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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS CURSO DE FARMÁCIA - BACHARELADO Redox em Biologia Alegre 2015 Redox A energia utilizada nos processos metabólicos tanto aeróbicos (com O2), como anaeróbicos (sem O2), vem das reações Redox de alimentos. Conceitos: Não existe oxidação sem equivalente, nem redução sem oxidação equivalente. Essas reações são sempre acopladas, e designadas coloquialmente como Reações Redox. As Reações Redox ocorrem em todos os Biossistemas, e seu mecanismo é muito simples. Doação e aceitação de elétrons. Conceitos: As moléculas que participam de Redox em sistemas biológicos podem ser agrupadas em 5 grandes classes: 1ª classe: NAD+ ou NADP- São a Nicotinamida Adenina Dinucleotídeos (NAD+ ) e seu Fosfato (NADP). Elas recebem e doam H+ , e funcionam como coenzimas de deidrogenases. Enzimas Substrato Reduzido + NAD+ Substrato oxidado + NADH X H+ 2ª classe: FAD- Flavina, Adenina Dinucleotídeo. São também coenzimas de dehidrogenases, e trocam, portanto H+. O mecanismo é semelhante ao do NAD+ . 3ª classe: Proteínas Ferro - Sulfúricas – São proteínas que possuem átomos de ferro e enxofre em ligação especial (S – Fe), permitindo que o ferro participe de reações Redox. S- Fe2+ S – Fe 3+ + e- 4ª classe: Citocromos – São proteínas que possuem um átomo de Fe ligado ao anel de porfirina, mas ao contrário das hemoglobinas, onde o Fe deve estar sempre como Fe2+ (para combinação reversível com o oxigênio), nos citocromos, o Fe participa de mecanismos Redox. Fe2+ x Cit Fe 3+ x Cit + 2 e- 5ª classe: Ubiquinomas – São quinomas espalhadas por toda parte nos sistemas biológicos. As ubiquinomas são lipossolúveis, e participam das Reações Redox dessas substâncias. Elas recebem e doam H+ . Mecanismos Redox Caminho da respiração aeróbica; Fotossíntese (cloroplastos). Os processos Redox são especialmente ativos nas mitocôndrias, onde participam da oxidação fosforilativa do ADP. Etapas da respiração aeróbica: A degradação da glicose na respiração celular se dá em três etapas fundamentais: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiração. Etapas da respiração celular e a sua localização: A glicólise ocorre no hialoplasma¹ da célula. ¹ Hialoplasma: Parte solúvel do citoplasma Glicólise Transformação de uma molécula de glicose, em duas moléculas de ácido pirúvico. Liberados: 4 H + 2NAD 2 NADH2 Nicotinamida-adenina-dinucleotídio Durante o processo, é liberada energia suficiente para a síntese de 2 ATP. Glicólise Ciclo de Krebs e a cadeia respiratória ocorrem no interior da mitocôndria. O CO2 é liberado e os H são capturados por uma molécula de NAD formando o NADH2. Ácido pirúvico reage com a coenzima A, originando: acetil-coenzima A, CO2 e H. Ciclo do Ácido Cítrico ou de Krebs Ciclo do Ácido Cítrico ou de Krebs Depois: 1 acetil-CoA + 1 ácido oxalacético ácido cítrico + 1 CoA (2 C) (4 C) (6 C) Cada ácido cítrico passará, por uma via metabólica cíclica (ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs), transformando-se sucessivamente em outros compostos. O acetil-CoA transfere o seu grupo acetil para um composto com 4 C, o oxaloacetato, formando o citrato (6 C). O Citrato é transformado em isocitrato (6 C), e este é desidrogenado, perdendo o CO2, para dar origem ao α-cetoglutarato ou oxoglutarato (5 C). O α-cetoglutarato perde CO2 e libera o succinato (4C), sendo convertido enzimaticamente, em uma reação de três passos em oxalacetato (4C), com o qual o ciclo foi iniciado. O oxalacetato reage com uma nova molécula de acetil-CoA e inicia o clico novamente. Os 8 H liberados no ciclo de Krebs reagem com o NAD e o FAD (substâncias aceptoras de H), que os conduzirão até as cadeias respiratórias, onde fornecerão energia para a síntese de ATP. Para cada acetil que reage, à formação de 1 ATP. Cadeia respiratória Cadeia respiratória e liberação de energia Glicólise: Liberação de 4 H 4 H+ 2 NAD 2 NADH2 Ácido pirúvico+ coenzima A : Formação de 2 NADH2 Ciclo de Krebs: Liberação de 8 H 6 H + 3 NAD 3 NADH2 2 H + FAD FADH2 Os H liberados são capturados pelos aceptores, esses se combinam com átomos de oxigênio, resultando em H2O . Antes de reagirem como o O2 eles se combinam com diversas substâncias aceptoras intermediárias. Ao final dessa trajetória, os H se encontram seus parceiros definitivos, os átomos de oxigênio. Esse conjunto de substâncias transportadoras de H constitui a cadeia respiratória. Aceptores de hidrogênio da cadeia respiratória NAD, FAD e o citocromos que participam da cadeia respiratória captam H e os transferem para um aceptor seguinte. Esses aceptores estão dispostos em sequência na parede interna da mitocôndria. O último aceptor de H é a formação de moléculas de ATP ( fosforilação oxidativa). Cadeia respiratória: NADH2 1 NADH2 + ½ O2 + 3 ADP + 3P 1 H2O + 3 ATP + 1 NAD Ciclo de Krebs: FADH2 1 FADH2 + ½ O2 + 2 ADP + 2P 1 H2O + 2 ATP + 1 FAD Saldo energético Equação geral da respiração: C6H12O6 (glicose) + 6O2 ↔ 6CO2 + 6H2O + 38 ATP (energia) Glicólise 2 ATP Ciclo de Krebs 2 ATP 38 ATP Cadeia respiratória 34 ATP REFERÊNCIAS: Heneine Ibrahim Felippe. Biofísica Básica. Editora: Atheneu. Cap. 10. Pág. 164, 167, 168. 2008. 6ª impressão da 1ª edição. Heneine Ibrahim Felippe. Biofísica Básica. Editora: Atheneu. Cap. 10. Pág. 163, 164, 166, 167, 168. 1996. 1ª impressão da 2ª edição. Site: Portal Só Biologia . Disponível em:< http://www.sobiologia.com.br > . Acessado em: 11 de maio de 2005.
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