RESUMO 7 BIOQUIMICA,OXIDAÇÃO BIOLOGICA,

Prévia do material em texto

OXIDAÇÃO BIOLÓGICA, CADEIA DE
TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO
OXIDATIVA
Quimicamente, a oxidação é definida como a remoção de
elétrons e a redução como o ganho de elétrons. Assim, a
oxidação é sempre acompanhada pela redução de um
aceptor de elétrons,Em reações que envolvem oxidação e
redução, a mudança de energia livre é proporcional à
tendência dos reagentes de doar ou aceitar elétrons.
Mudança de energia livre expressa como redução de
oxidação ou potencial redox.
A enzima é envenenada por monóxido de carbono,
cianeto e sulfeto de hidrogênio. Também foi denominado
citocromo a3. Sabe-se agora que os citocromos a e a3 são
combinados em uma única proteína, sendo o complexo
conhecido como citocromo aa3. Ele contém duas
moléculas de heme, cada uma com um átomo de Fe que
oscila entre Fe3+ e Fe2+ durante a oxidação e a redução.
Além disso, dois átomos de Cu estão presentes, cada um
associado a uma unidade heme.As metaloflavoproteínas
contêm um ou mais metais como cofatores essenciais.
Exemplos de enzimas flavoproteicas incluem
L-aminoácido oxidase, uma enzima ligada a FMN
encontrada no rim com especificidade geral para a
desaminação oxidativa dos L-aminoácidos de ocorrência
natural.
Essas desidrogenases usam nicotinamida adenina
dinucleotídeo (NAD+ ) ou nicotinamida adenina
dinucleotídeo fosfato (NADP+ ) - ou ambos - e são
formadas no corpo a partir da vitamina niacina. Os grupos
de flavinas associados a essas desidrogenases são
semelhantes ao FMN e FAD que ocorrem nas oxidases. Em
geral, eles estão mais fortemente ligados às suas
apoenzimas do que as coenzimas de nicotinamida. A
reação catalisada pela peroxidase é complexa, mas a
reação geral é a seguinte: Em eritrócitos e outros tecidos,
a enzima glutationa peroxidase, contendo selênio como
um grupo protético, catalisa a destruição de H2O2 e
hidroperóxidos lipídicos pela redução da glutationa,
protegendo os lipídios da membrana e hemoglobina contra
oxidação por peróxidos.
Nos microssomas hepáticos, os citocromos P450 são
encontrados junto com o citocromo b5 e têm um papel
importante na desintoxicação. Benzpireno, aminopirina,
anilina, morfina e benzfetamina são hidroxilados,
aumentando sua solubilidade e auxiliando em sua
excreção. Muitos medicamentos, como o fenobarbital, têm
a capacidade de induzir a formação de enzimas
microssomais e dos citocromos P450.
Os organismos aeróbios são capazes de capturar uma
proporção muito maior da energia livre disponível dos
substratos respiratórios do que os organismos
anaeróbios. A maior parte disso ocorre dentro das
mitocôndrias, que foram chamadas de “casas de força” da
célula,vários defeitos hereditários das mitocôndrias
envolvendo componentes da cadeia respiratória e
fosforilação oxidativa foram relatados. Os pacientes
apresentam miopatia e encefalopatia e muitas vezes têm
acidose láctica,O Q atua como um componente móvel da
cadeia respiratória que coleta equivalentes redutores dos
complexos de flavoproteínas mais fixos e os passa para os
citocromos. Um componente adicional é a proteína
ferro-enxofre (FeS; ferro não heme). Está associada às
flavoproteínas (metaloflavoproteínas) e ao citocromo b.
Acredita-se que o enxofre e o ferro participem do
mecanismo de oxidorredução entre a flavina e Q, que
envolve apenas uma única mudança-e, o átomo de ferro
sofre oxidorredução entre Fe2+ e Fe3+ ,por se tratar de
uma reação irreversível (única na cadeia), ela direciona o
movimento de equivalentes redutores e a produção de
ATP, ao qual está acoplado. Funcionalmente e
estruturalmente, os componentes da cadeia respiratória
estão presentes na membrana mitocondrial interna como
quatro complexos de proteína-lipídio da cadeia respiratória
que se estendem pela membrana.A energia livre restante
que não é capturada como fosfato de alta energia é
liberada como calor. Isso não precisa ser considerado
“desperdiçado”, pois garante que o sistema respiratório
como um todo seja suficientemente exergônico para ser
removido do equilíbrio, permitindo fluxo unidirecional
contínuo e fornecimento constante de ATP. Também
contribui para a manutenção da temperatura corporal.
A diferença de potencial eletroquímico através da
membrana, uma vez estabelecida como resultado da
translocação de prótons, inibe o transporte adicional de
equivalentes redutores através da cadeia respiratória,os
ânions e aminoácidos dicarboxilato e tricarboxilato
requerem um transportador específico ou sistemas de
transporte para facilitar sua passagem através da
membrana. Os ácidos monocarboxílicos penetram mais
facilmente em sua forma indissociada e mais solúvel em
lipídios. O transporte dos ânions di- e tricarboxilato está
intimamente ligado ao do fosfato inorgânico, que penetra
prontamente como o íon H2PO4- em troca do OH–.
O NADH não consegue penetrar na membrana
mitocondrial, mas é produzido continuamente no citosol
pela 3-fosfogliceraldeído desidrogenase, uma enzima da
sequência da glicólise. No entanto, em condições
aeróbias, o NADH extramitocondrial não se acumula e
presume-se que seja oxidado pela cadeia respiratória na
mitocôndria,o mecanismo de transferência usa a
lançadeira de glicerofosfato. Uma vez que a enzima
mitocondrial está ligada à cadeia respiratória por meio de
uma flavoproteína em vez de NAD, apenas 1,5 mol em vez
de 2,5 mol de ATP são formados por átomo de oxigênio
consumido. Embora essa lançadeira esteja presente em
alguns tecidos (por exemplo, cérebro, músculo branco),
em outros (por exemplo, músculo cardíaco) ela é
deficiente. Portanto, acredita-se que o sistema de
transporte de malato é de utilidade mais universal.
As mitocôndrias mantêm ou acumulam cátions como
K+ , Na+ , Ca2+ e Mg2+ e Pi. Presume-se que uma bomba
de prótons primária conduza a troca catiônica,o lançador
de fosfato de creatina aumenta as funções do fosfato de
creatina como um tampão de energia, agindo como um
sistema dinâmico para a transferência de fosfato de alta
energia da mitocôndria em tecidos ativos, como coração e
músculo esquelético. Uma isoenzima da creatina quinase é
encontrada no espaço intermembranar mitocondrial,
catalisando a transferência de fosfato de alta energia para
a creatina a partir do ATP que emerge do transportador de
nucleotídeo de adenina. Por sua vez, o fosfato de creatina
é transportado para o citosol por meio de poros protéicos
na membrana mitocondrial externa, tornando-se disponível
para geração de ATP extramitocondria.