Abstract in Portuguese:
Resumo É destacada a importância de estudar o comportamento das hemoglobinas em peixes, ressaltando a excepcional oportunidade oferecida pela disponibilidade do navio Alpha Helix. Quanto à união dos ligantes sob condições de equilíbrio, são dados vários exemplos das possibilidades de variação, discutindo-se também outros aspectos das pesquisas tais como associação e dissociação na união do ligante, 0 fenômeno das fases regulamentadas, as flutuações de conformação das proteínas, a divisão da molécula entre dois ou mais ligantes e o efeito de fosfatos orgânicos e outras substâncias. Também são discutidos os ligantes sob estado de repouso e condições de transição, assim como a possibilidade de utilizar reações antigênicas cruzadas em pesquisas filogenéticas.Abstract in English:
Summary The importance of studying hemoglobin behaviour in fish is discussed, noting the exceptional oportunity for this aboard RV Alpha Helix. Several examples are given of ligand binding under equilibria. Several possibilities for further research are also discussed, such as association and dissociation in ligand binding, the phenomenon of regularized phases, fluctuations of protein conformation, division of the molecule between two or more ligands and the effect of organic phosphates and other substances. Also discussed are ligands in resting state and under transition, as well as the possibility of using antigenic reactions in phylogenetic research.Abstract in Portuguese:
Resumo O sistema do rio Amazonas é caracterizado pela sua grande extensão (ele drena uma área de cerca de 6,5 milhões de quilômetros quadrados), sua grande profundidade (de 90 m ou mais em alguns lugares), a topografia plana de sua bacia de drenagem, os ciclos anuais de períodos de cheia e seca, e a estrutura geológica da área de drenagem. O ecossistema da Amazônia Central é complexo e os tipos de "habitat" dentro dele são numerosos, com ampla sobreposição e intergradação de categorias. Um fator especialmente importante no "habitat" aquático é o tipo de água ("branca", "preta" ou "clara"), uma característica que está relacionada ao caráter geológico e a flora da área de drenagem. Mudanças cíclicas no nível da água e flutuações associadas à disponibilidade de oxigênio são dois fatores que exercem considerável influência sobre a biologia dos peixes da Amazônia Central Os locais de coleta do "Alpha Helix" Fase IV são sucintamente descritos. A sistemática e evolução da maioria dos grupos de peixes do Amazonas são muito pouco conhecidas; a incapacidade para identificar todos os peixes examinados e a falta de hipóteses evolucionárias de parentesco bem demonstradas para basear as comparações apresentam problemas para o biólogo comparativo. Um breve estudo dos aspectos gerais da filogenia e da história natural dos peixes examinados pela Fase IV é apresentado, incluindo, quando possível, informação sobre preferência de habitat, alimento, e outros aspectos da biologia dos peixes.Abstract in English:
Summary The Amazon river system is characterized by its great size (it drains an area of about 6.5 million km2), its great depth (to 90 m or more in some places), the flat topography of its drainage basin, the annual cycles of high and low water periods, and the geological structure of the drainage area. The central Amazonian ecosystem is complex and the types of habitat within it are numerous, with broad overlap and intergradation of categories. An especially important factor in the aquatic habitat is water type ("white", "black" or "clear"), a characteristic which is related to the geological character and the flora of the drainage area. Cyclical changes in water level and associated fluctuations in the availability of oxygen are two factors which exert considerable influence over the biology of central Amazonian fishes. The collection sites of Alpha Helix Phase IV are described briefly. The systematics and evolution of most Amazonian fish groups are poorly known; the inability to identify all fishes examined and lack of well-tested evolutionary hypotheses of relationship on which to base comparisons pose problems for the comparative biologist. A brief survey of general aspects of phylogeny and of the natural history of fishes examined by Phase IV is presented, including, when possible, information about habitat preferences, food and other aspects of the biology of the fishes.Abstract in Portuguese:
Resumo Três ambientes aquáticos da bacia da Amazônia Central foram amostrados durante a fase de águas baixas: rio Solimões (Amazonas), rio Negro e lago Janauacá. No rio Solimões, rico em nutrientes, a produtividade primária foi em média 0,063g C/m2.d, porém o crescimento líquido de fitoplancton é impossível devido à profundidade, pouca penetração de luz e turbulência causada pela correnteza. No rio Negro, quimicamente pobre, um ciclo diário de Σ CO2 foi causado pela demanda fotossintética nas águas superficiais, e a produtividade primária foi em média 0,19g C/m2.d. No lago Janauacá, um lago marginal do Solimões, os nutrientes apresentavam baixa concentração e eram intensamente reciclados; grandes populações de fitoplâncton produziram até 3,5g C/m2.d (média - 2,2). A mudança anual de dez metros no nível da água do Amazonas fornece e drena a maior parte da água nos lagos marginais. Durante a estocagem da água do rio nos lagos a matéria particulada sedimenta-se e os nutrientes inorgânicos dissolvidos são convertidos para formas inorgânicas pelo intenso crescimento do fitoplancton. Estes lagos podem ser uma importante fonte de matéria orgânica para o ecossistema fluvial.Abstract in English:
Summary Three aquatic environments of the Central Amazon Basin were sampled during the low water phase: Rio Solimões (Amazon), rio Negro, and lago Janauaca. In the nutrient-rich rio Solimões, primary productivity averaged 0.063 gC/m2.d, hut net growth of phytoplankton is impossible because of the depth, poor light penetration, and cur rent-driven turbulence. In the chemically-poor Rio Negro, a daily cycle of CO2 was caused by photosynthetic demand in surface waters, and primary productivity averaged 0.19 gC/m2.d. In Lago Janauaca, a lake bordering the Solimões, nutrients were low in concentration and intensively recycled; large phytoplankton populations produced up to 3.5 gC/m2.d (average = 2.2). The ten meter annual change in water level of the Amazon river provides and drains most of the water in lakes along the river. During storage of river water in the lakes the particulates settle and the dissolved inorganic nutrients are converted to organic forms by intense phytoplankton growth. These lakes may be a major source of organic matter for the river ecosystem.Abstract in Portuguese:
Resumo Os padrões eletroforáticos de hemoglobinas de peixes da Amazônia foram descritos. Os peixes incluíram a pirambóia sul-americana, Lepidosiren paradoxa, quatro espécies de raias de água doce do género Potamotrygon e teleósteos sctinopterígeos de 77 gêneros dos quais 75% pertencem à superordem Ostariophysi. Para 97% das faixas, a mobilidade eletroforética das hemoglobinas de peixe foi menor que a de Hb A humana. Lepidosiren tinha uma única hemoglobina. Os hemolisados de Potamotrygon apresentaram padrões indefinidos com um número médio de 3,8 faixas por fenotipo. Os teleósteos apresentaram um número médio de 4,0 faixas por fenótipo. O número médio de faixas de hemoglobina foi diferente para peixes pertencentes às superordens Ostariophysi (3,3 ± 0,15) e Acanthopterygii (6,7 ± 0,38). Padrões com uma única hemoglobina foram encontrados em 8% dos fenótipos. Dois ou mais padrões de hemoglobina foram encontrados para cerca de 10 espécimes. Contudo, dificuldades taxonômicas e o baixo número de espécimes analisados necessitam de mais estudos para determinarem-se. Estes casos representam polimorfismos genéticos nos loci da hemoglobina. Pela eletroforese gel SDS, os pesos moleculares das cadeias de hemoglobinas desnaturadas de representantes de 50 gêneros foram encontrados ser comparáveis ao peso molecular das cadeias da Hb A humana. Não há nenhuma correlação óbvia entre multiplicidade de hemoglobina e o comportamento do peixe ou preferência de habitat. Esses peixes tropicais têm hemolisados que são tão complexos quanto os dos peixes de zona temperada.Abstract in English:
SUMMARY The electrophoretic patterns of hemoglobins from Amazonian fishes have been described. The fishes include the South American lungfish, Lepidosiren paradoxa, four species of fresh water rays of the genus Potamotrygon, and actinopterygian teleosts from 77 genera of which 75% belong to the superorder Ostariophysi. For 97% of the bands the electrophoretic mobility of the fish hemoglobins was less than that of human Hb A. Lepidosiren has a single hemoglobin. Hemolysates from Potamotrygon showed blurred patterns with a mean number of 3.8 bands per phenotype. The teleosts showed a mean number of 4.0 bands per phenotype. The mean number of hemoglobin bands was different for fishes belonging to the superorders Ostariophysi (3.3 ± 0.15) and Acanthopterygii (6.7 ± 0.38). Patterns with a single hemoglobin were found in 8% of the phenotypes. Two or more hemoglobin patterns were found for about 10 species. However, taxonomic difficulties and the low number of specimens tested necessitate more studies to ascertain whether these cases represent genetic polymorphisms at the hemoglobin loci. By SDS gel electrophoresis the molecular weights of denatured hemoglobin chains from representatives of 50 genera were found to be comparable to the molecular weight of human Hb A chains. There are no obvious correlations between hemoglobin multiplicity and the fish behaviour or habitat preference. These tropical fishes have hemolysates wich are as complex as those from temperate zone fishes.Abstract in Portuguese:
Resumo Examinamos a afinidade pelo oxigênio do sangue total e intacto de representantes de 40 gêneros de peixes da Amazônia. Foram considerados todos os peixes de respiração aérea e branquial e nenhuma diferenciação na afinidade pelo oxigênio pode ser distinguível, embora nos dois casos de espécies próximas i, e. Osteoglossum de respiração branquial versus Arapaima de respiração aérea e Hoplias de respiração branquial versus Hoplerythrinus de respiração aérea; os de respiração aérea têm o sangue com mais afinidade pelo oxigênio do que os de respiração branquial. Significativas diferenças na afinidade pelo oxigênio foram encontradas quando foram considerados o habitat dos peixes: as afinidades pelo oxigênio foram em geral correlacionadas com o oxigênio disponível no meio ambiente e as demandas relativas de oxigênio dos peixes.Abstract in English:
Summary We have examined the oxygen-affinity of the fresh, whole blood from representatives of 40 genera of Amazonian fishes. When all the air breathnig fishes and all the water breathing fishes were considered, no differentiation in oxygen affinity could be distinguished, although in two cases of closely related species i.e. Osteoglossum, a water breather, versus Arapaima, an air breather, and Hoplias, a water breather, versus Hoplerythrinus, an air breather; the air breathers have bloods with lower oxygen affinity than do the water breathers. Significant differences in the oxygen affinity were fround when fishes were considered by habitat: the oxygen affinities were in general correlated with available environmental oxygen and relative oxygen demand of the fishes.Abstract in Portuguese:
Resumo Foram medidas as dependências da temperatura do equilíbrio de oxigênio do sangue e das soluções de hemoglobina de quatro peixes neotropicais e três da zona temperada. Diferenças significativas existem nas temperaturas de oxigenação dos sangues, porém não das soluções de hemoglobina de diferentes espécies. Diferenças na sensibilidade térmica de oxigenação dos sangues parecem depender das diferenças no pH intracelular, nos fosfatos orgânicos e nas outras variáveis da união de ligantes e das entalpias intrínsecas da oxigenação das hemoglobinas em si.Abstract in English:
Summary We have measured the temperature dependence of the oxygen equilibria of blood and hemoglobin solutions from four neotropical and three temperate zone fishes. Significant differences exist in the heats of oxygenation of the bloods but not the hemoglobin solutions from different species. The differences in thermal sensitivity of the oxygenation of the bloods appear to depend on differences In Intracellular pH, organic phosphates and other ligand-linked Variables and not the intrinsic enthalpies of the oxygenation of the hemoglobins themselves.Abstract in Portuguese:
Resumo Hemolisados de 16 espécies de peixes amazônicos foram analisados por focalização elétrica em gel. A mudança do ponto isoelétrico sob desoxigenação proporcionou uma avaliação segura do efeito Bohr. Certas espécies de peixe têm componentes de hemoglobina simples cujo pl aumenta significantemente sob desoxigenação, de modo similar à do homem. Outros peixes tinham hemoglobinas, cujos pontos isoelétricos não eram atingidos pela desoxigenação. Seis espécies de peixe tinham, pelo menos, dois componentes na hemoglobina um dos quais tinha um ponto isoelétrico reduzido sob desoxigenação indicando um efeito Bohr reverso enquanto que outro (s) tinha um ponto isoelétrico aumentado sob desoxigeração como ocorre com o efeito Bohr alcalino normal. Uma correlação estreita foi encontrada entre a mudança do ponto isoelétrico com desoxigenação e o efeito Bohr determinado pelas medidas de equilíbrio do oxigênioAbstract in English:
Summary Hemolysates from 16 species of Amazon fish were analyzed by gel electrofocusing. The change in iso-eletric point upon deoxygenation provided a reliable estimate of the Bohr effect. Certain species of fish had single hemoglobin components whose pl Increased significantly upon deoxygenation. similar to man. Other fish had hemoglobins whose isoelectric points were unaffected by deoxygenation. Six species of fish had at least two hemoglobin components, one of which had a reduced isoelectric point upon deoxygenation indicating a reversed Bohr effect, whereas the other(s) had an increased Isoelectric point on deoxygenation, as occurs with the normal alkaline Bohr effect. A close correlation was found between the change in Isoelectric point with deoxygenation and the Bohr effect determined by oxygen equilibrium measurements.Abstract in Portuguese:
Resumo Utilizando antissoro para hemoglobinas de carpa e truta, as hemoglobinas de peixes comuns do rio Amazonas exibiram vastas reações cruzadas. Enquanto nenhuma hemoglobina de peixe precipitou com antissoro de truta 4 (componente anódico), muitas hemoglobinas participaram tanto com antissoro de truta 1 (componente catódico) ou com hemoglobina de carpa. Vários padrões de reatividade podem ser descritos entre as hemoglobinas polidispersas de várias espécies que foram analisadas por separação eletroforética dos componentes e uma determinação da habilidade de reagir dos componentes individuais com os dois tipos de antissoro. O mais notável foi a diferente reatividade notada entre os Siluriformes "catfish" onde as hemoglobinas dos "catfishes" de respiração aérea reagiram mais fortemente com o soro antitruta 1 do que com soro anticarpa enquanto as hemoglobinas de "catfish" respiração branquial se comportaram de modo reciproco.Abstract in English:
Summary Utilizing antisera to carp and trout hemoglobins, the hemoglobins of fish common to the Amazon River Basin exhibited extensive cross reactions. While no fish hemoglobin precipitated with antiserum to trout 4 (anodal component), many hemoglobins precipitated with either antisera to trout 1 (cathodal component) or carp hemoglobins. Several patterns of reactivity could be described among the poly disperse hemoglobins of various species which were analyzed by the electrophoretic separation of the components and an assessment of the ability of individual components to reach with the two types of antisera. Most striking was the different reactivity noted amongst the catfishes where the hemoglobins of air-breathing catfishes reacted more strongly with anti-trout 1 serum than with anticarp serum while the hemoglobins of the water-breathing catfishes behaved in reciprocal fashion.Abstract in Portuguese:
Resumo Uma reação de crecipitina em gel de agar (método de Ouchterlony) foi observada entre soro humano normal e hemoglobinas de certos peixes. As evidências acumuladas mostraram que o reatante no soro humano é a fração albumina. A reação exibe considerável especificidade uma vez que metade das hemoglobinas de peixes testados precipitou e metade não precipitou.Abstract in English:
Summary A precipitin reaction in agar gel (method of Ouchterlony) was noted between normal human serum and certain fish hemoglobins. Evidence was accumulated that the reactant in human serum is the albumin fraction. The reaction exhibited considerable specificity in that about half the fish hemoglobins tested precipitated with human serum and half did not.Abstract in Portuguese:
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.Abstract in English:
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.Abstract in Portuguese:
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.Abstract in English:
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.Abstract in Portuguese:
Resumo Afinidades pelo oxigênio do sangue, concentrações eritrocíticas de nucleosídeo trifosfato (NTP) e outros parâmetros hematológicos, foram medidos em peixes de respiração aérea facultativa do Amazonas, depois da aclimatação em água oxigenada ("normóxica") e água hipóxica (PO2 = 125 a 135 e 20 a 25 mm Hg, respectivamente). No bagre, Hipostomus sp. e Pterygoplichtys sp. a hipoxia leva a interminentes subidas à superfície para tomar ar, resultando em níveis mais baixos de NTP, principalmente pelo significativo decréscimo de guanosina 3-fosfato (GTF). Os subseqüentes aumentos na afinidade pelo O2 do sangue aparecem adaptados às tensões de O2 internas médias em tempos mais baixos. Nenhuma troca semelhante foi vista na enguia Synbranchus, a qual respira quase que continuamente ar, quando mantida em água hipóxica. Os resultados, são discutidos em termos de sua significância adaptativa e comparada com os dados sobre a temperatura do peixe.Abstract in English:
Summary Blood oxygen affinities, erythrocytic nucleoside triphosphate concentrations (NTP) and other hematological parameters were measured in facultative air-breathing fish from the Amazon after acclimation to well aerated ("normoxic") and hypoxic water (PO2 = 125 to 135 and 20 to 25 mm, respectively). In the armored catfish Hypostomus sp, and Pterygoplichthys sp., hypoxia induces intermittent surfacing to gulp air and results in lower NTP levels, chiefly through significant decreases in guanosine triphosphate (GTF). The subsequent increases in blood O2 affinity appear adaptive to lowered time average internal O2 tensions. No similar changes were seen in the eel Synbranchus which breathes air almost continuously when kept in hypoxic water. The results are discussed in terms of their adaptive significance, and compared with data on temperate fish.Abstract in Portuguese:
Resumo Os hemolisados isolados das arraias da Amazônia, Potamotrygon sp., são heterogêneos. Seus pesos moleculares aparentes, determinados pela filtração em gel, variam de 54.000 - 58.000. Os experimentos de filtração em gel do ferro e ferrilhemoglobina mostram que todos os hemolisados são tetrámeros, os quais não se polimerizam sob oxidação. Um efeito Bohr é evidente em experimentos de equilíbrio de oxigênio de sangue total e de hemolizados. O P1/2 dos hemolisados fracionado diminui 33 vezes entre pH 5,95 — 9,0. Nem NaCl nem uréia em concentrações até 4 M afetam significativamente a afinidade de oxigênio do hemolisado fracionado. A hemoglobina mostra um comportamento cooperativo. Os valores "n", determinados pela equação de Hill, caem dentro da faixa de 1,0 — 1,6 entre pH 6,0 — 9,0. As cinéticas de dissociação de O2 e combinação de CO foram medidas pelo espectrofotómetro "stopped flow" e de "flash photolysis" respectivamente. A velocidade de dissociação de oxigênio diminui e a velocidade de combinação com monóxido de carbono aumenta com o aumento de pH, mudando aproximadamente em quatro vezes entre pH 6,3 — 8,8. A velocidade de dissociação de oxigênio é também sensível ao fosfato, aumentando cerca de 22% na presença de ATP 1 mM a pH 6,3. Os experimentos de desnaturação de uréia indicam que a hemoglobina de Potamotrigonide é mais estável em concentrações elevadas de uréia do que as de outros elasmobrânqulos e teleósteos, sendo apenas 50% desnaturados em concentrações de uréia maiores que 9 M. A afinidade de oxigênio do sangue é mais elevada do que as previamente registradas para muitas espécies de arraias marinhas (P50 = 12 mm Hg a 30°C na ausência de CO2).Abstract in English:
Summary The hemolysates isolated from Amazonian stingrays, Potamotrygon sp. are heterogeneous. Their apparent molecular weights, determined by gel filtration, vary from 54,000 - 58,000. Gel filtration experiments of ferro and ferrihemoglobin show that all of the hemolysates are tetramers which do not polymerize upon oxidation. A Bohr effect is evident in oxygen equilibrium experiments of whole blood and of hemolysates. The p1/2 of stripped hemolysates decreases 33-fold between pH 5.95 — 9.0. Neither NaCl nor urea in concentrations up to 4 M significantly affect the oxygen affinity of the stripped hemolysate. The hemoglobin shows cooperative behavior. The n values, determined by the Hill equation, fall within the range 1.0 — 1.6 between pH 6.0 — 9.0, The O2 dissociation and CO combination kinetics were measured by stopped flow spectrophotometry and flash photolysis respectively. The oxygen dissociation rate decreases and carbon monoxide combination rate increases with increasing pH both changing over four-fold between pH 6.3 — 8.8. The oxygen dissociation rate is also phosphate sensitive, increasing approximately 22% in the presence of 1 mM ATP at pH 6.3. Urea denaturation experiments indicate that Potamotrygonid hemoglobin is more stable at high urea concentrations than those of other elasmobranchs and teleosts, being only 50% denatured at urea concentrations greater than 9 M. The oxygen affinity of the blood is higher than those previously reported for many species of marine rays and skates p50 = 12 mm Hg at 30°C in the absence of CO2).Abstract in Portuguese:
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).Abstract in English:
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).Abstract in Portuguese:
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.Abstract in English:
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.Abstract in Portuguese:
Resumo Foram isoladas duas hemoglobinas de um peixe caracídeo, Mylossoma sp. O componente eletroforético de maior migração anódica constitui 89% do hemolisado total. As duas hemoglobinas nativas têm peso molecular aparente de 57.000 por cromatografia em gel. Os pesos moleculares aparentes das subunidades desnaturadas são 14.000 por eletroforese em gel de dodecil sulfato de sódio. Não ocorre polimerização depois da oxidação com ferrocianeto de potássio. O estudo da união de oxigênio indica que o componente mais "anódico" da hemoglobina possui um efeito Root. Em pH 5,9 na presença de 1 mM ATP a hemoglobina fica saturada apenas 45% quando equilibrada com ar a 1 atmosfera. O componente mais anódico possui um efeito Bohr normal que é aumentado em presença de 1 mM ATP. A cooperatividade, determinada por n na equação de Hill, varia com o pH. No pH 6,7 e abaixo deste na presença de 1 mM ATP, n < 1. A presença de 1 mM ATP causa uma redução em n em pH abaixo de 8,2. O comportamento menos anódico evidencia um comportamento muito diferente tendo um efeito Bohr reverso Δ log P1/2/Δ pH=0,14, entre pH 7,0 e 8,0 o qual muda para um efeito Bohr normal, Δ log P1/2/Δ pH= —0,13 com adição de 1 mM ATF. Esta hemoglobina mostra cooperatividade em todos os valores de pH estudados. Não mostra efeito Root. Estudos de cinética rápida da ligação CO e da dissociação do O2dos componentes isola dos da hemoglobina mostraram que ambos processos são dependentes do pH para cada componente. Estes resultados são consistentes com as análises dos dados de equilíbrio do oxigênio. As hemoglobinas de Mylossoma sp. se assemelham às de Hoplosternum, truta, salmão, remora e cadozete, no grau de sua diferenciação funcional e podem representar especializações evolutivas designadas para servir funções fisiológicas diversas.Abstract in English:
Summary The two hemoglobins of a characid fish, Mylossoma sp. have been isolated. The more anodally migrating electrophoretic component constitutes 89% of the total hemolysate. The two native hemoglobins have apparent molecular weights of 57,000 by gel chromatography. The apparent molecular weights of the denatured subunits are 14,100 by sodium dodecyl sulfate gel electrophoresis. No polymerization occurs after oxidation with potassium ferricyanide. Oxygen binding studies indicate that the more anodal hemoglobin component possesses a Root effect. At pH 5.9 in the presence of 1 mM ATP the hemoglobin is only 45% saturated when equilibrated with air at one atmosphere. The more anodal component possesses a normal Bohr effect which is enhanced in the presence of 1 mM ATP. The cooperativity, as determined by n of the Hill equation varies with pH. At and below pH 6.7 in the presence of 1 mM ATP, n< 1. The presence of 1 mM ATP causes a reduction in n below pH 8.2. The less anodal component evinces very different behavior having a reverse Bohr effect a log p1/2Δ/ pH=0.14, between pH 7.0 and 8.0 which changes to a normal Bohr effect, Δ log p1/2/Δ pH = — 0.13 upon addition of 1 mM ATP. This hemoglobin shows cooperativity, at all pH values studied. It does not show a Boot effect. Rapid kinetic studies of CO binding and O2 dissociation of the isolated hemoglobin components show that both processes are pH dependent for each of the components. These results are consistent with the analysis of the oxygen equilibrium data. Mylossoma hemoglobins resemble those of Hoplosternum, trout, salmon, sucker and loach in the degree of their functional differentiation and may represent evolutionary specializations designed to serve diverse physiological functions.Abstract in Portuguese:
Resumo As propriedades respiratórias do sangue da piranha, são diferentes das de outros peixes, primariamente pela alta capacidade tamponante do CO2 (ΔHCO-3/Δ pH = 19,6 mmol/L para o sangue oxigenado e 39,1 mmol/1 para o sangue desoxigenado). A concentração de nucleosídeos trifosfato (NTP) e a tensão de meia de saturação (P50) do sangue total foi encontrado como sendo inversamente relacionado ao tamanho do corpo. O maior P50 em peixes pequenos, análogo aos valores obtidos em estudos prévios, envolvendo comparações inter-específicas, poderia ser uma adaptação ao mais alto índice metabólico específico ao peso. Tanto o ATP como a guanosina trifosfato (GTP), reduziram a afinidade pelo oxigênio das soluções de hemoglobina purificadas, considerando a correlação de tamanho dependente de P50 e a concentração de NTP no sangue total. Embora em concentrações similares, nos eritrócitos, o GTP é mais potente que o ATP, como um modificador alostérico da função da hemoglobina.Abstract in English:
Summary Respiratory properties of piranha blood are distinguished from those of other fish primarily by the high CO2 buffering capacity (ΔHCO3-/ΔpH = 18.6mmol/L for oxygenated blood and 39.1 mmol/L for deoxygenated blood). The concentration of nucleoside triphosphates CNTP) and the half-saturation tension (P50) of whole blood were found to be inversely related to body size. The higher p50 in smaller fish, analogous to values obtained in previous studies involving interspecies comparisons, could be adaptive to higher weight-specific metabolic rate. Both ATP and guanosine triphosphate (GTP) lowered the oxygen affinity of purified hemoglobin solutions, accounting for the size-dependent correlation of P50 and NTP concentration in whole blood. While similar in concentration in red cells, GTP is more potent than ATP as an allosteric modifier of hemoglobin function.Abstract in Portuguese:
Resumo Loricariichthys sp., um peixe aeróbico do rio Amazonas, tem um componente hemoglobinico principal. Estudos quantitativos na cinética de dissociação de O2 e combinação de CO a proteína foram efetuados por experimentos "stopped-flow" a diferentes valores de pH e uma concentração constante de 1,25 mM de ATP. A dissociação de oxigênio mostra um comportamento simples de 1.ª ordem e uma forte dependência de pH. Por outro lado, a cinética da combinação de CO foi homogênea e rápida a valores altos de pH, e lenta e claramente autocatalítica a valores de pH abaixo de 7,0.Abstract in English:
Summary Loricariichthys sp., an air-breathing fish from the Amazon River has one major hemoglobin component. Quantitative studies on the kinetics of O2 dissociation and CO combination to the protein were performed by stopped-flow experiments at different pH values and a constant ATP concentration of 1.25 mM. The oxygen dissociation shows a simple first order behavior and a strong pH dependence. The CO combination kinetics, on the other hand, were homogeneous and fast at higher pH values and slow and clearly autocatalytic at pH values below 7.0.Abstract in Portuguese:
Resumo Os quatro componentes de hemoglobina principais do hemolisado de Pterygoplichthys pardalis foram isolados e caracterizados. As propriedades funcionais investigadas para os componentes isolados compreendem o efeito de pH e ATP sobre: (i) o equilíbrio de O2, (ii) a cinética da dissociação de O2 (iii) a cinética da combinação de CO. O componente I, corresponde a aproximadamente 50% da hemoglobina total, é caracterizado por propriedades funcionais que são diferentes das dos componentes II, III e IV, os quais são semelhantes. Assim, é provado, uma vez mais, que componentes múltiplos num hemolisado caem na categoria de hemoglobinas caracterizadas por propriedades funcionais distintas e complementares.Abstract in English:
Summary The four main hemoglobin components of the hemolysate of Pterygoplichthys pardalis have been isolated and characterized. The functional properties investigated for the isolated components comprise the effect of pH and ATP on (i) the O2 equilibrium, (ii) the O2 dissociation kinetics, (iii) the CO combination kinetics. Component I, corresponding to approximately 50% of the total hemoglobin, is characterized by functional properties which are distinctly different from those of Components II, III and IV, which are alike. Thus it is shown, once more, that multiple components in an hemolysate fall into categories of hemoglobins characterized by distinct and complementary functional properties.Abstract in Portuguese:
Resumo São estudados o equilíbrio da oxigênio de hemoglobinas de Hypostomus e Pterygoplichthys e suas sensibilidades ao nucleosídio trifosfatos eritrocítico (NTP), ATP e guanosina trifosfato (GTP) para investigar o mecanismo pelo qual o sangue se adapta à respiração aérea e aquática, As hemoglobinas de ambas as espécies são heterogêneas. Todas as frações hemoglobinicas isoladas por focalização isoelétrica, revelaram uma alta sensibilidade a NTP, mas a GTP decresce a afinidade de O2 cerca de duas vezes tão efetivamente quanto a ATP. Foi encontrado um componente hemoglobínico catódico com um efeito Bohr revertido em Pterygoplichthys mas não em Hypostomus. Os dados são discutidos em relação à modulação do cofator in vivo, de afinidade pelo O2 do sangue e a importância adaptativa da heterogeneidade funcional de hemoglobinas de peixes.Abstract in English:
SUMMARY Oxygen equilibria of Hypostomus and Pterygoplichthys hemoglobins and their sensitivities to the erythrocytic nucleoside triphosphates (NTP), ATP and guanosine triphosphate (GTP) are studied to investigate the mechanisms by which blood adapts to air-and water-breathing. Hemoglobins of both species are heterogeneous. All hemoglobin fractions isolated by iso-electric focusing reveal a high sensitivity to NTP, but GTP depresses O2 affinity about twice as effectively as ATP. A cathodic hemoglobin component with a reversed Bohr effect was found in Pterygoplichthys but not in Hypostomus. The data are discussed in relation to the in vivo cofactor modulation of blood O2 affinity and the adaptive significance of functional heterogeneity of fish hemoglobins.Abstract in Portuguese:
Resumo O cascudo (Hypostomus sp.) induzido por água hipóxica a respirar ar apresentou o mesmo pH (7,39 a 30°C) que os peixes mantidos em água bem oxigenada e dependentes apenas da ventilação branquial (pH 7,41). Ocorreu retenção do CO2(aumento da PCO2de 3 para 20 torr) no grupo hipóxico indicando troca gasosa aquática reduzida, porém ela foi completamente compensada por um aumento no bicarbonato plasmático (de 2 a 13 mmol/L). Este padrão do balanço ácido-base é semelhante àqueles encontrados em comparações prévias entre espécies diferentes de vertebrados com respiração aquática e aérea. O teor mais elevado de bicarbonato plasmático de peixes aclimatados à hipóxia é considerado vantajoso na tamponação de ácidos metabólicos produzidos pelo matabolismo anaeróbico.Abstract in English:
Summary Armoured catfish (Hypostomus sp.) induced by hypoxic water to breathe air had the same blood pH (7.39 at 30°C) as fish kept in well-aerated water and relying solely on gill ventilation (pH 7.41). CO2 retention occurred (PCO2 increased from 3 to 20 torr) in the hypoxic group indicating reduced aquatic gas exchange, but it was fully compensated by an increase in plasma bicarbonate (from 2 to 13 mmol/L). This pattern of acid-base balance is similar to those found in previous interspecies comparisons of water and air-breathing vertebrates. The higher plasma bicarbonate of hypoxia-acclimated fish is beleived to be benefitial in buffering metabolic acids produced by anaerobic metabolism.Abstract in Portuguese:
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.Abstract in English:
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.Abstract in Portuguese:
Resumo O sistema de hemoglobina do jaraquí, Prochilodus sp. consiste em componentes múltiplos de hemoglobina. O derivado oxidado elui como uma espécie de único peso molecular em experimentos de filtração. O derivado carboxi tem um peso molecular aparente de 60.000 determinado por filtração de gel. Uma mudança de 44 vezes no p1/2 ocorre entre pH 6,4 e 8,6 na solução da hemoglobina. Esta mudança aumenta 388 vezes sob a mesma faixa de pH na presença de 1mM de ATP. A cooperatividade da união do oxigênio, medida por n na equação de Hill, é maior que um em pH acima de 6,7, porém menor que um quando abaixo deste valor. O hemolisado apresentou efeito "Root", sendo apenas 44% saturado a pH 6,4 em presença de 1mM de ATP e equilibrado com ar a uma atmosfera. Em 30°C e pH 7,6 o sangue total processa-se abaixo de p1/2, 4,7 mm de Hg, menor que o de maioria dos outros teleósteos amazônicos. Ambas as velocidades de combinação do monóxido de carbono e velocidade de dissociação do oxigênio são dependentes do pH e ATP. Entre pH 6,2 e 8,8 a velocidade do COon aumenta 10 vezes. ATP reduz a velocidade em valores de pH Intermediários. A velocidade de Ooff aumenta 2,4 vezes entre pH 8,8 e 6,7. A adição de 1 mM de ATP produz um aumento de 4,5 vezes sobre a mesma faixa de pH. Os baixos valores de n abaixo de pH 6,7 e a heterogeneidade da combinação de CO e o processo de dissociação da combinação de O2 sugerem que os componentes da hemoglobina podem ser funcionalmente diferenciados e/ou existem diferenças intramolecular nas propriedades cinéticas das cadelas oc e β.Abstract in English:
Summary The hemoglobin system ot the jaraqui, Prochilodus sp., consists of multiple hemoglobin components. The oxidized derivative elutes as a single molecular weight species in gel filtration experiments. The carboxy derivative has an apparent molecular weight of 60,000 as determined by gel filtration. A 44-fold change In p1/2 occurs between ph 6.4 and 8 6 in stripped hemoglobin solutions. This change increases to 388-fold over the same pH range in the presence of 1mM ATP, Cooperativity in oxygen binding, as measured by n in the Hill equation, is greater than one at pH values above 6.7 but less than one below this value. The hemolysate displays a Root effect, being only 44% saturated at pH 6.4 in the presence of 1 mM ATP and equilibrated with air at one atmosphere. At 30°C and pH 7.6 the whole blood possesses a low p 4.7 mm Hg lower than that of many other Amazonian teleosts. Both the carbon monoxide combination rate and the oxygen dissociation rate are pH and ATP dependent. Between pH 6.2 and 8.8 the COon rate increases 10-fold. ATP reduces the rate at intermediate pH values. The O2off rate increases 2.4-fold between pH 8.8 and 6.7. Addition of 1 mM ATP causes a 4.5-fold Increase over the same pH range. The low n values below pH 6.7 and the heterogeneity of the CO combination and O3 dissociation processes suggests that the hemoglobin components may be functionally differentiated and/or intra-molecular differences exist in the kinetic properties of oc and β like chains.Abstract in Portuguese:
Resumo O sangue completo dogimnotídeo teleósteo de respiração aquática, Sternopygus macrurus está 50% saturada com oxigênio a 5,2 mm Hg (valor aparente) a 30°C na ausência de CO2. A adição de 5,6% CO2 causa um aumento de 3 vezes o valor P50 aparente. A afinidade de oxigênio da hemoglobina de componente simples "stripped" a 20°C aumenta umas 20 vezes entre pH 5,8 e 8,6 na ausência de ATP. Esta diferença aumenta a 100 vezes na presença de 1mM ATP. Há um efeito Root marcado: A hemoglobina "stripped" só está 70% saturada com O2 a pH menor que 6 quando equilibrado com o ar. O valor do coeficiente de Hill, n, é máximo entre pH 7,0 e 7,5, e chega perto de 1,0 a pH alto. O valor é aproximadamente 1,5 a pH baixo na ausência de ATP e 1,0 na presença de 1mM ATP. As cinéticas de O2 são heterogêneas a todos os valores de pH, sendo mais heterogêneo a pH mais baixo. A taxa aumenta sustancialmente à medida que o pH diminui. As cinéticas de combinação de CO como medida pela técnica de fluxo detido são em grande parte homogêneas exceto a pH alto; porém as cinéticas de combinação depois de fotólise de "flash" são marcadamente heterogêneas.Abstract in English:
Summary The complete blood of the water-breathing gymnotid teleost Sternopygus macrurus is 50% saturated with oxygen at 5.2 mm Hg (apparent value) at 30°C in the absence of CO2. Addition of 5.6% CO2 causes a three-fold increase in the value of the apparent P50 The oxygen affinity of the single component hemoglobin at 20°C increases aproxlmately 20 times between pH 5.8 and 8.6 in the absence of ATP. This diference increases a hundred fold In presence of 1 mM ATP. There is a market Root effect: the stripped hemoglobin is only 70% saturated with O2 at pH lower than 6 when equilibrated with air. The value of the Hill coefficient, n. is highest between pH 7.0 and 7.5 being close to 1.0 at high pH The value is aproximately 1.5 at low pH In absence of ATP and in the presence of 1 mM ATP. The oxygen kinetics are heterogeneous at all pH values, being more heterogeneous at lower pH. The rate increases substantially with decrease in the pH. The CO combination kinetics as measured by the stopped-flow method are largely homogeneous except at high pH: but the combination kinetics after flash photolysis are markedly heterogeneous.Abstract in Portuguese:
Resumo A hemoglobina do bagre da Amazônia Pseudodoras sp. foi isolada e caracterizada; ela compreende um componente único. A composição da subunidade da hemoglobina é similar à de outras hemoglobinas de teleósteos. O peso molecular nativo aparente determinado pela filtração em gel é 66.000. O peso molecular aparente da subunidade é 14,300 por eletroíorese de diodecil sulfato de sódio. A hemoglobina não polimeriza após a oxidação por ferricianeto de potássio. A hemoglobina não apresenta efeito Root. Um pequeno efeito Bohr é evidente na hemoglobina livre de fosíato: Δ log P1/2/Δ pH não é mais do que cerca de -0.1 a -0.2, e aumenta para Δ log P1/2/Δ pH= -0.4 na presença de 1 mM ATP. A cooperatividade determinada pelo n da equação de Hill é baixa, variando de 0.8 para 1.7, entre os pH 6.1 e 8.6. Os valores de P1/2 das soluções de hemoglobina fracionada são extremamente baixos, menos que 0,5mm Hg, em todos os valores de pH examinados entre 6,1 e 9,0, A alta afinidade do oxigênio é refletida principalmente na velocidade de combinação de CO, que se assemelha às encontradas nas mioglobinas e nas subunidades isoladas da hemoglobina humana. Tanto a velocidade da combinação de CO quanto a velocidade da dissociação de O2 determinada por espectrofotometria de "stopped flow", são sensíveis ao pH e ao fosfato. Entre os pH 6,2 e 8,1, a velocidade de COon aumenta cerca de 5 vezes na hemoglobina livre de fosfato. A adição de 1 mM ATP causa uma depressão na velocidade em todos os valores nos pH examinados. A velocidade de O2off diminui 7 vezes, desde pH 6,0 ao pH 8,2, nas soluções de hemoglobina fracionada. A adição de 1 mM ATP induz uma diminuição de 10 vezes através da mesma escala. Nos valores de pH abaixo de 6,0, ocorre uma depressão na velocidade de 02off na hemoblobina fracionada o que indica um efeito Bohr ácido.Abstract in English:
Summary The hemoglobin of the Amazonian Catfish Pseudodoras sp. was isolated and characterized; it comprises a single component. The hemoglobin's subunit composition is similar to that of other teleost hemoglobins. The apparent native molecular weight as determined by gel filtration is 66,000. The apparent subunit molecular weight is 14,300 by sodium dodecyl sulfate electrophoresis. The hemoglobin does not polymerize after oxidation by potassium ferricyanide. The hemoglobin lacks a Root effect. A small Bohr effects is evident in the phosphate free hemoglobin: Δ log p1/2 /ΔpH is no more than about —0.1 to —0.2 and increases to Δ 1og 1/2 /ΔpH — —0.4 in the presence of 1 mM ΔTP. The cooperativity, as determined by n of the Hill equation, is low, varying from 0.8 to 1.7 between pH 6.1 and 8.6. The p 1/2 values of stripped hemoglobin solutions are extremely low, less than 0.5 mm Hg at all pH values examined between pH 6.1 and 9.0. The high oxygen affinity is reflected primarily in the CO combination rate with resembles that found in myoglobins and isolated subunits of human hemoglobin. Both the CO combination rate and the O2 dissociation rate determined by stopped flow spectrophotometry are pH and phosphate sensitive. Between pH 6.2 and 8.1 the COon rate increases about 5-fold in the phosphate-free hemoglobin. Addition of 1 mM ATP causes a depression in the rate at all pH values examined. The Ooff rate decreases 7-fold going from pH 6.0 to 8.2 is stripped hemoglobin solutions. Addition of 1 mM ATP inducesa ten-fold decrease over the same range. At pH values below 6.0 a depression in the Ooff rate occurs in the stripped hemoglobin, indicative of an acid Bohr effect.Abstract in Portuguese:
Resumo O componente único da hemoglobina de Brachyplatysoma sp, tem um peso molecular aparente de 69000 determinado por filtração de gel. A hemoglobina apresenta efeito Bohr tanto ácido quanto básico, efeito de fosfato orgânico e não apresenta efeito Root. O P1/2, de oxigênio do sangue completo varia de 10.7 mm Hg em soluções equilibradas no ar até 25,1 mm Hg após a adição de 5,6% CO2 ao gás equilibrado. O efeito Bohr medido para hemoglobina "stripped" entre pH 7,0 e 8,0 é Δ log P1/2/Δp = H —0,23. Adições de 1mM ATP induzem mudança no efeito Bohr a Δ log P1/2/Δ pH = —0,58 na mesma faixa de pH. O valor n das soluções de hemoglobina "stripped" varia de 1 a pH 7,0. Adições de 1mM ATP mudam a variação de n a valores de pH mais altos causando um aumento no valor de n, n=2 a pH 7,4. As cinéticas da ligação de monóxido de carbono e dissociação de oxigênio são dependentes do pH. A taxa CO "on" vira autocatalítica à medida que o pH diminui, indicando interações positivas das subunidades. A taxa O2 "off" foi homogênea a todos os valores do pH. Os efeitos Bohr da hemoglobina de Brachyplatystoma e outras hemoglobinas de pimeloidídeos são maiores que as determinadas para as hemoglobinas não fraccionadas de espécies mais sedentárias de outras famílias de bagres, tais como Loricariidae e Callichthyidae.Abstract in English:
Summary The single hemoglobin component of Brachyplatystoma sp. has been isolated. The CO-hemoglobin has an apparent molecular weight of 69,000 as determined by gel filtration. The hemoglobin displays both acid and alkaline Bohr effects, an organic phosphate effect and no Boot effect. The whole blood p1/2 for oxygen shifts from 10.7 mm Hg in air equilibrated solutions to 25.1 mm Hg after the addition of 5.6% CO2to the equilibration gas. The p1/2 of purified hemoglobin varies from 0.3 mm Hg at pH 8.4 to 4.5 mm Hg at pH 5.9. The Bohr effect measured for stripped hemoglobin between pH 8.0 and 7.0 is Δ log p1/2/ΔpH = -0.23. Additions of 1 mM ATP induce a shift in the Bohr effect to Δ log p 1/2/ΔpH = -0,58 over the same pH range. The n value of stripped hemoglobin solutions varies from l at pH 5.9 to 1.7 at pH 7 0. Additions of 1 mM ATP shift the variation in n to higher pH values, and causes an increase in the n value, n = 2 at pH 7.4. The kinetics of carbon monoxide binding and oxygen dissociation are pH dependent. The COon rate becomes autocatylytic as the pH is lowered, indicating positive subunit interactions. The O2off rate was homogeneous at all pH values. The Bohr effects of Brachyplatystoma hemoglobin and other pimelodid hemoglobins are greater than those determined for the unfractionated hemoglobins of more sedentary species from other catfish families such as the Loricariidae and Callichthyldae.Abstract in Portuguese:
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.Abstract in English:
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.Abstract in Portuguese:
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.Abstract in English:
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).Abstract in Portuguese:
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.Abstract in English:
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.Abstract in Portuguese:
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.Abstract in English:
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.Abstract in Portuguese:
Resumo O conteúdo em citocromo de partículas Keilin-Hartree isoladas de peixes respiradores de água e respiradores de ar facultativos é anotado o comparado com dados para mitocondrias de mamíferos. Medições cinéticas de "steady state" foram realizadas sobre o sistema de oxidase. Os resultados podem ser interpretados em termos de dois locais de ligação do citocromo C cineticamente significativos associados com o citocromo-oxidase com valores Km de ~1x10-6 e ~5x10-8 M. Estes valores são semelhantes aos encontrados em mitocondrias de boi (Ferguson-Miller et al, 1976), Os valores de "turnover" para os citocromo-oxidases de vários peixes são comparados, encontrando-se que são similares e próximos aos encontrados para a enzima de mamíferos. A constância do conteúdo de citocromo e os parâmetros cinéticos entre espécies sugerem que os processos respiratórios constituem um sistema conservador desde o ponto de vista evolutivo.Abstract in English:
Summary The cytochrome content of Keilin-Hartree particles isolated from water-breathing and facultative air-breathing fishes is reported and compared with data for mammalian mitochondria. Steady state kinetic measurements were performed on the oxidase system. The results may be interpreted in terms of two, kinetically significant cytochrome c binding sites associated with cytochrome oxidase with Km values of ~1x10-6 and ~5x10-8M. These values are close to those reported for beef mitochondria (Ferguson-Miller et al 1976). The turnover numbers for the cytochrome oxidases from a variety of fishes are compared, and are found to be similar and close to the value found for the value found for the mammalian enzyme. The constancy of the cytochrome content and the kinetic parameters from species to species suggests that the cellular respiratory processes constitute a conservative system from the stand point of evolution.Abstract in Portuguese:
Resumo Heinocianinas de 4 organismos habitantes do rio Amazonas foram isoladas e parcialmente caracterizadas. Três espécies de artrópodos (Dilocarcinus pagei cristatus, Silviocarcinus pardalinus e Macrobrachium amazonicum) possuem hemocianinas cujas estruturas das subunidades são provavelmente simples. Eletroforese regular e eletroforese SDS em disco de poliacrilamida revelaram predominantemente bandas simples e nenhum polimorfismo. O experimento de ligação do oxigênio mostrou que as 3 hemocianinas dos artrópodos possuem um grande efeito Bohr e dependência do pH no grau de interações das subunidades. A hemocianina do molusco Pila sp, foi estudada e o tamanho de sua sub-unidade parece similar à das outras hemocianinas dos moluscos, i.e., polipeptídeo 400.000 dalton. Na de hemolinfa do molusco Pila, provavelmente existe uma mistura de agregados de 100S a 124S. As propriedades das ligações do oxigênio das grandes moléculas da hemocianina de Pila sp, são notáveis por sua baixa cooperatividade e perda da forte dependência do pH.Abstract in English:
Summary Hemocyanins from four organisms inhabiting the Amazon River were isolated and partially characterized. Three arthropodan species (Dilocarcinus pagei cristatus, Silviocarcinus pardalinus and Macrobrachium amazonicum) posses hemocyanins whose subunit structure is remarkably simple. Regular and SDS polycrylamide disc electrophoresis revealed predominantly single bands and no polymorphisms. Oxygen-binding experiments showed that the three arthopodan hemocyanins possess large positive Bohr effects and pH dependence in the degree of subunit interaction. The hemocyanin of one mollusc, Pila sp., was studied and its subunit size appears to be similar to that of other molluscan hemocyanins, i.e., a 400,000 dalton polypeptide. In the hemolymph, Pila hemocyanin probably exists as a mixture of 100S and 124S aggregates. The oxygen binding properties of the large molecules of Pila hemocyanin are notable because of their low cooperativity and lack of a strong pH dependence.