Fisiologia Geral
Profa Juliana do Valle
TRANSPORTE DE GASES (OXIGÊNIO E GÁS CARBÔNICO) NO ORGANISMO
As trocas gasosas são fundamentais para a
sobrevivência dos organismos vivos e adaptações no
sistema respiratório visam favorecer esse processo.
Em humanos e outros mamíferos, por exemplo, a
moléculas de oxigênio e gás carbônico são trocadas
entre o ar ambiente e o sangue, de forma passiva
(difusão).
Os gases deslocam-se pelo organismo transportados
por um fluido circulante (sangue ou hemolinfa), que
geralmente contém pigmentos respiratórios que
tornam o transporte mais eficiente. Os pigmentos
respiratórios são moléculas complexas, formadas por
proteínas e íons metálicos, que lhes confere uma cor
característica. Tais moléculas ligam-se aos gases
para transporta-los e são consideradas boas
transportadoras, pois se ligam a ele quando a
quantidade do gás for elevada e se desprendem
rapidamente se a quantidade do gás for baixa.
Entre os vários pigmentos conhecidos, a
hemoglobina (Hb) é a mais comum e a melhor
estudada. Este é o pigmento típico dos vertebrados,
embora possam ocorrer em anelídeos, nematóides,
moluscos e artrópodes. Nos invertebrados, a Hb
encontra-se dispersa no plasma, enquanto nos
vertebrados se localiza nos glóbulos vermelhos
(eritrócitos). Nos mamíferos os eritrócitos são células
anucleadas e acredita-se que essas células percam
o núcleo para poderem acomodar maior volume de
pigmento respiratório.
ligar ao grupo heme. Assim, cada molécula pode
transportar quatro moléculas de oxigénio.
Eritrócitos de mamíferos
Representação do grupo Heme da hemoglobina
A Hb humana tem grande afinidade por
monóxido de carbono (cerca de 200 vezes superior á
afinidade para o oxigênio), o que torna este gás
muito perigoso, mesmo em baixas concentrações. A
Hb saturada de monóxido de carbono designa-se
carboxiemoglobina.
Eritrócitos de rã.
Hemoglobina é um termo que corresponde a
uma classe de moléculas que têm em comum um
grupo heme (ferroporfirina) ligado a uma porção
protéica designada globina, diferente para cada
espécie.
A Hb humana apresenta quatro cadeias
peptídicas, duas alfa e duas beta, ligadas a grupos
heme. O oxigênio ou o dióxido de carbono podem se
Representação da molécula de Hb
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Profa Juliana do Valle
Há outros pigmentos respiratórios que podem diferir
da Hb pelo metal, pelas cadeias polipeptídicas etc.
Ex.:
Mioglobina: encontrada no tecido muscular de
vertebrados, incluindo humanos, confere coloração
vermelho escuro a esse tecido. Tem estrutura
semelhante à Hb, mas possui uma única cadeia
polipeptídica.
Hemocianina: segunda proteína transportadora de
oxigênio mais comum na natureza é encontrada no
sangue de muitos artrópodes e moluscos. Ao invés
de ferro, contem íons cobre o que confere coloração
azul quando ligada a oxigênio.
sangue forçará o deslocamento da reação acima
para a direita, favorecendo a ligação de O2 com Hb
e prejudicando a liberação de O2 das moléculas de
Hb. Isso também prejudica o fornecimento de O2
para as células, pois durante trocas gasosas nos
tecidos o O2 terá dificuldade em se desprender da
Hb.
Transporte do dióxido de carbono:
O CO2 pode ser transportado no sangue de três
modos principais:
•
dissolvido no plasma – devido à baixa
solubilidade em água deste gás, apenas 8%
são transportados por esta via;
•
combinado com a hemoglobina – uma
percentagem relativamente baixa, cerca de
11%, deste gás reage com a hemoglobina,
formando a carbaminoemoglobina (HbCO2);
•
como íon bicarbonato (HCO3-) – a maioria
das moléculas deslocam-se como este íon,
cerca de 81%. Naturalmente este processo
de reação com a água é lento, mas pode ser
acelerado pela enzima dos glóbulos
vermelhos anidrase carbônica. Quando a
pCO2 é elevado, como nos tecidos, a reação
produz ácido carbônico (H2CO3), que se
ioniza em HCO3-. Após a sua rápida
formação no interior dos glóbulos vermelhos,
o íon difunde-se para o plasma, onde é
transportado até aos pulmões. Aí as reações
são revertidas e o CO2 é libertado para os
alvéolos.
Transporte de Oxigênio:
O oxigênio é transportado pelo sangue sob duas
formas:
• dissolvido no plasma – o O2 é pouco solúvel
na água, portanto, apenas cerca de 2% são
transportados por esta via;
• combinado com a hemoglobina – nos
glóbulos vermelhos existem 280 milhões de
moléculas de hemoglobina, cada uma
podendo transportar quatro O2, ou seja
cerca de 98% deste gás é transportado pela
Hb até ás células. A ligação da primeira
molécula de O2 á hemoglobina altera a sua
conformação, facilitando a ligação das
seguintes, ou seja, aumentando a sua
afinidade para o O2. O mesmo acontece
com a liberação de uma molécula de O2 que
acelera a liberação das restantes. Por este
motivo, a Hb é um transportador tão
eficiente.
Quando o O2 está ligado a Hb ela passa a
ser chamada de oxiemoglobina (HbO2) e quando
este está ausente designa-se desoxiemoglobina ou
hemoglobina reduzida.
A formação de oxiemoglobina pode ser
representada pela reação a seguir. Como essa
reação produz íons hidrogênio ela pode ser afetada
pelo pH do sangue.
HbH+ +
O2
↔ HbO2
+ H+
A) Se o pH do sangue ficar mais baixo do que o
normal (ácido) o excesso de íons H+ no sangue
forçará um deslocamento da reação acima para a
esquerda. promovendo mais dissociação do que
formação de HbO2. Dessa forma, o fornecimento de
O2 para as células poderá ser prejudicado, já que
uma quantidade menor de HbO2 será formada.
B) Se o pH do sangue ficar mais alto do que o
normal (alcalino) a redução nos níveis de íons H+ no
A forma mais comum de transportar CO2 pode
ser representada pela reação química abaixo.
CO2 + H2O ↔
H2CO3
↔ HCO3-
+
H+
Como essa reação é uma grande produtora de íons
H+ ela pode afetar o pH do sangue.
Quando, por algum motivo, há uma elevação dos
níveis de CO2 no organismo, há formação de mais
íons H+ do que o normal. O acúmulo de íons H+
reduz o pH do sangue tornando-o ácido (acidose). A
acidose pode inclusive afetar o transporte do O2.
(ver A).
Quando, por algum motivo, há uma redução dos
níveis de CO2 no organismo, há formação de menos
íons H+ do que o normal. A redução de íons H+
eleva o pH do sangue tornando-o alcalino (alcalose).
A alcalose pode inclusive afetar o transporte do O2.
(ver B).