Metabolismo do Ferro e Porfirinas

Prévia do material em texto

33 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
O ferro é um elemento químico 
presente em alguns alimentos. 
Ele é absorvido no intestino dos 
animais, e a sua absorção é 
regulada pela necessidade do 
elemento no organismo. Dessa forma, o corpo só 
absorve ferro quando é necessário, todo o excesso 
desse elemento é secretado do organismo. 
Porém, não existe nenhuma via de excreção de ferro 
uma vez que ela já tenha sido incorporado ao 
organismo, sendo assim não há excreção de ferro 
através da urina ou das fezes. 
As principais proteínas do corpo que contém 
moléculas de ferro são: 
 responsável por levar oxigênio 
dos pulmões aos outros tecidos do corpo.
 responsável por armazenar 
oxigênio nos músculos. 
 participa da cadeia de transporte 
de elétrons, são proteínas coloridas.
 participam da degradação da água 
oxigenada em H20 e oxigênio.
A absorção do ferro acontece no lúmen intestinal. 
Ela é feita de duas formas, porque o ferro pode se 
apresentar de duas maneiras no organismo: 
 quando ligado a um grupamento 
heme. 
 
O ferro hemíco é o ferro que está ligado a um 
grupamento heme, podendo estar ligado ainda a 
globinas para formar as hemoglobinas. 
Sendo assim, os enterócitos possuem uma proteína 
carregadora para esse grupamento heme. Essa 
proteína se liga ao grupamento heme e o coloca no 
interior da célula por endocitose. 
Depois de realizada a endocitose, forma-se uma 
vesícula no citosol do enterócito. Essa vesícula, por 
sua vez, possui uma enzima, chamada de heme 
oxigenasse (HO), que libera o Fe+2 que está ligado ao 
grupamento heme. Esse Fe+2 é liberado da vesícula 
para o citosol da célula através de um transportador 
de metal divalente (DMT-1). 
O ferro livre chega no lúmen intestinal na forma de 
Fe+3, porém para ser absorvido ele precisa estar na 
forma de Fe+2 . Por esse motivo, os enterócitos 
possuem uma proteína, chamada de citocromo 
dudodenal B (DcytB), que reduz o Fe+3 → Fe+2. 
Dessa forma, o Fe+2 é absorvido por uma proteína 
transportadora de metal divalente (DMT1) e chega ao 
citosol da célula. Porém, o Fe+2 não é absorvido 
sozinho, além dele um H+ também entra na célula, ou 
seja, para a entrada do ferro é realizado um 
transporte simporte. 
Esse H+ sai da célula, depois, através de uma Bomba 
de H+/Na+ no qual o Na+ entra na célula na troca de 
um H+ que sai da célula. E depois, o Na+ sai da célula 
através da Bomba de Na+/K+ no qual o íon de K+ entra 
na célula na troca de um íon de Na+ que sai da célula. 
+ 
O Fe+2 proveniente tanto do ferro hemíco quanto do 
ferro livre, pode ser armazenado ligado a uma 
proteína ferritina, ou pode sofrer oxidação e ir para 
o sangue, onde ele é transportado ligado a outra 
proteína, a transferrina. 
Metabolismo do Ferro e Porfirinas 
 
34 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
A oxidação e a passagem do ferro para o sangue são 
realizadas por outras duas proteínas: a hefaestina 
que oxida o Fe+2 até Fe+3, e a ferroportina que 
transfere o Fe+3 do citosol da célula até o sangue. 
O ferro absorvido pode ser utilizado pela medula 
óssea, para compor a hemoglobina das hemácias, ou 
pelos músculos, para compor a mioglobina. Além 
disso, os organismos fazem estoques de ferro nos 
macrófagos e no parênquima hepático. 
O organismo pode, ainda, perder ferro através das 
células descamantes da mucosa, no caso das fêmeas 
através da menstruação, ou, também, através da 
perda de sangue por hemorragias. 
Sendo assim, o ferro precisa ser transportado e 
armazenado no organismo dos animais. Dessa 
forma, o Fe+2 pode sofrer diversas reações dentro do 
organismo. 
Caso ele precise ser transportado, ele é oxidado à 
Fe+3 e ligado a proteína transferrina, que então 
realizará seu transporte pelo corpo. 
Caso o Fe+2 precise ser armazenado, ele também é 
oxidado, porém ele se liga a uma proteína diferente, 
chamada de ferritina, que é a responsável por 
armazenar ferro no organismo. 
E caso ele precise ser incorporado a outras 
proteínas, ele se junta a uma protoporfina e forma o 
grupamento heme. Esse grupamento heme, por sua 
vez, se junta a uma globina para dar origem a 
hemoglobina. 
A hemoglobina, então, passa pelos tecidos liberando 
oxigênio. Quando ela libera esse oxigênio, ela vira 
uma metahemoglobina, e o Fe+2 é oxidado a Fe+3. Essa 
metahemoglobina, por sua vez, é degrada e forma 
pigmentos biliares e globina. E o Fe+3 é reduzido a 
 
35 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
Fe+2 para que então, ele possa ser transportado, 
armazenado ou participar da síntese de hemoglobina 
ou mioglobina novamente. 
Porfirinas são moléculas 
precursoras do grupamento 
heme. Ela é um anel porfirínico, 
que é formado pela união de 4 anéis pirróis. 
Sendo assim, a síntese das porfirinas e do 
grupamento heme é feita tanto na mitocôndria 
quanto no citoplasma das células. 
Primeiramente, na mitocôndria, uma molécula de 
Succinil-CoA, retirada do Ciclo de Krebs, se junta a 
uma molécula de glicina e, através da ação da 
A – Acetil 
P – Propil 
V – Vinil 
M – Metil 
 
36 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
enzima ala sintase com a coenzima piridoxal fosfato, 
é formado o Ácido γ Aminolevulínico (ALA). O ALA é 
transportado para o citosol da célula. 
Lá, ele é transformado em Porfibilinogênio pela 
enzima ala dehidratase. Nessa reação, ocorre a 
união de duas moléculas de ALA, ou seja, o 
porfobilinogênio é a junção de dois ALA. 
Sendo assim, o que acontece na reação é o seguinte: 
primeiramente, um ALA se liga a enzima ala 
desidratase. Para conseguir se ligar a ela, o ALA 
perde uma dupla ligação com um oxigênio que se 
junta a duas moléculas de hidrogênio vindos da 
enzima, liberando dessa maneira uma H20. Depois 
disso, mais um ALA entra na reação e se liga ao outro 
ALA já ligado a enzima. Essa ligação é feita através 
de outros dois carbonos: um da nova molécula de 
ALA perde uma dupla ligação com um oxigênio e se 
liga ao carbono do ALA já presente na reação, que 
por sua vez perde um íon hidrogênio, que se liga ao 
oxigênio, agora ligado por um ligação simples ao 
carbono, formando uma hidroxila. Então, o nitrogênio 
do ALA ataca o carbono do outro ALA e se liga a ele, 
fazendo isso, ele rompe a dupla ligação que o 
carbono desse ALA possuía com a enzima, e assim, o 
Porfobilinogênio é liberado no citosol da célula. 
 
Depois disso, o Porfibilinogênio passa por uma 
reação, catalisada pela enzima porfobilinogênio 
deaminase. Nessa reação, seis Porfobilinogênios são 
agrupados na enzima, e separados, dois deles 
permanecem no ciclo para a formação da nova 
molécula, e os outros quatro formam o 
 
37 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
Hidroximetilbilano, que é uma molécula linear 
intermediária para a formação do grupamento heme. 
O Hidroximetilbilano pode ser transformado em duas 
moléculas: no URO III e no URO I. O URO I não pode 
ser utilizado pela célula, bem como o produto da sua 
descarboxilação, o COPRO I. 
Sendo assim, através da ação da enzima URO III 
cositase, que dobra a molécula linear do 
Hidroximetilbilano e forma um anel, o URO III é 
formado. O URO III, por sua vez, é formado por 
grupamentos acetil e propil. E através da ação de 
uma enzima descarboxilase, ele é transformado em 
COPRO III, ou seja, essa enzima retira carbonos dos 
grupamentos acetils e os transforma em 
grupamentos metils. 
O COPRO III é, então, enviado para o interior da 
mitocôndria novamente. 
No interior da mitocôndria, o COPRO III é 
transformado em ProtoporfirinogênioIX, através da 
enzima coprooxidase. Essa enzima coloca 
grupamentos vinils no lugar de dois grupamentos 
proprils do COPRO III. 
O Protoporfirinogênio IX, por sua vez, é oxidado, pela 
enzima oxidase, e forma a Protoporfina IX. A 
Protoporfina IX recebe um Fe+2 e os dois são juntados 
através da enzima ferro quelatase, assim, formando 
o grupamento Heme. 
O grupamento heme, então, fará parte da 
hemoglobina e da mioglobina, proteínas que levam 
oxigênio para os tecidos do corpo. Sendo assim, o 
Fe+2 do grupamento heme se liga a quatro nitrogênios 
do grupamento heme, e também, a uma molécula de 
oxigênio. Além disso, ele ainda se liga ao aminoácido 
histidina, que compõem a proteína globina. 
 
A degradação dos grupos heme é feita para que o 
organismo forme moléculas de bilirrubina. Esses 
grupamentos heme se encontram, principalmente, 
ligados a globinas, formando as hemoglobinas. Elas, 
por sua vez, se encontram nas hemácias. Sendo 
assim, os grupamentos hemes são degradados 
juntamente às hemácias do organismo dos animais. 
As hemácias possuem uma vida média de cerca de 
120 dias, porém isso pode variar com a espécie. Nos 
cães, elas duram cerca de 120 dias, nos gatos cerca 
de 70 dias e nos equinos duram cerca de 150 dias. 
Dessa forma, passada essa vida média, as hemácias 
perdem sua função e, por isso, elas e o grupamento 
heme são degradados. 
Sendo assim, as hemácias são fagocitadas pelo 
endotélio da medula óssea, do baço, do fígado e de 
outros tecidos, quando ocorrem hematomas, para, 
posteriormente, a hemoglobina ser degradada e 
liberar os grupos heme. 
Primeiramente, a hemoglobina sofre uma oxidação, 
e é transformada em coleglobina, ou seja, o Fe+2 é 
oxidado a Fe+3, e por esse motivo a hemoglobina 
 
38 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
deixa de ser funcional e passa a ser coleglobina, 
também chamada de metahemoglobina. 
Em seguida, a coleglobina perde a globina, e vira 
verdohemocromo, ou seja, uma molécula composta 
pelo anel porfirínico ligado ao Fe+3, agora sem a 
proteína globina. Então, o Fe+3 é liberado do 
verdohemocromo, através de uma reação de 
oxidação. Esse Fe+3 pode ser, então, armazenado ou 
transportado pelo organismo. Com o desligamento 
do Fe+3 do verdohemocromo, ocorre a abertura do 
anel, formando a biliverdina, ou seja, uma molécula 
linear. 
A biliverdina possui esse nome porque ela possui 
coloração verde. Depois disso, a biliverdina passa 
por uma reação de redução, que desfaz ligações 
duplas entre alguns carbonos, com isso, forma-se a 
bilirrubina. A bilirrubina, por sua vez, possui 
coloração amarela. 
 
 
Sendo assim, a bilirrubina é captada e ligada a uma 
albumina, para ser transportada pelo sangue até o 
fígado. No fígado, a bilirrubina sofre um processo de 
conjugação, no qual duas moléculas de glicuronato 
são ligadas a ela. Essa ligação é feita para que a 
bilirrubina se torne mais hidrossolúvel, uma vez que 
a bilirrubina é uma estrutura hidrofóbica. Dessa 
forma, a enzima glicuronil transferase pega duas 
moléculas de UDP-glicoronato, e liga os glicoronatos 
a bilirrubina, formando o Glicuronato de Bilirrubina. 
Como a bilirrubina está ligada aos glicuronatos, ela 
está mais hidrossolúvel e por isso, ela pode ser 
liberada no intestino dos animais. 
 
No intestino, o glicuronato de bilirrubina, também 
chamado de bilirrubina conjugada, sofre algumas 
transformações químicas em sua estrutura. Essas 
transformações químicas dependem da flora 
intestinal. 
Sendo assim, primeiro a bilirrubina conjugada é 
transformada em urobilinogênio. Esse 
urobilinogênio, por 
sua vez, é 
transformado em 
estercobilinogênio. 
E o 
estercobilinogênio 
é transformado em 
estercobilina. 
Todos esses 
compostos são 
chamados de 
pigmentos, já que 
eles possuem cor. 
Sendo assim, a 
estercobilina é 
 
39 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
marrom, e é ela a responsável por dar cor marrom 
as fezes. 
Já no caso do urobilinogênio e do estercobilinogênio, 
uma parte deles volta para o fígado, e outra parte 
deles vai para a urina. Por esse motivo, a urina é 
amarelada, já que recebe parte do urobilinogênio 
proveniente da degradação da bilirrubina conjugada. 
Sendo assim, a porfirina foi totalmente degradada 
até os pigmentos. Já o ferro e a globina são 
reaproveitados pelo organismo. 
 
 
 
 
 
 
 
a