Qual é o gás transportado pela hemoglobina?

Mestre em Ciências Biológicas (UFRJ, 2016)
Graduada em Biologia (UFRJ, 2013)

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O movimento de O2
Transporte de Hemoglobina
A velocidade do fluxo aéreo
A liberação do CO2 dos grupos amínicos
CO2 no sangue
Sistema de transporte O2 do corpo
Quais gases A hemoglobina transporta?
Qual é o gás transportado pela hemoglobina dos tecidos para o pulmão?
Qual é o gás transportado pelas hemácias?
Como a hemoglobina transporta CO2?

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A hemoglobina é uma proteína presente nas hemácias do sangue, capaz de se ligar a moléculas de oxigênio (O2) e assim transportá-las pelo corpo. A hemoglobina é o pigmento respiratório que dá a cor vermelha ao sangue, sendo o mais difundido entre os organismos. Ela está presente em células sanguíneas de todos os vertebrados e alguns invertebrados como anelídeos, equinodermos, alguns moluscos e insetos.

O nome “hemoglobina” reflete sua estrutura química, pois consiste em uma proteína de estrutura globular (globina) associada a um grupo heme. Esse grupo se trata de uma estrutura anelar chamada porfirina, formada por quatro unidades combinadas com um íon de ferro (Fe2+).

A hemoglobina é sintetizada durante a produção das hemácias na medula óssea e cumpre sua função de transporte de gases entre os tecidos do corpo através do sistema circulatório. Nos pulmões, as moléculas de hemoglobina das hemácias se ligam a moléculas do gás oxigênio formando o complexo chamado oxiemoglobina. Cada molécula de hemoglobina é capaz de se ligar a quatro moléculas de oxigênio. Como cada hemácia possui cerca de 250 milhões de moléculas de hemoglobina, cada hemácia é capaz de transportar aproximadamente 1 bilhão de moléculas de O2. Quando as hemácias chegam aos tecidos com baixa concentração de oxigênio, a diferença de concentração e instabilidade da oxiemoglobina provoca a dissociação entre hemoglobina e oxigênio, liberando-o para ser utilizado na respiração celular.

Posteriormente, o gás carbônico (CO2) gerado na respiração celular é difundido das células para o sangue e reage com a água no interior das hemácias. Dessa reação resultam íons de bicarbonato (HCO3–), que saem das hemácias e são transportados pelo plasma, e íons H+ que se associam a grupos amina da hemoglobina formando a carboemoglobina. Nos pulmões, os íons de bicarbonato (HCO3–) do plasma entram novamente nas hemácias e se reassociam com os íons H+, através de reações que produzem novamente o gás carbônico (CO2) para ser liberado. Assim, podemos considerar que cerca de 20% do gás carbônico produzido pela respiração celular é transportado pela hemoglobina.

Após cumprir seu tempo de vida útil, as hemácias morrem e a hemoglobina é quebrada. O ferro presente nessa molécula é recuperado, sendo transportado de volta para a medula óssea e usado novamente na produção de hemoglobina. O restante da hemoglobina se torna bilirrubina, um produto químico que é excretado na bile.

A contagem baixa de hemoglobina configura um quadro de anemia, que pode ser causada pela diminuição da produção de hemoglobina ou pelo aumento da destruição da mesma e de suas hemácias. O primeiro tipo de anemia é o mais comum e ocorre principalmente pela deficiência de ferro. Como foi visto, a estrutura da hemoglobina depende desse mineral para ser formada e sua carência leva a baixa produção. Já a chamada anemia falciforme diminui as taxas de hemoglobina no sangue pela destruição precoce das hemácias. Essa doença é causada por um defeito genético e hereditário que resulta em uma estrutura anormal da molécula de hemoglobina. Essa forma variante é conhecida como hemoglobina S, a qual deforma as hemácias, que assumem uma forma semelhante a foices, resultando em um transporte de gases ineficiente. As células anormais em forma falciforme morrem prematuramente e ainda podem ficar alojadas em pequenos vasos sanguíneos, obstruindo potencialmente a microcirculação e causando danos nos tecidos.

O movimento de O2

O movimento das moléculas de O2 da atmosfera às mitocôndrias requer o funcionamento integrado dos pulmões, coração, sangue e rede vascular que compõem um complexo sistema de transporte de massa capaz de suportar variações no consumo de oxigênio (VO2) tão grandes quanto 15 a 20 vezes.

É por difusão que as moléculas de O2 movem-se do gás alveolar para o sangue que percorre os capilares pulmonares. É também por difusão que esse gás move-se do capilar sistêmico até as mitocôndrias nos diversos órgãos sistêmicos. O movimento do CO2 é no sentido oposto, mas também processa-se por difusão. Ambos os gases sofrem reações na corrente sanguínea no início e no fim de suas jornadas entre os pulmões e os tecidos periféricos.

Transporte de Hemoglobina

A eficiência do processo de difusão simples pela membrana alvéolo-capilar é grandemente aumentada pela rápida renovação circulatória do sangue em contato com os capilares dos alvéolos pulmonares e dos tecidos pelas rápidas reações químicas que sofrem os gases respiratórios assim que atingem o sangue.

As ligações químicas reversíveis da hemoglobina com o O2 e o CO2 são complementares e colaboram consideravelmente para a capacidade de transporte do sangue pela presença de enzimas específicas que aceleram a captação de O2 nas células transportadoras, bem como a combinação de CO2 com a água na corrente sanguínea e pela adequação da circulação sanguínea com o volume de ventilação alveolar em função de exigências metabólicas.

Diariamente, cerca de 1 kg de cada um dos gases respiratórios é trocado pela atmosfera com os tecidos. A despeito da intensa troca gasosa, a composição do ar alveolar persiste admiravelmente constante, sem alterações bruscas na PaO2 ou PaCO2. Isso ocorre principalmente porque cerca de 10% do ar alveolar é renovado a cada ciclo respiratório, pois o volume corrente é adicionado a uma CRF (Capacidade Residual Funcional) quase dez vezes maior.

A velocidade do fluxo aéreo

A velocidade do fluxo aéreo decresce enormemente na medida em que nos aproximamos dos alvéolos, pois as sucessivas ramificações da árvore traqueobrônquica aumentam muito a área de secção transversal. Ao nível das unidades de trocas gasosas, não há fluxo mensurável, sendo a renovação do ar alveolar decorrente do processo de difusão molecular.

Como a chegada de O2 é superior ao seu consumo pelo sangue venoso que se arterializa, essa difusão da fase gasosa não limita, em condições normais, a quantidade de O2 que atravessa a membrana e combina-se com a hemoglobina.

A próxima fase é a difusão por meio da membrana alvéolo-capilar, onde o sangue venoso é exposto ao gás alveolar que contém mais O2 (PaO2 = 105 mmHg) e muito menos CO2 (PaCO2 = 40 mmHg) que ele próprio (PVO2 = 40 mmHg e PVCO2 = 45 mmHg). Em função dessas diferenças de pressão, o CO2 difunde-se do capilar para o alvéolo e o O2 difunde-se em sentido oposto.

O equilíbrio entre as pressões dos gases alveolares e capilares é atingido tão rápido quanto em 0.25 s ou 1/3 do tempo de trânsito de cada hemácia (0.75 s).

No exato momento em que as moléculas de O2 atravessam a membrana alvéolo-capilar e penetram no plasma, forma-se uma diferença de PO2 entre plasma e hemoglobina contida no citoplasma da hemácia; isso desencadeia a “difusão na fase sanguínea” em que o O2 migra do plasma a hemoglobina. Embora a ligação de O2 seja extremamente rápida, ela constitui-se no fator limitante da difusão alvéolo-capilar.

O O2 oferecido pelos alvéolos é captado pela hemoglobina, que, assim, se converte de seu estado reduzido para a forma oxigenada (oxidada). A oxi-hemoglobina é um ácido mais forte que a hemoglobina reduzida; passa a neutralizar radicais alcalinos antes neutralizados por outros ânions (Cl-, HCO3-) presentes nos eritrócitos.

Para equilibrar essa captação de cátions pela oxi-hemoglobina, um número correspondente de íons cloreto difunde-se para o exterior dos eritrócitos, enquanto que íons bicarbonato penetram nos eritrócitos em uma troca. Esse bicarbonato é convertido em CO2 molecular e H2O numa reação acelerada pela anidrase carbônica, presente no interior dos eritrócitos. O CO2, assim liberado, difunde-se para o plasma e daí para o ar alveolar.

A liberação do CO2 dos grupos amínicos

A oxidação da hemoglobina também provoca uma liberação de CO2 de grupos amínicos, com os quais o CO2 combina-se quando a molécula se encontra reduzida. Os grupos amínicos são incapazes de manter esta combinação quando a molécula se torna mais ácida em virtude da oxigenação. Essa fração de CO2 também difunde para o plasma e em seguida para os alvéolos. À medida que o CO2 dissolvido no plasma difunde-se para o ar alveolar, a tensão de CO2 do plasma cai e quantidades adicionais de CO2 são liberadas de combinações químicas.

CO2 no sangue

A perda de CO2 do sangue torna-se mais alcalino, o que permite à hemoglobina combinar-se com mais oxigênio do que seria possível se a reação do sangue permanecesse inalterada. Assim, a captação de O2 expulsa CO2 do sangue, enquanto que a perda de CO2 permite ao sangue absorver mais O2.

Nos tecidos, essa relação inverte-se completamente, o CO2 produzido pela engenharia metabólica dos diferentes tecidos reage com o sangue contido nos capilares sistêmicos, sendo transportados até os pulmões principalmente na forma de bicarbonato de sódio, onde se difunde para alvéolos pulmonares; o O2 presente no ar alveolar interage com a hemoglobina, após atravessar a membrana alvéolo-capilar, sendo transportado até a intimidade dos tecidos sistêmicos.

Os tecidos requerem uma pressão de oxigênio surpreendentemente pequena para manter funcionando adequadamente suas mitocôndrias. Uma pressão de 5 mmHg no citoplasma, e de apenas 1 mmHg na mitocôndria é mais do que suficiente para que as mitocôndrias trabalhem a plena carga.

Sistema de transporte O2 do corpo

O sistema de transporte de oxigênio é capaz de fornecer todo o O2 necessário ao metabolismo celular em repouso e de aumentar esse fornecimento quando se elevam as demandas metabólicas, como se dá no exercício.

Quando cessa o transporte de O2, como ocorre na parada cardíaca, a morte sobrevém em 3 a 10 minutos.

Um adulto normal de 70 kg de peso corporal transporta aproximadamente 1050 ml de O2 por minuto, dos quais os tecidos consomem 250 ml/min (3 a 5 ml/kg/min); para tanto, os pulmões movimentam cerca de 10.000 litros de ar e recebem cerca de 8 mil litros de sangue venoso para ser arterializado, diariamente, “quer chova ou faça sol”.

O ar contém oxigênio a uma pressão que é aproximadamente igual a 159 mmHg; desde o ar ambiente até a mitocôndria, o oxigênio passa de um compartimento para outro por diferença de pressão parcial; assim é que, no alvéolo, sua pressão é de 105 mmHg no sangue arterial em torno de 95 mmHg e no capilar sistêmico, próximo de 45 mmHg, difundindo-se daí em direção aos tecidos, onde a pressão é inferior a 10 mmHg.

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Quais gases A hemoglobina transporta?

Como já salientado, uma das principais funções da hemoglobina é transportar gases pelo corpo. É essa proteína que leva oxigênio dos pulmões para os tecidos e dióxido de carbono dos tecidos para os pulmões.

Qual é o gás transportado pela hemoglobina dos tecidos para o pulmão?

A hemoglobina (Hb) é uma proteína que pode ser encontrada no interior das hemácias, as células sanguíneas. Sua principal função é transportar o oxigênio dos pulmões para os tecidos do corpo humano e, ao mesmo tempo, transportar o dióxido de carbono dos tecidos para os pulmões, onde ele será eliminado.

Qual é o gás transportado pelas hemácias?

As hemácias são células anucleadas presentes no nosso sangue que atuam no transporte de oxigênio e gás carbônico pelo corpo.

Como a hemoglobina transporta CO2?

A hemoglobina transporta também uma pequena quantidade de gás carbônico. A hemoglobina é uma proteína presente nas hemácias do sangue capaz de se ligar a moléculas de oxigênio e assim transportá-las pelo corpo.