A Hemoglobina e seu papel no tamponamento sanguíneo

 

A Hemoglobina (Fig. 3) é uma proteína que possui características muito interessantes. Ela não só transporta O2 pelo corpo, como também é capaz de transportar parte do CO2 produzido e atuar como um sistema tampão, além de ser diretamente influenciada pelo pH em suas atividades.

 

 

Fig. 3: A molécula de Hemoglobina – cuja estrutura é mostrada acima – é formada por 4 cadeias polipeptídicas e cada uma delas possui um grupamento heme ligado covalentemente. (Extraído de http://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/LabTutorials/Hemoglobin/MetalComplexinBlood.html)

 

 

 

Uma coisa importante a se pensar é: como o pH do sangue não varia tanto com a grande quantidade de H+ que é formada durante a hidratação e dissociação do CO2? A resposta a essa pergunta é bastante simples: uma boa parte desses íons é absorvida pelas moléculas de Hemoglobina. Existe um equilíbrio que se forma entre as formas oxi e desoxi da Hemoglobina – chamadas de formas R e T, respectivamente – como pode ser visto na equação abaixo (Fig. 4):

 

Hb + 4 O2               Hb(O2)4 + nH+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Fig. 4: A Hemoglobina desoxigenada está protonada e isso faz com que o grupamento heme assuma uma conformação não-planar. Quando um O2 se liga ao átomo de Fe do heme, este assume uma conformação planar que afeta a molécula de Hemoglobina como um todo, provocando a dissociação de alguns prótons (H+). (Modificado de http://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/LabTutorials/Hemoglobin/MetalComplexinBlood.html).

 

 

De acordo com essa equação, quando há um aumento nas concentrações de H+ ou CO2, o equilíbrio da reação é deslocado para a esquerda, forçando a liberação do O2 e a assimilação de prótons pela Hemoglobina. Ou seja, quanto mais ácido está o meio, menor é a afinidade da Hemoglobina pelo oxigênio. Esse desvio é conhecido como Efeito Bohr (Fig. 5) e é muito importante no transporte iso-hídrico do CO2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 5: O gráfico ao lado mostra as curvas de saturação da Hemoglobina em diferentes PO2. A curva B representa o que acontece no pH normal do sangue (7,4) e a C mostra o que ocorre durante o Efeito Bohr. A curva sofre um desvio à direita pois a diminuição do pH faz com que a afinidade da Hemoglobina pelo O2 diminua. (Extraído de: HIRATA, Rosário D. C. Distúrbios Ácido-base)

 

Em tecidos metabolicamente ativos, muito CO2 está sendo produzido e liberado para o sangue. Rapidamente, ele é convertido a H2CO3 pela anidrase carbônica e dissocia-se liberando prótons. Por isso, o meio torna-se mais ácido, o que força a assimilação de parte desses prótons pela Hemoglobina e a conseqüente liberação do O2 para os tecidos.

Nos pulmões ocorre o processo inverso: como a PO2 é mais alta nos alvéolos do que no sangue, o equilíbrio da reação é deslocado no sentido de formar oxi-hemoglobina. Assim, íons H+ são liberados da molécula e vão reagir regenerando o H2CO3 e, conseqüentemente, o CO2. Este por sua vez, pode passar para os alvéolos – onde a PCO2 é menor – e ser eliminado na expiração (Figs. 6 e 7).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figs. 6 e 7: Acima, um resumo das alterações na Hemoglobina a nível tecidual. Abaixo, as alterações reversas que ocorrem a nível pulmonar. (Extraído de: HIRATA, Rosário D. C. Distúrbios Ácido-base)

 

A Hemoglobina ainda pode participar diretamente do transporte de CO2, na forma de carbaminohemoglobina, que corresponde a cerca de 20% de todo o transporte de CO2 no organismo (Fig. 8). Isso ocorre devido ao fato de que o CO2 reage espontaneamente com grupamentos amino-terminais da Hemoglobina de acordo com a equação:

 

HbNH2 + CO2                HbNHCO2- + H+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 8: Diagrama mostrando as alterações conformacionais que ocorrem na Hemoglobina quando ela é convertida na sua forma carbamínica. (Modificado de http://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/LabTutorials/Hemoglobin/MetalComplexinBlood.html)

 

Como pode ser visto, essa reação também produz H+, que facilita a dissociação do oxigênio. Nos pulmões (onde a oxi-hemoglobina é facilmente formada) ocorre a liberação dos íons H+ e a conseqüente dissociação do grupo carbamino da Hemoglobina. Assim o CO2 pode finalmente ser liberado do sangue.

Todo o efeito tamponante tanto da Hemoglobina quanto do tampão CO2/HCO3- pode ser sumarizado no Diagrama de Davenport (Fig. 9):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 9: O Diagrama de Davenport relaciona num mesmo gráfico o pH plasmático, a concentração plasmática de HCO3-, a PCO2 no sangue e o efeito tampão da Hemoglobina.

 

 

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