COENZIMAS EM REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO

Prévia do material em texto

Nota: o texto a seguir busca facilitar o acompanhamento, a discussão e a compreensão dos assuntos estudados em sala de aula evitando, dessa forma, demoradas anotações em cadernos. Em momento algum dispensa a leitura das bibliografias consultadas e sugeridas. 
COENZIMAS EM REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO DE IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA
As coenzimas são substâncias não-proteicas 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.
 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)
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+.
DINUCLEOTÍDEO DE NICOTINAMIDA ADENINA : NAD+ e NADH
Anel derivado da niacina
 redução
NADH NAD+
 oxidação
 Fonte: CAMPBELL, Mary. Bioquímica Fonte: CAMPBELL, Mary. Bioquímica
		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+
oxidação
redução
Fonte: CAMPBELL, Mary. Bioquímica
Meia-reação de oxidação: NADH NAD+ + H+ + 2e¯
Meia-reação de redução: CH3CHO + 2 H+ + 2e¯ CH3CH2OH
________________________________________________________________________________________
Reação completa: NADH + CH3CHO + H+ NAD+ + CH3CH2OH
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. 
 redução
FADH2 FAD
 oxidação
Radical derivado da RIBOFLAVINA
A forma oxidada do FAD
Fonte: CAMPBELL, Mary. Bioquímica
A meia-reação de redução do FAD a FADH2
Fonte: CAMPBELL, Mary. Bioquímica
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. 
A estrutura da Coenzima A
 Fonte: 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
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 o meio mais eficiente para usar a energia química provenientes dos nutrientes, se comparado com 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. 
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 acoplamento das reações favorece a transferência de energia entre duas reações, sendo que, uma das reações libera energia (exergônica) e a outra reação absorve parte desta energia (endergônica). O produto da reação endergônica, por sua vez, torna-se substrato que libera energia (exergônica) para outra reação endergônica acoplada. 
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. 
EXERCÍCIOS
1. O que se entende por metabolismo?
2. Diferencie catabolismo de anabolismo:
3. Defina oxidação e redução:
4. No metabolismo celular, comente a importância/função do(a): 
a. NAD+/NADH.
b. FAD/FADH2.
c. NADP+/NADPH.
d. ATP/ADP.
5. Defina reação exergônica e reação endergônica.
6. O que se entende por acoplamento de reações?
7. Dadas as reações, identifique a substância oxidada e a substância reduzida. Cite também o agente oxidante e o agente redutor:
8. Glicose-6-fosfato + NADP+ NADPH + H+ + 6-fosfoglicano-lactona
9. Succinato + FAD FADH2 + fumarato
Bibliografia
BERG, J.M.; TYMOCZKO, J.L.; STRYER, L. Bioquímica. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2002.
CAMPBELL, Mary. Bioquímica. Porto Alegre: artes médicas – Artmed – Bookman, 2000. 752 p.
CONN, Eric Edward. Introdução à bioquímica. 525 p. 
HARPER, H. A. et al. Manual de química fisiológica. 5.ed. São Paulo: Atheneu, 1982. 736 p.
KAMOUN, P. Bioquímica e biologia molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006. 420p.
LEHNINGER, Albert L. Bioquímica. Vol. 1 e 2. São Paulo: Edgar Blücher, 1976. 
MOTTA, Walter T. Bioquímica. Caxias do Sul: EDUCS, 2005. 380 p. 
MURRAY, R. K.; GRANNER, D. K. WAISBICH, E. H. Bioquímica. 9. ed. São Paulo: Atheneu, 2002.
SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C.B. Química orgânica. Vol. 1. 7.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C.B. Química orgânica. Vol. 2. 7.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002. 
VOET, D.; VOET, J. G.; PRATT, C. W. Fundamentos de bioquímica. Porto Alegre: Artmed, 2002
ZAHA, A.; FERREIRA, H.; PASSAGLIA, L. Biologia Molecular Básica. 3. ed. Porto Alegre: Editora Mercado Aberto, 2003.
6