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Hemoglobina: Estrutura, Transporte de Oxigênio e Ligação Cooperativa

Estrutura da Hemoglobina

Hemoglobina (Hb) é uma proteína tetramérica (α₂β₂ em adultos) com peso molecular de ~64.500 Da. Cada subunidade consiste em:

• Uma cadeia polipeptídica de globina (141 aminoácidos em α, 146 em β)
• Um grupo prostético heme: protoporfirina IX com um ferro ferroso central (Fe²⁺)

As quatro subunidades se organizam em configuração tetraédrica. O ferro do heme serve como local de ligação de oxigênio.

Ligação de Oxigênio: Alosteria Cooperativa

• Estado T (tenso): Desoxihemoglobina; baixa afinidade por O₂; subunidades constritas por pontes de sal.
• Estado R (relaxado): Oxihemoglobina; alta afinidade por O₂; pontes de sal quebradas.
• Cooperatividade: Ligação da primeira molécula de O₂ aumenta afinidade por moléculas subsequentes de O₂, produzindo curva de dissociação sigmoide.
• Coeficiente de Hill: ~2,8–3,0 (máximo teórico é 4).

Efetores Alostéricos Modulando a Afinidade por O₂

Efetor	Efeito na Afinidade por O₂	Papel Fisiológico
H⁺ (efeito Bohr)	Diminui afinidade (desvio à direita)	Melhora liberação de O₂ em tecidos ácidos (músculo em exercício, alto CO₂)
CO₂	Diminui afinidade (formação de carbamato)	Promove descarga de O₂; facilita transporte de CO₂ como carbamino-Hb
2,3-BPG	Diminui afinidade (liga cavidade central do estado T)	Estabiliza estado T; aumentado em hipoxia, altitude, anemia
Cl⁻	Diminui afinidade	Contribui para efeito Bohr
CO	Aumenta afinidade 200–250× (desvio à esquerda)	Envenenamento por monóxido de carbono – bloqueia ligação e liberação de O₂

Ciclo de Transporte Gasoso

1. Pulmões: Alto pO₂, baixo pCO₂, alto pH → estado R favorecido → O₂ carrega, CO₂ descarrega.
2. Tecidos: Baixo pO₂, alto pCO₂, baixo pH → estado T favorecido → O₂ descarrega, CO₂ carrega.
3. Transporte de CO₂: 70% como HCO₃⁻ (via anhydrase carbônica), 23% como carbamino-Hb, 7% dissolvido.

Variantes Clínicas de Hemoglobina

• HbA (α₂β₂): Hemoglobina adulta (>95%).
• HbA₂ (α₂δ₂): 2–3,5%.
• HbF (α₂γ₂): Hemoglobina fetal; alta afinidade por O₂ (baixa ligação 2,3-BPG) facilita transferência placentária.
• HbS (α₂β₂⁶Val): Hemoglobina falciforme – polimeriza quando desoxigenada.
• Metahemoglobina (Fe³⁺): Não pode ligar O₂; causada por oxidantes ou variantes genéticas.

Medição Clínica

• Oximetria de pulso (SpO₂): Mede saturação funcional (HbO₂/(HbO₂+HHb)); perde desoxihemoglobinas.
• CO-oximetria: Mede todas as espécies de Hb (O₂Hb, HHb, COHb, MetHb) – padrão-ouro.
• Concentração de hemoglobina: g/dL; anemia definida como <13 (homens), <12 (mulheres).