Coenzimas em Reações de Oxidação-Redução

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RESUMO COENZIMAS 
 
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COENZIMAS EM REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO DE IMPORTÂNCIA 
BIOLÓGICA 
 
 
As coenzimas são substâncias não-protéicas que participam das reações enzimáticas, 
sendo regeneradas para uso em reações futuras. Entre as coenzimas temos íons 
metálicos e um grande número de compostos orgânicos que fazem parte de reações 
de óxido-redução. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na oxidação do etanol há 12 elétrons na parte que está envolvida na reação. Na 
molécula do acetaldeído há 10 elétrons. Dois elétrons foram transferidos para um 
aceptor de elétrons. O aceptor de elétrons é um AGENTE OXIDANTE. Além dos 
elétrons, muitas reações de oxidação são acompanhadas pela transferência de 
PRÓTONS (H+). 
 
Outro exemplo de uma meia-reação de oxidação é a conversão do NADH em NAD+. 
 
 
 H H 
     
 CH3 – C O H CH3 – C  O  + 2 H+ + 2e¯ 
   
 H 
Etanol (12 e¯ nos grupos Acetaldeído (10 e¯ nos grupos 
envolvidos na reação) envolvidos na reação) 
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DINUCLEOTÍDEO DE NICOTINAMIDA ADENINA : NAD+ e NADH 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ESTRUTURA DO NADH ESTRUTURA DO NAD+ 
 
A nicotinamida é um derivado do ácido nicotínico, vitamina do complexo B. 
 
A meia-reação de oxidação do NADH a NAD+ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Meia-reação de oxidação: NADH  NAD+ + H+ + 2e¯ 
Meia-reação de redução: CH3CHO + 2 H+ + 2e¯  CH3CH2OH 
________________________________________________________________________________________ 
Reação completa: NADH + CH3CHO + H+  NAD+ + CH3CH2OH 
 redução 
NADH  NAD+ 
 oxidação 
 
Anel derivado da niacina 
 
oxidação 
redução 
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DINUCLEOTÍDEO DE FLAVINA ADENINA : FAD e FADH2 
 
Outro aceptor importante de elétrons é o FAD (DINUCLEOTÍDEO DE FLAVINA 
ADENINA) que é a forma oxidada do FADH2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A meia-reação de redução do FAD a FADH2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A oxidação de nutrientes para fornecer energia a um organismo não pode ocorrer sem 
que haja a redução de algumas moléculas aceptoras de elétrons. O aceptor final de 
elétrons na oxidação aeróbia é o oxigênio. A redução de metabólitos tem um papel 
significativo nos processos anabólicos dos organismos vivos. Muitas biomoléculas 
importantes são sintetizadas por meio de várias reações, nas quais um metabólito é 
reduzido, ao passo que a forma reduzida de uma coenzima é oxidada. 
 redução 
FADH2  FAD 
 oxidação 
 
 
Radical derivado da RIBOFLAVINA 
A forma oxidada do FAD 
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O ACOPLAMENTO ENTRE A PRODUÇÃO E O USO DE ENERGIA 
 
 
A formação de ATP está intimamente relacionada com a liberação de energia na 
oxidação de nutrientes. A hidrólise de ATP é uma reação que fornece energia. A 
fosforilação do ADP (difosfato de adenosina) para produzir ATP (trifosfato de 
adenosina) requer energia, a qual pode ser fornecida pela oxidação dos nutrientes. 
 
A energia livre liberada pelas reações de degradação de moléculas combustíveis em 
processos exergônicos, é conservada na forma de intermediários de “alta energia”. O 
intermediário central de “alta energia” é a TRIFOSFATO DE ADENOSINA (ATP) cuja 
hidrólise exergônica impulsiona processos endergônicos. 
O ATP é um nucleotídeo formado por uma unidade de adenina, uma ribose e três 
grupos fosfato seqüencialmente ligados por meio de uma ligação fosfoéster seguida 
de duas ligações fosfoanidrido. As formas ativas do ATP e ADP estão complexadas 
com o Mg2+ ou outros íons. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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A estrutura da Coenzima A 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAMPBELL, Mary. Bioquímica, p. 404 
 
O grupo reativo da Coenzima A é o grupo funcional sulfidrila, por isso a Coenzima A é 
freqüentemente representada como CoA-SH. 
A acetil-CoA é um intermediário metabólico importante no metabolismo de 
carboidratos, ácidos graxos e de aminoácidos. 
 
As coenzimas NAD+, NADP+, FAD e a coenzima-A possuem ADP em sua estrutura. 
No NADP+, existe um grupo fosfato adicional na posição 2’ da ribose do ADP. Na 
coenzima-A, o grupo fosfato adicional está na posição 3’. 
 
O anabolismo e o catabolismo ocorrem em estágios. Porém, ao contrário do 
catabolismo, que libera energia, o anabolismo requer energia. O ATP produzido pelo 
catabolismo é hidrolisado para liberação de energia. 
As reações nas quais os metabólitos são reduzidos fazem parte do anabolismo; eles 
requerem agentes redutores, como o NADH, o NADPH e o FADH2, os quais são 
formas reduzidas das coenzimas. Na sua forma oxidada, essas coenzimas servem 
como agentes oxidantes intermediários necessários ao catabolismo. Na sua forma 
reduzida, elas fornecem o “poder redutor” necessário para o processo anabólico da 
biossíntese; nesse caso, as coenzimas atuam como agentes redutores. 
 
FORMA REDUZIDA FORMA OXIDADA 
 
NADH  H+ + NAD+ 
NADPH  H+ + NADP+ 
FADH2  2 H+ + FAD 
 
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As vias metabólicas apontam duas características importantes do metabolismo: 
O papel das transferências de elétrons; 
A participação do ATP na liberação e utilização da energia. 
 
No catabolismo, reações de oxidação estão acopladas à produção endergônica de 
ATP por meio da fosforilação do ADP. O metabolismo aeróbico é um meio mais 
eficiente de usar a energia química provenientes dos nutrientes, do que o 
metabolismo anaeróbico. No anabolismo, a hidrólise exergônica de “ligações de alta 
energia” do ATP libera a energia necessária para impulsionar as reações 
endergônicas redutoras de síntese dos compostos. 
O metabolismo ocorre em vários estágios, o que permite uma produção e uma 
utilização mais eficiente da energia. O processo de ativação que produz intermediários 
de “alta-energia” ocorre em muitas vias metabólicas. A formação de ligações 
tioésteres pela reação dos ácidos carboxílicos com a coenzima A é um exemplo de 
processo de ativação. 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
1. Cite as leis da termodinâmica. 
 
2. Por que os organismos, segundo alguns autores, burlam a 2ª lei da termodinâmica? 
 
3. O que se entende por metabolismo? 
 
4. Diferencie catabolismo de anabolismo: 
 
5. Defina oxidação e redução: 
 
6. No metabolismo celular, comente a importância/função do(a): 
 
a. NAD+/NADH. 
b. FAD/FADH2. 
c. NADP+/NADPH. 
d. ATP/ADP. 
 
7. Defina reação exergônica e reação endergônica. 
 
8. O que se entende por acoplamento de reações? 
 
9. Dadas as reações, identifique a substância oxidada e a substância reduzida. Cite também o 
agente oxidante e o agente redutor: 
 
10. Glicose-6-fosfato + NADP+ NADPH + H+ + 6-fosfoglicano-lactona 
 
11. Succinato + FAD FADH2 + fumarato