Questão 1 Unicamp 2021 - 2ª fase - dia 2
A hemoglobina é uma proteína composta por quatro cadeias polipeptídicas. Cada cadeia está associada a um grupo heme que contém ferro, capaz de se ligar reversivelmente ao oxigênio, permitindo assim sua função primária, que é a do transporte de oxigênio dos pulmões aos tecidos periféricos.
a) A Figura 1 apresenta a curva de dissociação para duas hemoglobinas humanas: em adultos (linha tracejada) e fetais (linha sólida). Considerando elementos de equilíbrio químico e esse gráfico, indique qual hemoglobina tem maior afinidade com o oxigênio: a do adulto ou a fetal? Justifique sua resposta.
b) O efeito Bohr, representado na Figura 2, ocorre quando células com metabolismo aumentado liberam maiores quantidades de CO2 no sangue. Entre as curvas do gráfico (linhas sólida ou tracejada), identifique aquela que representa o resultado final do efeito Bohr. Explique, do ponto de vista químico, como você chegou a esta conclusão.
a) A hemoglobina (Hb) pode transportar até quatro moléculas de O2. A afinidade da Hb com o O2 não é constante, pois a associação dela com este gás provoca uma alteração em sua forma tridimensional, elevando a sua afinidade pelo O2 e aumentando a chance da associação com mais uma outra molécula de O2. Este fenômeno é descrito como cooperatividade positiva e produz um efeito interessante: nos locais onde há grande disponibilidade de O2, como nos pulmões, a Hb apresenta grande afinidade pelo oxigênio, já nos locais onde a concentração de O2 é baixa, como nos tecidos musculares em atividade, a Hb apresenta menor afinidade pelo O2. Pela análise do gráfico, podemos entender a porcentagem de saturação da hemoglobina como a quantidade de hemoglobina que está associada a oxigênio (HbO2) em relação a quantidade quantidade total, a qual é decorrente do equilíbrio a seguir:
Hb + O2 ⇌ HbO2
A curva da Hb fetal deslocada mais à esquerda do que a da Hb adulta indica maior afinidade pelo O2, pois, considerando uma mesma pressão parcial do gás oxigênio temos uma porcentagem maior de saturação na hemoglobina fetal em relação à adulta indicando maior quantidade de HbO2 para a hemoglobina fetal. Analisando sob a perspectiva do equilíbrio químico envolvido, a reação está mais deslocada para a formação dos produtos quando temos a hemoglobina fetal do que quando temos a hemoglobina adulta, logo, a hemoglobina fetal tem maior afinidade pelo oxigênio.
Por exemplo, em uma pO2 de 30 mmHg, a saturação da Hb fetal é de 70% (70% de HbO2 e 30% Hb), enquanto que a saturação da Hb adulta é de apenas 20% (20 HbO2 e 80% Hb).
Comentário adicional: Essa diferença de afinidade é uma característica importante para as trocas gasosas na região placentária, local onde a pressão parcial de oxigênio é relativamente baixa. Nessas condições, a afinidade da Hb pelo O2 está baixa, fazendo com que a Hb libere o gás no espaço das lacunas da região placentária. Nessas mesmas condições a Hb fetal apresenta outro comportamento, pois tem maior afinidade e acaba ligando-se ao oxigênio, após o mesmo ter chegado à circulação placentária, por difusão.
b) Em células de metabolismo aumentado a necessidade por O2 é elevada, com nos músculos em atividade, tecido nervoso e outros. Nessas condições o CO2 proveniente da atividade aeróbica celular, ao chegar no sangue, reage com a água do plasma e forma ácido carbônico, um processo catalisado pela enzima anidrase carbônica:
CO2(aq) + H2O(ℓ) ⇌ H2CO3(aq)
A ionização do ácido carbônico libera íons H+ no meio, colaborando com o aumento da acidez do sangue que circula pela região:
H2CO3(aq) ⇌ HCO3-(aq) + H+(aq)
Visto que o pH é dado por:
pH = -log[H+]
então, a liberação de H+, a qual eleva a concentração dessa espécie, implica na diminuição do pH. Sendo assim, a curva que representa o resultado final final do efeito Bohr é aquela mais abaixo, próxima pH de 7,2, isto é, a curva tracejada.