O projeto maravilhoso da molécula de hemoglobina

“Aparentemente, respirar é algo muito simples, mas parece que essa evidência básica da vida deve sua existência à interação de muitos tipos de átomos numa grande molécula de enorme complexidade.” — Max F. Perutz, um dos ganhadores do Prêmio Nobel de Química de 1962 pelo seu estudo da molécula de hemoglobina.

É TÃO natural respirar que raramente paramos para pensar sobre o que está envolvido nisso. No entanto, essa ação não nos manteria vivos se não fosse a molécula de hemoglobina humana, uma complexa obra-prima projetada pelo Criador. A hemoglobina contida em cada um dos nossos 30 trilhões de glóbulos vermelhos transporta o oxigênio dos pulmões para os tecidos do corpo inteiro. Sem ela, morreríamos quase que instantaneamente.

 Como as moléculas de hemoglobina conseguem captar, reter e liberar minúsculas moléculas de oxigênio, tudo na hora certa? Várias façanhas da engenharia molecular são necessárias.

Pequenos “táxis” moleculares

Imagine que cada molécula de hemoglobina numa célula é um pequeno táxi de quatro portas, com espaço para apenas quatro “passageiros”. Esse táxi não precisa de motorista, pois está viajando dentro de um glóbulo vermelho, que pode ser comparado a um contêiner de carga cheio dessas moléculas de hemoglobina.

A viagem da hemoglobina começa quando os glóbulos vermelhos vão buscar seus passageiros nos alvéolos pulmonares — o “aeroporto”. Quando inalamos e enchemos nossos pulmões de ar, uma multidão de moléculas de oxigênio minúsculas e recém-chegadas começam a procurar um táxi. Essas moléculas rapidamente se infiltram nos glóbulos vermelhos — os “contêineres”. A essa altura, as portas dos táxis estão fechadas. Mas, logo depois, uma molécula de oxigênio que estava naquela multidão agitada se espreme para entrar num dos táxis e consegue ocupar um assento.

Daí, acontece algo muito interessante. Dentro do glóbulo vermelho, a molécula de hemoglobina começa a mudar de forma. As quatro “portas” do táxi começam a se abrir automaticamente com a entrada dos primeiros passageiros, permitindo que os outros entrem com mais facilidade. Esse processo, chamado cooperatividade, é tão eficiente que, em apenas uma tomada de fôlego, 95% dos “lugares” em todos os táxis num glóbulo vermelho são ocupados. Juntos, os mais de 250 milhões de moléculas de hemoglobina de um único glóbulo vermelho podem transportar cerca de um bilhão de moléculas de oxigênio! Logo, o glóbulo vermelho contendo esses táxis está a caminho para entregar o precioso suprimento de oxigênio que os tecidos do corpo precisam. Mas você talvez se pergunte: ‘O que impede os átomos de oxigênio de sair antes da hora?’

Dentro de cada molécula de hemoglobina, moléculas de oxigênio se ligam a átomos de ferro. É provável que você saiba o que normalmente acontece quando o oxigênio se junta ao ferro na presença de água. O resultado costuma ser óxido de ferro, ou ferrugem. Quando o ferro enferruja, o oxigênio fica aprisionado permanentemente num cristal. Diante disso, como a hemoglobina consegue juntar e separar o ferro do oxigênio no ambiente aquoso do glóbulo vermelho sem produzir ferrugem?

Uma análise mais detalhada

Para responder a essa pergunta, vejamos mais detalhes sobre a molécula de hemoglobina. Ela é composta de cerca de 10 mil átomos de hidrogênio, carbono, nitrogênio, enxofre e oxigênio, que estão precisamente posicionados em volta de apenas quatro átomos de ferro. Por que quatro átomos de ferro precisam de tanto apoio?

Primeiro, os quatro átomos de ferro são eletricamente carregados e precisam ser controlados com precisão. Átomos carregados, chamados íons, podem causar muitos danos dentro das células se ficarem soltos. Então, cada um dos quatro íons de ferro é mantido no meio de uma placa protetora rígida. * Além disso, as quatro placas estão posicionadas na molécula de hemoglobina de tal modo que os íons de ferro não são alcançados pelas moléculas de água, só pelas de oxigênio. Sem água, não se formam cristais de ferrugem.

Sozinho, o ferro na molécula de hemoglobina não pode reter e liberar o oxigênio. E, sem os quatro átomos de ferro carregados, o restante da hemoglobina seria inútil. O oxigênio só pode ser transportado através da corrente sanguínea quando esses íons de ferro estão perfeitamente encaixados na molécula de hemoglobina.

A liberação do oxigênio

Quando os glóbulos vermelhos saem das artérias e entram nos pequenos vasos capilares bem dentro dos tecidos do corpo, o ambiente ao redor dos glóbulos vermelhos muda. Ali é  mais quente do que nos pulmões e há menos oxigênio e mais acidez do dióxido de carbono em volta da célula. Isso alerta as moléculas de hemoglobina, ou táxis, dentro do glóbulo vermelho de que chegou a hora de liberar seus preciosos passageiros, as moléculas de oxigênio.

Quando o oxigênio sai da molécula de hemoglobina, mais uma vez ela muda de forma. Essa mudança é o suficiente para “fechar as portas” e deixar o oxigênio de fora, onde ele é mais necessário. As portas fechadas também impedem que a hemoglobina leve de volta para os pulmões alguma molécula de oxigênio que estiver no caminho. Em vez disso, a hemoglobina apanha prontamente dióxido de carbono para ser expelido.

Logo, os glóbulos vermelhos não oxigenados retornam aos pulmões, onde as moléculas de hemoglobina expelirão o dióxido de carbono e serão carregadas de novo com o oxigênio que sustenta a vida — processo esse que se repetirá milhares de vezes durante toda a vida de um glóbulo vermelho, que é de cerca de 120 dias.

Fica claro que a hemoglobina é uma molécula incrível. Como foi dito no início deste artigo, ela é uma “grande molécula de enorme complexidade”. Certamente, ficamos maravilhados e gratos ao nosso Criador por esse brilhante e meticuloso projeto que possibilita a vida!

[Nota(s) de rodapé]

[Quadro/Tabela na página 28]

CUIDE BEM DE SUA HEMOGLOBINA!

Falta de ferro no sangue é uma expressão que na verdade significa deficiência de hemoglobina no sangue. Sem os quatro átomos essenciais de ferro numa molécula de hemoglobina os outros 10 mil átomos da molécula são inúteis. Portanto, é importante ter uma dieta saudável, rica em ferro. Veja ao lado alguns alimentos que são boas fontes de ferro.

Além de consumir alimentos ricos em ferro, siga as seguintes sugestões: 1. Faça regularmente exercícios apropriados. 2. Não fume. 3. Evite ser um fumante passivo. Por que a fumaça do cigarro e de outros tipos de tabaco é tão perigosa?

É porque esse tipo de fumaça está repleto de monóxido de carbono, a mesma substância tóxica emitida pelo escapamento de veículos. O monóxido de carbono é responsável por mortes acidentais e também é um meio usado para cometer suicídio. O monóxido de carbono se liga a átomos de ferro na hemoglobina mais de 200 vezes mais facilmente do que o oxigênio. Assim, a fumaça do cigarro rapidamente prejudica a pessoa, impedindo a absorção do oxigênio.

[Tabela]

ALIMENTO PORÇÃO FERRO(mg)

Melaço 1 colher de sopa 5,0

Espinafre 100 gramas 4,0

Batata 1 grande 3,2

Feijão-comum 1/2 xícara 2,6

Germe de trigo 28 gramas (1/4 de xícara) 2,6

Grão-de-bico 1/2 xícara 2,4

Ovo 100 gramas 1,8

Carne bovina 100 gramas 1,6

Uvas-passas 1/2 xícara 1,6

Brócolis 100 gramas 1,0

Coxa de frango 85 gramas 1,0

[Diagrama/Foto na página 26]

(Para o texto formatado, veja a publicação)

Estrutura proteica

Oxigênio

Átomo de ferro

Heme

Nos pulmões, ricos em oxigênio, uma molécula de oxigênio se liga à hemoglobina

Depois de a primeira molécula de oxigênio se ligar à hemoglobina, essa sofre uma ligeira mudança em sua forma, permitindo que mais três moléculas de oxigênio se liguem rapidamente

A hemoglobina transporta as moléculas de oxigênio para fora dos pulmões e depois as libera onde são mais necessárias no corpo