Resumo Têm sido estudados os efeitos de pH e fosfatos orgânicos no equilíbrio e propriedades cinéticas na união de ligantes das hemoglobinas de dois peixes relacionados à Amazônia, Osteoglossum bicirrhosum de respiração branquial obrigatória e Arapaima gigas, de respiração aérea obrigatória. As hemoglobinas de ambos os peixes exibem, um efeito Root, a mínima afinidade pelo oxigênio esta associada com a completa perda da cooper atividade na união do ligante. Nesta baixa afinidade, estado T, há uma grande heterogeneidade das unidades de ambas as hemoglobinas como é evidenciado pelo coeficiente de Hill menor a, unidade e a cinética bifásica na combinação de monóxido de carbono. A maior diferença nas propriedades das hemoglobinas destes dois peixes é encontrada a pH altos (acima de pH 8) onde ambas as hemoglobinas exibem sua mais alta afinidade pelo ligante. Aqui ambas as hemoglobinas diferem em sua afinidade e cooperatividade com a qual elas se unem a seus ligantes, tendo a hemoglobina de Arapaima a menor afinidade porém a mais alta cooperatividade.

Summary The effects of pH and organic phosphate on the equilibrium and kinetic properties of the binding of ligands to the hemoglobins of two related Amazonian fish, Osteoglossum bicirrhosum, an obligate water breather, and Arapaima gigas, an obligate air breather, have been studied. The hemoglobins of both fish exhibit a Root effect, and the minimum oxygen affinity is associated with the complete loss of cooperative ligand binding. In this low affinity, T state, there is great subunit heterogeneity in both hemoglobins as evidenced by Hill coefficients well below unity and biphasic carbon monoxide combination kinetics. The greatest difference in the properties of the hemoglobins of these two fish is found at high pH (above pH 8) where both hemoglobins exhibit their highest ligand affinities. Here the hemoglobins differ both in the affinity and cooperativity with which they bind ligands, Arapaima hemoglobin having the lowest affinity but the highest cooperatively.

Resumo A dependência do pH do efeito específico ao CO2 (pCO2 = 30 torr) sobre os equilíbrios de oxigênio foi medida nas hemoglobinas de quatro espécies de peixe e um anfíbio: Leiostomus xanthurus (teleósteo marinho), Brachyplatystoma sp. (bagre da Amazônia), Hopiostermum littorale (cascudo, de respiração aérea), Lepidosiren paradoxa (pirambóia, peixe pulmonado de respiração aérea) e Typhlonectes compressicauda (um Ceciliídeo). O conteúdo de CO2 no sangue de peixe de respiração aérea e anfíbios é consideravelmente mais alto que os de respiração aquática, contudo, as hemoglobinas examinadas dos de respiração aérea não apresentou adaptação especial à carga aumentada de CO2. Embora o efeito do pH sobre os equilíbrios de oxigênio das diferentes hemoglobina tenha variado grandemente, do efeito de Root para o efeito de Bohr invertido, o efeito de CO2sobre a afinidade do oxigênio foi muito semelhante para todos, exceto para o bagre Brachyplatystoma sp., que foi um pouco maior. A queda na afinidade do oxigênio, efetuada pelo CO2, aumentou incrementando o pH para cada hemoglobina examinada. A mudança no efeito de Bohr, Δ log P50/Δ PH medida em pH 7.5 foi semelhante para todas as cinco hemoglobinas, cerca da metade da produzida pelo CO2 para a Hb A humana. Isto sugere que metade das cadeias de cada hemoglobina pode ter bloqueado os grupos aminos terminais.

Summary The pH dependence of specific effect of CO2 (pCO2 = 30 torr) on oxygen equilibria has been measured for the hemoglobins of four species of fish and one anphibian: Leiostomus xanthurus (marine teleost), Brachyplatystoma sp. (Amazonian catfish), Hoplosternum Littorale (air-breathing catfish), Lepidosiren paradoxa (air-breathing lung-fish), and Typhlonectes compressicauda (a Caecilian). The blood CO2, content of air-breathing fish and anphibians is considerably higher than that of water breathers, yet the hemoglobins examined from the air breathers showed no special adaptation to the increased CO2 load. Although the effect of pH on the oxygen equilibria of the different hemoglobins varied greatly from Root effect to reverse Bohr effet, the effect of CO2on the oxygen affinity was very similar for all but that of the catfish, Brapehyplatystoma sp., for which the effect was somewhat larger. The drop in oxygen affinity brought about by CO2 increased with increasing pH for each hemoglobin examined. The change in the Bohr effect, Δ log P50/Δ pH measured at pH 7.5 was similar for all five hemoglobins, about half that produced by CO2 for human Hb A, This suggests that half the chains of each hemoglobin may have blocked grupos terminais aminos.

Resumo O efeito Root foi medido em hemolisados de representantes de 56 gêneros de peixes amazônicos. Hemolisados de várias espécies de peixes de respiração aérea apresentaram efeito Root, contrariamente às hipóteses publicadas. Hemolisados de Potamotrygon, uma arraia de água doce, exibiram efeito Root sob nossas condições experimentais. O padrão de distribuição do efeito Root correlaciona-se positivamente com a distribuição das retia mirabile da coróide e a distribuição das bexigas natatórias, mas não com a das retia mirabile da bexiga natatória; propõe-se que a primeira é a estrutura mais primitiva que está associada a origem das hemoglobinas com efeito Root. Algumas das hemoglobinas de peixe diferem espectralmente uma das outras. As posições do máximo de absorção das desoxihemoglobinas vão de 553 nm (Lepidosiren paradoxa e Potamotrygon sp.) a 560 nm (Plagioscion). Ocorrência de efeitos Root não está correlacionada com a complexidade do padrão eletroforético da hemoglobina, embora em várias espécies se tenha encontrado sistemas de hemoglobina múltipla, nos quais o efeito Root está restrito a certos componentes.

Summary The Root effect was measured in hemolysates from representatives of 56 genera of Amazonian fishes. Hemolysates from several species of air-breathing fishes were found to have Root effects, contrary to published hypotheses. Hemolysates from Potamotrygon, a fresh water ray, exhibit a Root effect under our experimental conditions. The pattern of Root effect distribution correlates positively with the distribution of choroid retia mirabile and swimbladders, but not with the distribution of swimbladder retia mirabile; it is proposed that the former is the more primitive structure which is associated with the origin of Root effect hemoglobins. Some cf the fish hemoglobins differ spectrally from one another. The positions of the absorption maxima of the deoxyhemoglobins range from 553 nm (Lepidosiren paradoxa and Potamotrygon sp.) to 560 nm (Plagioscion). Occurrence of Root effects is not correlated with the complexity of the hemoglobin electrophoretic pattern, although several species are found to have multiple hemoglobin systems in which the Root effect is restricted to certain components.

Resumo A hemoglobina do peixe pulmonado sul americano Lepidosiren paradoxa só apresenta um componente. Os equilíbrios desta proteína respiratória foram investigados tanto no sangue como na hemoglobina purificada. Há um marcado efeito Bohr alcalino normal, assim como uma marcada sensibilidade a fosfatos orgânicos nas soluções de hemoglobina. Os estudos da dependência de pH na cinética da dissociação de oxigênio podem ser interpretados em termos de um efeito Bohr normal. A cinética de combinação de monóxido de carbono apresenta uma dependência de pH pouco usual. Estes resultados são discutidos em termos do modelo de dois estados de Monod, Wyman & Changeux (1965).

Summary The haemoglobin of the South American lungfish Lepidosiren paradoxa has a single component. The equilibria of this respiratory protein with oxygen have been investigated both in the blood and with the purified haemoglobin. There is a substantial, normal, alkaline Bohr effect and marked sensitivity to organic phosphates in the haemoglobin solutions. Studies on the pH dependence of the kinetics of oxygen dissociation can be interpreted in terms of a normal Bohr effect. The kinetics of combination of carbon monoxide have an unusual pH dependence. These findings are discussed in terms of the two state model of Monod, Wyman and Changeux (1965).

Resumo Mediram-se o equilíbrio e a cinética de ligação do oxigênio pelo sangue e hemoglobina de adultos e fetos de Typholonectes compressicauda. A afinidade pelo oxigênio do sangue fetal é mais alta do que a do sangue do adulto. A eletroforese das hemoglobinas fetal e adulta sugere que elas podem ser idênticas, ocorrendo um componente principal e um secundário em cada uma delas. As hemoglobinas adulta e fetal possuem idêntico equilíbrio de oxigênio. Hemoglobinas fracionadas possuem uma alta afinidade pelo oxigênio e nenhum efeito Bohr entre pH 6,5 e 10,0. Um efeito Bohr reverso "ácido" está presente abaixo de pH 6,5. A adição de 1mM de ATP reduz acentuadamente a afinidade de oxigênio e produz um efeito Bohr normal moderado. O principal nucleosídeo trifosfato nos eritrócitos fetais e adultos é adenosina trifosfato; cerca de 10% dos nucleosídeos trifosfatos são guanosina trifosfato. Eritrócitos dos adultos contém 3 vezes mais ATP do que os eritrócitos fetais. A troca fetal-maternal, no equilíbrio de oxigênio, é mediada inteiramente pela diferença no conteúdo de ATP das células sangüíneas vermelhas maternas e fetais.

Summary The equilibria and kinetics of oxygen binding by blood and hemoglobin from adult and fetal caecilians, Typhlonectes compressicauda, have been measured. The oxygen affinity of fetal blood Is higher than that of adult blood. Electrophoresis of adult and fetal hemoglobins suggests that they may be identical; a major and minor component occurs in each. Adult and fetal hemoglobins have identical oxygen equilibria. Stripped hemoglobins have a high oxygen affinity and no Bohr effect between pH 6.5 and 10.0. An "acid", reversed Bohr effect Is present below pH 6.5. The addition of 1 mM ATP reduces the oxygen affinity markedly and produces a moderate, normal Bohr effect. The major nucleoside triphosphate in fetal and adult erythrocytes Is adenosine triphosphate; about 10% of the nucleoside triphosphates is guanoslne triphosphate. Adult erythrocytes contain 3 times as much ATP as do the fetal erythrocytes. The fetal to maternal shift In the oxygen equilibrium is mediated entirely by the difference in ATP content of the maternal and fetal red blood cells.

Resumo O hematócrito (43%) e a capacidade de ligação de O (18,8 ml O2 100 ml. sangue) de Trichechus inunguis são baixos ao serem comparados com outros mamíferos mergulhadores, mas são similares aos de mamíferos terrestres. Hb fracionada de peixe-boi é similar a HbA humana na sensitividade a pH, 2,3 — difosfoglicerato e CO2, porém é menos sensitiva à temperatura e tem maior tendência a dissociar-se em dímeros. As notáveis curvas de Hill não exibem cooperatividade à saturação de oxigênio inferior a 30% indicando um estado "T" (ou estado de baixa afinidade) altamente estabilizado; tais curvas de Hill assimétricas ao serem tomadas em conta junto com a cinética bifásica de ligação de O2, poderão indicar heterogeneidade de cadeia. A dependência de pH de ligação de oxigênio pela hemoglobina em estado "T" aparente como visto nas curvas de Hill, é aumentada por 2.3 — difosfoglicerato, porém eliminada por CO2.

Summary Hematocrit (43%) and O2 binding capacity (18.8 ml O2/100 ml blood) of Trichechus inunguis blood are low compared to the values for other diving mammals but are similar to those for land mammals. Stripped manatee Hb is similar to human HbA In Its sensitivity to pH, 2,3-diphosphogIycerate and CO2 but less sensitive to temperature and more prone to dissociate into dimers. The unique Hill plots exhibit no cooperativity below 30% O2-saturation indicating a highly stabilized "T" or low affinity state(s): such asymmetric Hill plots together with biphasic O2 - binding kinetics could mean chain heterogeneity The pH dependence of oxygen binding by the apparent "T" state, hemoglobin as seen in the Hill plots, is enhanced by 2,3 - diphosphoglycerate but eliminated by CO2.