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 Hemolisados de Hoplias malabaricus e Hoplerythrinus unitaeniatus apresentaram padrões pouco nítidos de hemoglobina com 3 a 4 bandas, respectivamente, por eletroforesis alcalina em gel de disco. A afinidade da hemoglobina fracionada pelo oxigênio do Hoplerythrinus é cerca de um terço da do Hoplias; os valores do P50 para o Hoplias é cerca de 1,3 mm de Hg (pH 6,9 e 20ºC,. A adição de 1 mM ATP diminui a afinidade de oxigênio de cada hemoglobina 2,6 vezes. Ambas as hemoglobinas apresentam efeito Root e efeito Bohr; Δlog P50/Δ pH = -0,40 para hemoglobina fracionada no intervalo de pH 7 a 8. A velocidade de dissociação do oxigênio de cada hemoglobina é semelhante e é cineticamente homogênea com taxas de diminuição constante de 200-250 sec-1 no pH 6,2 para cerca de 25-26 no pH 7,7 com 1 mM ATP ou sem ele. A reação de combinação do CO para a hemoglobina do Hoplias é cineticamente heterogênea em todos os valores de pH e para a hemoglobina Hoplerythrinus em pH abaixo 7,5. As fases rápida e lenta explicam cerca da metade da reação observada. A heterogeneidade cinética e máxima em pH abaixo para ambas as hemoglobinas. A fase rápida para a hemoglobina do Hoplias é cerca de duas vezes mais do que para a hemoglobina do Hoplerythrinus.

Summary Hemolysates from Hoplias malabaricus and Hoplerythrinus unitaeniatus show blurred hemoglobin patterns with 3 and 4 bands, respectively, by alkaline disc gel electrophoresis. The oxygen affinity of the stripped hemoglobin from Hoplerythrinus is about a third of that from Hoplias; the P50 value for Hoplias Hb is about 1.3 mm Hg (pH 6.9 and 20°C.). The addition of 1 mM ATP lowers the oxygen affinity of each hemoglobin 2.6 fold. Both hemoglobins show Root and Bohr effects; Δ log P50/Δ pH = — 0.40 for the stripped hemoglobins for the interval pH 7-8. The rate of dissociation of oxygen from each hemoglobin is similar and is kinetically homogeneous with rate constants decreasing from 200-250 sec-1 at pH 6.2 to about 25-26 at pH 7.7 with or without 1 mM ATP. The CO combination reaction for Hoplias hemoglobin is kinetically heterogeneous at all pH values and for Hoplerythrinus hemoglobin below pH 7.5. The fast and slow phases each account for about half the observed reaction. The kinetic heterogeneity is maximal at low pH for both hemoglobins. The fast phase for Hoplias hemoglobin is more than twice that for Hoplerythrinus hemoglobins.

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 As hemoglobinas do peixe que respira ar Synbranchus marmoratus apresentam componentes múltiplos e demonstram polimorfismo. Foi comparado o equilíbrio de oxigênio com células completas e hemoglobina Isolada. Há um efeito Bohr alcalino considerável e este é mais marcado em hemoglobina fracionada à qual tem sido adicionado 1 mM ATP. Foram estudadas as cinéticas de dissociação de oxigênio da combinação de oxiemogloblna e monóxido de carbono, apresentando cursos de tempo cinético surpreendentemente uniformes para um sistema composto de componentes múltiplos. Estes resultados são discutidos dentro do contexto das exigências do animal em um meio ambiente aquático-aéreo misto.

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 Foram isoladas as duas hemoglobinas, I e II do bagre de respiração aérea obrigatória Hoplosternum llttorale. A hemoglobina não fracionada apresenta alta atividade de oxigênio, efeito Bohr alcalino normal e efeito Root. Tanto o efeito Bohr quanto o efeito Root são aumentados por 1mM ATP. A hemoglobina I fracionada apresenta uma atividade relativamente alta de oxigênio, um efeito Bohr Inverso entre pH 6.0 e 8,0 (Δlog p50/ΔpH >0). porém sem apresentar efeito Root. Adição de 1mM ATP à hemoglobina I causa uma redução acentuada na afinidade oxigênio, mudança a um efeito Bohr alcalino normal (Δlog p50/Δ pH>0) mas não no efeito Root. A hemoglobina II fracionada apresenta menor afinidade de oxigênio a pH baixo e maior afinidade de oxigênio a pH alto que a hemoglobina I. A hemoglobina II apresenta um efeito Bohr alcalino acentuado que só é ligeiramente aumentado por 1mM ATP e um efeito Root a pH baixo que é aumentado por 1mM ATP. As velocidades de dissociação de O2 observadas e combinação de CO com os componentes I e II apresentam diferenças paralelas às observadas nas medições de equilíbrio de oxigênio.

Summary The two hemoglobins, I and II of the obligate air-breathing catfish, Hoplosternum littorale have been isolated. The unfractionated stripped hemoglobin has a high oxygen affinity, a normal alkaline Bohr effect, and a Root effect. Both the Bohr and Root effects are enhanced by 1 mM ATP. Stripped hemoglobin I has a relatively high oxygen affinity a reversed Bohr effect bethween pH 6.0 and 8.0 (Δlog P50/Δ pH>0) but no Root effect. Addition of 1 mM ATP to Hb I causes a marked reduction in the oxygen affinity, a change to a normal alkaline Bohr effect (Δlog P50/Δ pH>0), but no Root effect. Stripped hemoglobin II has a lower oxygen affinity at low pH and a higher oxygen affinity at high pH than does hemoglobin I. Hemoglobin II shows a large alkaline Bohr effect which is only slightly increased by 1 mM ATP and a Root effect at low pH which is enhanced by 1 mM ATP. The observed rates of O2dissociation and of CO combination with components I and II show differences which parallel those observed in the oxygen equilibrium measurements.