Orientador: Aldo Focesi Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-21T08:36:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GaldamesPortus_MariaIsabel_D.pdf: 5828884 bytes, checksum: 6a5942ec044e7226d47b55054cab8897 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho analisou-se e as propriedades funcionais intrínsecas de oxigenação e de oxidação das hemoglobinas, tetramérica de Clarias sp. peixe de respiração aérea, e dimérica de Liophis miliaris, serpente aquática, considerando-se a base molecular e termodinâmica de união com o ligante, efeito Bohr e cooperatividade, e a relação estruturafunção-evolução As propriedades funcionais de oxigenação da hemoglobina de Clarias sp., de um componente eletroforético de migração anódica, mostraram alta afmidade pelo oxigênio (P50 de 4,5 torr), sem efeito Bohr e cooperativa. Com valores de n = 1,5 na forma "stripped" e efeito alostérico heterotrópico do ATP, com Kd 3 x 104 M-¹ em pH 7,6. O potencial redox revelou uma baixa energia livre intrínseca, DGo° de 2,0 Kcal morl -¹, menor do que a da hemoglobina humana e Hb I de truta, compatível com a alta afinidade pelo oxigênio e com instabilidade da estrutura quaternária, provavelmente devido a substituições do contato a1b2. Os valores de DG°, em função do pH, com uma transição T®R com pK próximo a pH 7,5, independente ao efeito Bohr e de fosfatos orgânicos, sugerem a ionização de uma histidina associada ao processo alostérico. Os valores de DG° do potencial redox da hemoglobina de Clarias sp. e de Liophis miliaris na presença de A TP em função do pH não foram modificados, não devendo contribuir energeticamente na transição quaternária. O efeito Bohr aparente ou de ânion observado deve-se à mudanças de interações eletrostáticas da união do ligante induzi das pelo pH e não ao efeito Bohr intrínseco. Os estudos de óxido-redução da hemoglobina de Liophis miliaris, dimérica na forma "stripped", mostraram mudanças conformacionais da estrutura terciária e ausência da transição quatemária T®R. Observou-se a tetramerização, cooperatividade e transição com pK próximo a 7,5 na presença de ATP, com , DG° próximo a 0,4 Kcal mol-¹, envolvem a ionização de uma ou mais histidinas da cadeia beta e a estabilização tetrâmero por interações eletrostáticas e/ou pontes salinas do contato a1b2 originadas por este efetor alostérico. O modelo dímero-tetrâmero proposto para Liophis miliaris não inclui a formas quatemárias intermediárias da forma T ou R, devido à ausência do contato a a1b2 na forma desoxigenada, seguindo o comportamento do modelo de MWC que envolve só um ajuste da estrutura terciária em ambos dímeros associados à cooperatividade. Estas propriedades funcionais, estruturais e termodinâmicas das hemoglobinas de vertebrados não mamíferos, de respiração aérea, refletiriam as características moleculares dos ancestrais dos primeiros vertebrados, hemoglobinas de alta afinidade pelo oxigênio, de baixa energia livre intrínseca, provavelmente devido a substituições específicas do contato a1b2 / Abstract: The functional oxygenation and oxidation properties of tetrameric hemoglobin were analyzed for Clarias sp., an air breathing fish, and dimeric hemoglobin Liophis miliaris, a water snake, relating to the molecular and thermodynamic of the ligand binding, the Bohr effect and cooperativity. The structure-function-evolution were considered in this hemoglobin. The oxygenation properties of Clarias sp. hemoglobin with one anodic electrophoretic component and two globin chains, showed high oxygen affinity, Pso of 4.5 torr, absence of Bohr effect, cooperativity n = 1,5 , in the stripped form, and an evident heterotropic allosteric effect for ATP, with Kd 3xl04 M-², at pH 7.6. The redox potentials showed a low intrinsic free energy DG° of 2.0 Kcal mol-¹, lower in relation to trout I and human hemoglobin. Consistent with the high oxygen affmity and instability of the quatemary structure, probably due to the substitutions at a1b2 interface. The free Gibbs energy value and the T ®R transition with pK dose to pH 7.5, independent of the Bohr and organic phosphate effects, suggest a histidine ionization associated with this allosteric processo The invariability of DG° redox potential values with pH in the presence of ATP, observed for Clarias sp. and Liophis miliaris hemoglobins, seems not to energetically contribute on the quatemary transition. The apparent Bohr effect or the anion effect could be attributed to the alteration in the electrostatic association of the ligand, induced by the pH, and not to the intrinsic Bohr effect. The oxidation-reduction studies of hemoglobins of Liophis miliaris dimeric in the stripped form showed conformational change in the tertiary structure and absence of the quaternary transition T ®R. The tetramerization, cooperativity and transition with pK close, to 7.5, in the presence of A TP, with DG° 0.4 Kcal mol-¹, suggest the ionization of histidine of the beta chain and stability of the tetramer by electrostatic interaction or salt bond contact a1b2, originated by this allosteric effect. The dimer-tetramer model proposed for Liophis miliaris does not include the quaternary intermediates forms of T or R, due to the absence of the contact a1b2 in the deoxygenated form, according to the model of MWC, which would be envolve one fitting of the tertiary structure in both dimers, associated at the cooperativity. These functional, structural and thermodynamic properties of hemoglobins of air breathing non-mammals, could reflect the molecular characteristics of the ancestral primitive vertebrates hemoglobins which high oxygen affmity, low intrinsic free energy an the specific substitutions at the a1b2 contact / Doutorado / Doutor em Ciências

Orientador: Renato Giuseppe Giovanni Terzi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:20:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torres_RayneBorges_M.pdf: 1185842 bytes, checksum: 071425f0fd1f74b6ad3d356308e8ea00 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A ventilação otimizada é um recurso utilizado no tratamento dos pacientes com traumatismo craniencefálico grave. Essencialmente, a ventilação alveolar é ajustada para manter a pressão intracraniana abaixo de 20mmHg e a extração cerebral de oxigênio (ECO2) dentro de limites recomendados (24 e 42%). A determinação da ECO2 depende da saturação da hemoglobina. A saturação da hemoglobina, por sua vez, pode ser medida por hemo-oximetria ou calculada a partir da pressão parcial de oxigênio do sangue arterial. A saturação calculada não leva em consideração alterações da concentração do 2,3-difosfoglicerato nos eritrócitos (2,3-DPG/Hct). Em pacientes críticos, diversas causas podem estar alterando a concentração do 2,3-DPG/Hct. Tem sido descrito que a alcalose respiratória associada à hiperventilação pode induzir um aumento da concentração do 2,3-DPG/Hct. Baseado nessa resposta fisiológica, o objetivo deste estudo é identificar se há aumento da concentração do 2,3-DPG nos eritrócitos associado à hiperventilação e avaliar as suas repercussões na saturação da hemoglobina e no cálculo da extração cerebral de oxigênio. Entretanto, não ocorreu aumento sistemático do 2,3-DPG, associado ao tempo de hiperventilação. Esse fato foi atribuído a vários fatores, entre os quais a hiperventilação não sustentada, a transfusão de sangue e a hipofosfatemia. Contudo, houve alterações individuais aleatórias da concentração do 2,3-DPG/Hct, cujos valores se correlacionaram tanto com o pH como com a PCO2 do sangue arterial. Também ficou demonstrada uma diferença significativa entre a ECO2 obtida pela saturação da hemoglobina medida e a obtida a partir da saturação da hemoglobina calculada (?ECO2). Finalmente, observou-se correlação estatística entre a concentração do 2,3-DPG/Hct e o ?ECO2. A concentração do 2,3-DPG/Hct é um fator que interfere na acurácia do cálculo da saturação da hemoglobina e da ECO2. Conclui-se, portanto, que para o cálculo da ECO2 deva sempre ser empregada a saturação da hemoglobina medida por hemo-oximetria / Abstract: Optimized ventilation is a therapeutic modality for severe traumatic brain injury. Essentially, alveolar ventilation is adjusted to optimal levels in order to keep intracranial pressure below 20mmHg and cerebral oxygen extraction (CEO2) within recommended limits (24 to 42%). Determination of CEO2 is based on blood oxygen saturation. Hemoglobin oxygen saturation is measured directly by blood oxymetry. Alternatively, hemoglobin saturation may be calculated from the oxygen partial pressure of blood. In this case, 2,3-DPG/Hct is not considered. In critical patients there are several causes that may alter 2,3-DPG in red blood cells. Respiratory alkalosis induced by hyperventilation has been reported to increase 2,3-DPG/Hct. Based on this physiologic response, the objective of this investigation was to evidence a progressive increase in 2,3-DPG/Hct in association with hyperventilation and to assess their repercussion in the hemoglobin saturation and in the CEO2. However, a progressive increase in 2,3-DP/Hct did not happen. This apparent inconsistency was attributed to intermittency of hyperventilation, to blood transfusions and to hypophosphatemia. Nevertheless, individual variations of 2,3-DPG/Hct correlated with arterial pH and PCO2. Significant individual differences between CEO2m and CEO2c (?CEO2) were found. The concentration of 2,3-DPG/Hct exhibited a significant statistical correlation with ?CEO2. In conclusion, as 2,3-DPG/Hct interferes with the accuracy of calculated CEO2, this variable must always be derived from blood oximetry saturation / Mestrado / Pesquisa Experimental / Mestre em Cirurgia