10_RADICAIS LIVRES

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Molécula que possui um ou mais elétrons ímpares (não-pareados) em sua órbita externa,...
Espaço “vazio”
Molécula estável
RADICAL LIVRE
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RADICAIS LIVRES
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HISTÓRICO
1969 - McKord and Fridovich: 
	Descoberta da Superóxido dismutase e sugestão da existência de superóxido endógeno
1989 - Halliwell and Gutteridge:
	Surge a definição atualmente aceita para radicais livres (RLs)
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DEFINIÇÃO
	...sendo uma molécula altamente instável, tendo uma vida média muito curta (medida em microssegundos) e tentando parear-se a qualquer preço (através do paramagnetismo), retirando elétrons, assim, de moléculas estáveis... Assim, trata-se de uma molécula destrutiva!!!
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DEFINIÇÃO
composto “normal”:
ESTÁVEL
RADICAL LIVRE
MOLÉCULA ESTÁVEL
MOLÉCULA INSTÁVEL
Representação dos orbitais mais externos:
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O NOME ESTÁ CERTO???
Na verdade, RADICAL LIVRE não é o termo ideal para designar esses agentes reativos, pois alguns deles não apresentam elétrons desemparelhados em sua última camada. Como em sua maioria são derivados do metabolismo do O2, costuma-se utilizar o termo “espécies reativas do metabolismo do oxigênio” (ERMO) para se referir a eles.
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ERMOs 				ERMOs & Radicais livres:
	
peróxido de hidrogênio (H2O2) 
ácido hipocloroso (HClO)
ozônio (O3)
oxigênio singlet (1O2)
+ REATIVO, envolvido na
defesa contra a infecção
superóxido (O2 · -) 
+ COMUM
radical hidroxil (OH ·)
peroxil (ROO ·)
alcoxil (RO ·)
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DE ONDE VÊM???
FONTES EXÓGENAS:
herbicidas;
antibióticos;
poluentes do ar;
raios X;
raios ultravioleta;
cigarro;
álcool;
alimentos.
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DE ONDE VÊM???
FONTES ENDÓGENAS:
São produzidos em organismos AERÓBIOS tanto em situações NORMAIS quanto PATOLÓGICAS
Enzima xantina desidrogenase/oxidase
Citocromo P-450
CADEIA RESPIRATÓRIA
Relacionada com a produção de ácido úrico
(endotélio de capilares da maioria dos tecidos)
Relacionada com a ação antibactericida e com a fosforilação não-oxidativa de elétrons (principalmente na membrana do RE do hepatócito)
ENERGIA
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O OXIGÊNIO
SEM ELE:
PELO METABOLISMO ANAERÓBIO, O SALDO FINAL DE UMA MOLÉCULA DE GLICOSE É DE 2ATP
COM ELE:
PELO METABOLISMO AERÓBIO, O SALDO FINAL DE UMA MOLÉCULA DE GLICOSE É DE 38ATP
MAS...
acaba gerando RLs!!!
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BALANÇO ENERGÉTICO DA RESPIRAÇÃO AERÓBICA
1 glicose
2 piruvatos
glicólise
2 ATP
2 NADH = 6 ATP NA C.R.
descarboxilação oxidativa
*acetil-coA
C.K.
	*12 ATP (1 	DIRETO E 11 	NA C.R.)
*1 NADH = 
3 ATP NA C.R.
#CITOSOL 
(independente de O2)
*cada piruvato
#MITOCÔNDRIA 
(dependente de O2)
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BALANÇO ENERGÉTICO DA RESPIRAÇÃO AERÓBICA
30 ATP (ciclo e descarb.)+ 8 ATP (glicólise) = 38 ATP
OU (duas maneiras de pensar)
2 ATP (citosol) + 36 ATP (mitocôndria) = 38 ATP
Rendimento total 
da respiração aeróbica
1 Ácido pirúvico 1 acetil-coA: 1 NADH2 = 3 ATP
Ciclo de Krebs: 3 NADH2= x 3 ATP = 9 ATP 
 1 FADH2 = x 2 ATP = 2 ATP 
 1 ATP (no próprio ciclo) = 1 ATP
Rendimento total do Ciclo de Krebs 15 ATP
	e descarb.		 (x2 = 30 ATP)
Descarboxilação e Ciclo de Krebs
(diretamente e 
através da C.R. – ambos na mit.)
Glicólise: 4 ATP – 2 ATP = 2 ATP (*citosol)
2 NADH2 x 3 ATP = 6 ATP (*na C.R. – mit.)
Rendimento total da glicólise 8 ATP
Glicólise
(diretamente e 
Através da C.R.)
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A CADEIA RESPIRATÓRIA
COMPLEXO I
Substrato
COMPLEXO III
COMPLEXO IV
Substrato 
NAD
Coq
FAD
2 Citb
2 Citc1
 2 cit c
 2 cit aa3
FMN
COMPLEXO II
prótons
elétrons
hidroxila
+
+
		=
água metabólica
Devido à configuração eletrônica do oxigênio (muito eletronegativo), a hidroxila recebe os elétrons 1 de cada vez. Assim, até produzir a água, formam-se intermediários bastante reativos e, em 5% das vezes, esses compostos são desviados da cadeia, sendo nocivos...
A cadeia respiratória é a principal fonte de radicais livres
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A ADIÇÃO DOS ELÉTRONS E A FORMAÇÃO DA HIDROXILA
oxigênio
(O2)
+
1 elétron
=
ânion superóxido (O2.-)
+
1 elétron
+
2 prótons
=
peróxido de hidrogênio
(H2O2)
+
1 
elétron
=
OH- + OH.
Esse elétron provém, geralmente, do ferro e do cobre, componentes dos citocromos...
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ERMO
ERMO
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A FORMAÇÃO DA ÁGUA METABÓLICA
OH-
+
1 elétron
=
ÁGUA
O OH. (radical hidroxila), que se formou junto com a o o íon hidroxila (OH-), é uma das espécies mais reativas que se conhece!!! O íon forma água e o radical pode atacar os compostos celulares...
ÍON HIDROXILA = OH–
RADICAL HIDROXILA = OH.
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OUTRAS FONTES ENDÓGENAS
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AÇÃO BACTERICIDA DOS LEUCÓCITOS
+ O2-
O2 + OH- + OH.
Reação de Haber-Weiss 
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ENZIMAS CICLOOXIGENASE E LIPOOXIGENASE
Ácido araquidônico
PROSTAGLANDINAS
TROMBOXANOS
LEUCOTRIENOS
PROSTAGLANDINAS = controle da pressão arterial, estimulação da contração da musculatura lisa, indução da resposta inflamatória inibição da agregação plaquetária
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EFEITOS MICROSCÓPICOS (SOBRE OS LIPÍDEOS)
Os radicais livres podem provocar a alteração dos componentes lipídicos da membrana, num processo chamando LIPOPEROXIDAÇÃO e a membrana perde suas funções (permeabilidade, transporte, etc.)
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EFEITOS MICROSCÓPICOS (NAS PROTEÍNAS E ENZIMAS)
Causam desnaturação, inativação, polimerização, etc., provocando diversas alterações no metabolismo celular
Além disso, o lisossomo é afetado, e acaba liberando suas enzimas digestivas, provocando a MORTE CELULAR
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EFEITOS MICROSCÓPICOS (NOS ÁCIDOS NUCLÉICOS)
Causam modificações e ruptura das ligações entredas bases nitrogenadas, resultando em mutações, levando à senescência celular (ENVELHECIMENTO)
Como se acredita que com a idade, vamos acumulando as mutações ocorridas em nosso organismo, diz-se que câncer em pessoas idosas é mais comum
MUTAÇÕES
PROTOONCOGENES
GENES SUPRESSORES DE TUMOR
ONCOGENES
+
-
CÂNCER
Os radicais livres têm íntima relação com mutação em gametas, causando diversas alterações cromossômicas, entre elas a síndrome de Down (trissomia do cromossomo 21)
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E AINDA TEM GENTE QUE RECLAMA QUE A VIDA É CURTA!!!
LISOSSOMO
MEMBRANA PLASMÁTICA
NÚCLEO
Com todas as nossas células sendo constantemente bombardeadas desse jeito desde que nascemos, como é que vivemos tanto tempo???
X
X
X
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OH...
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EFEITOS MACROSCÓPICOS
NO SISTEMA RESPIRATÓRIO:
Enfisema;
Perfusão dos tecidos e conseqüente isquemia).
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EFEITOS MACROSCÓPICOS
NO SISTEMA NERVOSO:
As proteínas defeituosas se aglomeram (lipofuscina com ceróide – composto não degradável: associada ao ENVELHECIMENTO) e interrompem o fluxo de material dentro da célula. Prejudica muito o SISTEMA NERVOSO (depende de fluxo intenso de NEUROTRANSMISSORES);
Heat Shock proteins (HSP) podem impedir esse aglomeramento;
Essa proteínas podem ser degradadas no lisossomo ou no proteossomo (marcadas com ubiquitina);
Causam mal de Alzheimer, esclerose múltipla e doença de Parkinson.
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EFEITOS MACROSCÓPICOS
NO SISTEMA DIGESTÓRIO:
Úlcera gástrica;
Úlcera intestinal.
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EFEITOS MACROSCÓPICOS
NO SISTEMA CARDIOVASCULAR:
Aterosclerose (acúmulo de gorduras e de células nos vasos). 
RADICAIS LIVRES
OXIDA O COLESTEROL LDL
macrófago digere (célula esponjosa) e se rompe
Forma placa gordurosa, que pode calcificar, causando obstrução vascular, isquemia e dilatação vascular.
Locais mais afetados: artérias com grande pressão (aorta e coronárias); às 
vezes nas cerebrais: AVC
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DOENÇAS QUE GERAM RADICAIS LIVRES:
Diabetes: diabéticos tendem a produzir mais radicais livres;
Artrite Reumatóide: doença auto-imune com grande produção de radicais livres, provocando lesão tecidual
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EFEITOS BENÉFICOS
São utilizados pelas células fagocíticas e citotóxicas para combater agentes estranhos e células tumorais (a própria radioterapia baseia-se na formação desses compostos através da ruptura de ligações covalentes)...
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EFEITOS BENÉFICOS 
O óxido nítrico (NO) é formado, principalmente, pela ação da óxido nítrico sintetase. É extremamente importante para o nosso corpo (dilatação de vasos, sistema imunológico, etc.), e é um ERN (espécie reativa de nitrogênio) e, como tal, pode gerar stress oxidativo quando em excesso através dos íons nitrosônio (NO+) e nitroxila (NO-)
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DEFESAS CONTRA OS RADICAIS LIVRES: OS ANTIOXIDANTES
Qualquer substância que retarda ou previne a deterioração, dano ou destruição provocados pela oxidação. Podem ser:
Enzimáticos (endógenos);
Não-enzimáticos (vitaminas – exógenas).
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ANTIOXIDANTES ENZIMÁTICOS
4 íons superóxido (O2.-)
4 prótons
2 O2
2 peróxidos de hidrogênio
(H2O2)
pode ser convertido a água por 2 maneiras:
Pela ação da CATALASE no citosol (principalmente no PEROXISSOMO
Pela ação da GPX nas mitocôndrias (raras vezes no citosol)
SOD
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ANTIOXIDANTES ENZIMÁTICOS
	A enzima GPX (glutationa peroxidase) reage a glutationa (que se oxida) com peróxidos, evitando que estes ataquem outros compostos celulares importantes. 
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SEM O NADPH NÃO DÁ...
A enzima GPX utiliza o NADPH como substrato para sua reação. Logo:
deficiência de glicose 6-P desidrogenase
deficiência no ciclo das pentoses
(deveria produzir NADPH)
não ocorre a reação da GPX
o organismo fica mais suscetível à ação danosa dos radicais livres
... Como não há o “poder redutor da célula” (glutationa), o ferro da hemoglobina é oxidado por um RL. A hemácia se hemolisa (já que ela não tem mais afinidade pelo oxigênio), e o excesso da bilirrubina (resultado da degradação da hemoglobina) se acumula na pele e na esclera: ICTERÍCIA
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ANTIOXIDANTES NÃO-ENZIMÁTICOS: VITAMINA E (ALFA-TOCOFEROL)
Possui um grupo hidroxila “preso” ao anel de ressonância. Desse grupo hidroxila, se tira o elétron para estabilizar qualquer RADICAL LIVRE próximo, ficando, assim, “instável”;
Vitamina lipossolúvel.
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ANTIOXIDANTES NÃO-ENZIMÁTICOS: VITAMINA C
...O elétron que a vitamina E perdeu para o RADICAL LIVRE, é devolvido pela vitamina C (ácido ascórbico)...
 Mas, por que trocar uma vitamina “instável” por outra????? 
Porque a vitamina C é hidrossolúvel e, assim, é facilmente eliminada pelo organismo
Então, para que tenham efeito antioxidante eficiente, as vitaminas C e E devem ser ingeridas conjuntamente...
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ANTIOXIDANTES NÃO-VITAMÍNICOS:
Compostos fenólicos:
 Ácidos fenólicos
 Flavonóides
 Antocianos
 Taninos
Presentes nas uvas e nos vinhos; exercem significativos efeitos protetores e profiláticos nas reações oxidativas que envolvem a aterogênese e trombose. Em doses apropriadas (porque vinho também tem álcool, que é uma fonte exógena de RLs – ERMO alcoxil ), os vinhos possuem atividade varredora anti-radicais livres e regeneradora de antioxidantes 
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OUTROS MECANISMOS ANTIOXIDANTES
Separação de espécies e sítios envolvidos na geração de radicais livres do resto da célula (COMPARTIMENTALIZAÇÃO CELULAR);
Existem reparos aos danos feitos ao DNA;
Os carotenóides eliminam o oxigênio singlet.
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FONTES DE ANTIOXIDANTES
VITAMINA C: frutas cítricas como laranja, limão, morango e em vegetais como brócolis, repolho, couve-flor, pimentão verde. 
VITAMINA E: germe de trigo, abacate, manteiga, sementes, brócolis, beterraba, folhas verdes e cereais integrais
CAROTENÓIDES: cenoura, batata-doce, abóbora, papaia, manga, carambola, nectarina, pêssego , espinafre, brócolis, couve, agrião, nabo, mostarda, aspargo, ervilha, ameixa. 
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STRESS OXIDATIVO
	Ocorre quando os ERMOs são produzidos mais rápido do que são removidos pelos mecanismos de defesa das células. Os antioxidantes não conseguem ser eficientes o suficiente...
ERMOs
Antioxi-dantes
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BIBLIOGRAFIA
Ferreira, A.L.A.; L.S., Matsubara. Radicais livres: conceitos, doenças relacionadas, sistema de defesa e estresse oxidativo. Ass. Med. Brasil, 2002; 43 (1): 61-8
Murray, Robert K.; Granner, Daryl K.; Mayes, Peter W.; Rodwell, Victor W. - Harper: Bioquímica – 9ª ed.
Marks DB, Marks AD, Smith CM. Basic Medical Biochemistry - A Clinical Approach. Lippincott Williams & Wilkins, 2004.
Olszewer, Efrain - Radicais Livres em Medicina
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