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.

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.

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.

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.

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).

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.