FUNÇÃO PROTÉICA. Bioquímica da Respiração. Transporte de O 2

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1 FUNÇÃO PROTÉICA Bioquímica da Respiração Transporte de O 2 1

2 DEFININDO CONCEITOS Ligante Ligação reversível de uma molécula à proteína. (Ex: enzima-substrato). Sítio de ligação Ligante se liga ao sítio na proteína. Complementar tamanho, forma, carga, e caract. hidrofílicas e hidrofóbicas. (Ligante) Ligação ligante à proteína: (Sítio de ligação) (Proteína) -mudança de conformação -sitio de ligação mais complementar. -ajuste induzido (Kosland, 1958) 2

3 DEFININDO CONCEITOS AJUSTE INDUZIDO Ligação S mudança conformação aumenta interações fracas Sítio de ligação Ligante Proteína

4 LIGAÇÃO REVERSÍVEL DE UMA MOLÉCULA DE LIGANTE À UMA PROTEÍNA PROTEÍNAS LIGANTES DE OXIGÊNIO (MIOGLOBINA E HEMOGLOBINA) 4

5 Por que a Hemoglobina e Mioglobina? -1ª s proteínas melhor estudadas. -estruturas tridimensionais determinadas (milhares Pesquisadores e várias décadas). * ILUSTRAM OS ASPECTOS BIOQUÍMICOS CENTRAIS= LIGAÇÃO REVERSÍVEL DE UM LIGANTE À PROTEÍNA. 5

6 O OXIGÊNIO Oxigênio molecular (O 2 ) -pouco solúvel em água (0,035g/L à 50ºC) -Difusão O 2 entre tecidos: poucos milímetros (ineficaz). 6

7 Permeabilidade relativa numa bicamada artificial de fosfolipídios em relação à vários solutos. 7

8 O OXIGÊNIO -organismos multicelulares/tecidos e órgãos? -proteínas (transporte e armazenagem O 2 ). O 2 se liga ao Grupo Heme (grupo prostético). 8

9 GRUPO HEME Complexo orgânico em estrutura de anel (protoporfirina). -ligado um átomo ferro (Fe 2+ ). -Fe 2+ possui 6 ligações de coordenação: 4 com átomos de nitrogênio (plano do anel da porfirina) e 2 perpendiculares a porfirina (fig. d). 9

10 GRUPO HEME (Cont.) -Nitrogênio (doador e - ). Fe 2+ Fe 3+. Fe 2+ ligação do O 2 reversível. O 2 ligação 1 sítio coordenação Fe 2+ Fe 3+ IRREVERSÍVEL! Prevenção: resíduo de histidina. Propriedades eletrônicas ferro (heme) mudam. Purpura escuro (sangue venoso) vermelho brilhante (sangue arterial) CO (monóxido de carbono) maior afinidade que o O 2. 10

11 MIOGLOBINA da -153 aa Função estocagem O 2 músculo. -8 α-hélices (78%) conectadas por dobras. -nomeadas A-H. -dobras que os unem nomeadas (AB, EF, etc). Heme

12 Cinética da ligação do O 2 à mioglobina Descrita condições de equilíbrio. [PL]=K a [P] [L] K d = cte dissociação do complexo P-L. Conc. = fração dos sítios de ligação ocupados por ligante. 12

13 HEMOGLOBINA Estrutura Quaternária Da (tetrâmero) 4 grupos heme/subunidade aa aa Heme Função: transporte de O 2

14 HEMOGLOBINA Análise Rx dois estados R (relaxado) e T (tenso). Ligação O 2 estado R ( afinidade). Estabiliza R. Perutz: transição T R. mudanças posição cadeias laterais AAs ao redor heme. 14

15 Similaridade entre subunidades

16 Representação gráfica da ligação do O 2 à Mb e Hb. Mb Hb Hb lig. 1 subunidade altera afinidade outras subunidades 1º O 2 liga deoxihemoglobina fracamente T. Mudança conformacional outras subunidades O 2 liga + facilmente. PROTEÍNA ALOSTÉRICA

17 COOPERATIVIDADE Ligantes = moduladores Modulador = inibidor ou ativador Modulador e ligante são idênticos: -interação homotrópica Modulador e ligante são diferentes: -interação heterotrópica 17

18 Ligação cooperativa pode ser descrita quantitativamente Onde: e: 18

19 MODELOS PARA MECANISMO DA LIGAÇÃO COOPERATIVA Monod, Wyman e Changeux (1965): MWC, combinado ou tudo ou nada -Subunidades da proteína são idênticas. -cada subunidade pode existir 2 conformações (R ou T). -Não há subunidades com diferentes conformações. -2 conformações estão equilíbrio. T R 19

20 Modelos para mecanismo da ligação cooperativa Koshland (1966): Sequencial. Mudança conf. Subunidade adjacente. Ligação de L mudança conf. subunidade individual. T R 20

21 Sistemas tampão biológicos acoplados ao transporte de CO 2 21

22 Sistemas tampão Sistema tampão bicarbonato ph fisiológico ~7,4. H 2 CO 3 (ác. carbônico) equilíbrio dinâmico da [CO 2 ] (pulmões) Como ocorre esse tamponamento? 22

23 Sistemas tampão Dissolução do CO 2 no sangue CO 2 da respiração celular (Exercício rigoroso: ác. Lático) Bicarbonato Ac. carbônico 23

24 TRANSPORTE OUTROS SOLUTOS (H + e CO 2 ) H + e CO 2 : produtos finais respiração celular. CO 2 : hidratado e forma bicarbonato (anidrase carbônica) Acelera a conversão CO 2 + H 2 O H + + HCO 3 LENTO!!!! Zinco (Grupo prostético) 24

25 EFEITO BOHR Hemoglobina transporte: 40% H + e (15-20%) CO 2. Pulmão e rim. Tecidos periféricos: ph e CO 2 : Afinidade O 2 diminui, qdo H + e CO 2 ligados à Hb. Capilares do pulmão: ph e CO 2 : Afinidade O 2 aumenta. EFEITO BOHR. 25

26 1) Ligação H + à His HC3. Forma par iônico Asp FG1. Estabiliza deoxihemoglobina estado T. H + Par iônico estabiliza forma protonada His. Alto pk a resíduo, estado T. 2) pk a cai para 6,0 (valor normal) estado R. Par iônico não se forma. Resíduo está desprotonado na oxihemoglobina (ph7,6). ph sangue nos pulmões. 26

27 Complexo actina / miosina e troponina / tropomiosina

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