+ e - + H + H-O-O. H-O-O. + e - + H + H-O-O-H H-O-O-H + e - + H + HO. + H 2. O + Fe 3+

Transcrição

1 Catálise baseada em enzimas que contém íons de Ferro Enzimas que atuam sobre H 2 O 2 Peróxido de hidrogênio é comumente formado em reações que envolvem a redução de O 2 em sistemas biológicos. O H 2 O 2 é destruído por catalases (que são peroxidases) ou mesmo serve como substrato primário para uma série de peroxidases que realizam reações cíclicas de óxi-redução O 2 + e - + H + H-O-O. recapitulando H-O-O. + e - + H + H-O-O-H H-O-O-H + e - + H + HO. + H 2 O + Fe 3+ Reação catalisada pelas enzimas que atuam sobre H 2 O 2 : H 2 O 2 + 2e - + 2H + 2 H 2 O

2 Peroxidases >> ex: citocromo C peroxidase de levedura O grupo porfirínico típico das peroxidases contém o íon Fe 3+ no centro quando no estado de repouso da enzima Sítio catalítico Espaço livre onde se acopla o H 2 O 2

3 Acoplamento do H 2 O 2 e alterações no estado de oxidação + H A molécula de H 2 O 2 se acopla ao Fe 3+ de forma similar ao que ocorre com o acoplamento do O 2 na mioglobina. Após o acoplamento, ocorre a transferência de 2e- do complexo enzimático para o H 2 O 2 que é reduzido à H 2 O A arginina e o triptofano distais ajustam o acoplamento do H 2 O 2

4 Ciclo catalítico completo de uma peroxidase ruptura heterolítica do H 2 O 2 H-O-O-H O H-O-H Fe Um dos elétrons é doado pelo Fe(III) que vai a Fe(IV). O outro elétron é retirado do grupo porfirina que fica na forma de um radical cátion

5 Ciclo catalítico completo de uma peroxidase Duas etapas consecutivas de abstração de 1 e- de doadores diversos retorna a enzima ao estado de repouso Aqui surge a grande diversidade de funções das peroxidases, pois o potencial redox do composto I varia de acordo com o tipo de peroxidase e uma gama variada de R+. substratos secundários podem ser oxidados Composto I (deficiente em 2 e-)

6 Ciclo catalítico completo de uma peroxidase 1 e- fica com o FeIV; o outro vem do doador externo H O H O Fe Fe(IV) O composto II (FeIV) recupera mais 1e- de um doador (indo a Fe III) e libera a segunda molécula de água R+.

7 Recapitulando: Ciclo catalítico completo de uma peroxidase Substrato primário é o H 2 O 2 Reação catalisada: H 2 O 2 + 2e - + 2H + 2 H 2 O Substratos secundários diversos doam os 2 elétrons necessários

8 Oxidases >> Enzimas que reduzem O 2 Reduzem O 2 até H 2 O ou em alguns casos até H 2 O 2 Muitas contém Fe e também Cobre nos sítios catalíticos Ex: Citocromo C oxidase Ocorre na membrana de mitocôndrias

9 Sítio catalítico da Citocromo C oxidase (de fato são 4 subunidades) Além do grupo Heme, há um íon Cobre próximo que também participa no fluxo de elétrons Note, pense e recorde: Por que o íon Fe 2+ apresenta estrutura octaédrica e o Cu 1+ é tetraédrico

10 Ciclo catalítico da Citocromo C Oxidase Exemplo de como O 2, por ser um diradical, recebe 2 e- A enzima acaba funcionando como bombeadora de H+ desde o interior da mitocôndria, pois nas etapas de redução de O 2, ocorre a formação de H 2 O (liberada para fora da membrana) que requer os prótons Os elétrons vêm das outras subunidades que contém Cobre e do citocromo ("transportador de elétrons") que se acopla à enzima e atua como transferidor de elétrons

11 Exemplo de como O 2, por ser um diradical, recebe 2 e-

12 Note o acoplamento do O 2, similar ao que ocorre na mioglobina, porém o Cu(I) adjacente também participa da redução do O 2 Em última instância, os elétrons disponibilizados para o ciclo vêm de carboidratos que são oxidados, gerando energia para a célula

13 Oxigenases >> Enzimas que oxidam substratos orgânicos Podem ser mono ou di-oxigenases e inserem um oxigênio em uma ligação C-H Muitas contém Ferro e a oxidação do substrato se dá pelo ciclo de oxi-redução deste metal Ex: Citocromo P450 Reação catalisada RH + O 2 + 2H + + 2e ROH + H 2 O Cisteína no lugar da histidina comum nos grupos heme transportadores de O 2

14 Ciclo catalítico de uma Oxigenases produto oxidado substrato não oxidado Redução do O 2 até H 2 O e formação do Fe(IV)-radical cátion na porfirina) Acoplamento de O2 similar ao que ocorre na mioglobina

15 Um dos elétrons é doado pelo Fe(III) que vai a Fe(IV). O outro elétron é retirado do grupo porfirina que fica na forma de um radical cátion

16 Próxima aula: exercícios