇÃO AO OXIG NIO
- Carrega produtos finais da respiração cellular : H+ e CO2 , DOS TECIDOS PARA PULMÕES- O CO2 produzido na mitocôndria é hidratado para formar bicarbonato
OUTRAS SUBSTÂNCIAS TRANSPORTADAS PELA HEMOGLOBINA:
- Enquanto o grupo Heme transporta o O2, as cadeias laterais da hemoglobina transporta
- A hemoglobina transporta cerca de 40% do total de H+ e 15-20% do CO2 formados nos - A ligação do H+ e CO2 é inversamente relacionada à ligação com o oxigênio.
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Ç
TECIDOS PERIFÉRICOS:
- Aumento de CO2
- Diminuição de pH
- Diminuição da afinidade da hemoglobina
pelo O2
- H+ e CO2 vão sendo ligados a medida que
o oxigênio é liberado nos tecidos
CAPILARES PULMONAR
- Excreção de CO2 (Diminuição
- Aumento de pH
- Aumento da afinidade da hem
pelo O2
ESSE EFEITO DO PH, DA CONCENTRAÇÃO DE CO2 NA LIGAÇÃO E LIBERAÇÃO DO OXHEMOGLOBINA É CHAMADO: EFEITO BOHR
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TECIDOS PERIFÉRICOS:
- Aumento de CO2- Diminuição de pH
- Diminuição da afinidade da hemoglobina
pelo O2
- H+ e CO2 vão sendo ligados a medida que
o oxigênio é liberado nos tecidos
Ç
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Ç
CAPILARES PULMONARES:
- Excreção de CO2 (Diminuição)
- Aumento de pH
- Aumento da afinidade da hemoglobina
pelo O2
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO
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- O transporte de H+ e CO2 pela hemoglobina e hemácias tem como resultado uma
sangue
- O pH do sangue, por outro lado, altera a afinidade da hemoglobina pelo O2
- Todas estas mudanças, tornam a hemoglobina uma molécula ideal para sua função: re
pulmões e libera-lo nos tecidos
- E ao mesmo tempo, recolher o CO2 acumulado nos tecidos, trazendo-o de volta parpulmões.
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HEMOGLOBINA FETAL:
- O feto humano, e de outros mamíferos, produz uma hemoglobina diferente da HbA.
- Ao invés da cadeia β, o feto produz a cadeia γ, que se associa com a cadeia α formando
(HbF) (α2γ2).
- A HbF tem afinidade mais alta por oxigênio, em condições fisiológicas, do que a HbA
assim que o O2 seja transferido da mãe para o feto.
- As cadeias β e γ da hemoglobina têm o mesmo número de aminoácidos, porém, a cade
ao invés de uma histidina na posição 143.
- Está histidina é importante para a ligação do BPG. Assim, a HbF não liga BPG com
aumentando a ligação de O2
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- A anemia falciforme demonstra a importância da estrutura primária,
secundária, terciária e quaternária da hemoglobina- Pessoas que carregam o gene da hemoglobina S, produzem uma
hemoglobina que contém uma Valina na posição 6, ao invés de um
ácido glutâmico
- Esta mudança faz com que a hemoglobina S tenha uma carga negativa
a menos que a hemoglobina normal, em pH 7.4. A substituição de um
aminoácido hidrofílico por um alifático, faz ainda com que se crie uma
região que não interage com a água
- A hemoglobina S começa, então, a agregar, formando as longas fibras
de agregados característicos da anemia falciforme
ANEMIA FALCIFORME:
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MONÓXIDO DE CARBONO:
- O monóxido de carbono (CO) é um gás inodoro que se liga-se com alta afinidade à hemo
- É interessante observar, porém, que indivíduos expostos a CO e que tenham meta
comprometida venham a falecer.
- É sabido que pessoas com anemia conseguem viver razoavelmente bem com metade
um indivíduo normal.
- O problema é que o CO aumenta a afinidade da HbA pelo O2 e uma hemoglobina com
CO e duas moléculas de O2 ligadas, não libera o oxigênio para o tecido em condições fisi
- Para socorrer pessoas expostas a CO, é preciso remove-las rapidamente do local p
atmosférico possa substituir o CO ligado à hemoglobina.
- Administrar oxigênio 100% aumenta em até 4vezes a troca do CO pelo O2.