O TRANSPORTE DE HIDROGÊNIOS E OS CARREADORES DE ELÉTRONS

por Gladis Franck da Cunha

Representação artística do átomo de Hidrogênio

O Hidrogênio é o elemento químico mais abundante no Universo e está envolvido na produção de energia pelas células que, por exemplo, realizam fase clara da fotossíntese e a fosforilação oxidativa.

Através do transporte de Hidrogênio nas reações de oxidação-redução (ou Redox) ocorre o transporte de elétrons, produzindo um gradiente de concentração de prótons, que promove a síntese do ATP (Adenosina Tri-Fosfato).

As reações redox suprem os seres vivos com a maior parte da energia livre de que necessitam, mas nas células elas dependem da atividade dos carreadores de elétrons.


OS CARREADORES DE ELÉTRONS DE OCORRÊNCIA MAIS AMPLA SÃO: NAD+ e FAD

O NAD (Nicotinamida-Adenina-Dinucleotídeo) e FAD (Flavina-Adenina-Dinocleotídeo) são coenzimas de ampla ocorrência que atuam como “carreadores” de íons hidretos (H- = hidrogênio com um próton e dois elétrons), porque possuem sítios reversíveis de redução (veja o FAD na figura ao lado).

O FAD pode aceitar um ou dois elétrons, produzindo a forma semiquinona FADH ou a forma hidroquinona FADH2. Esta molécula recebeu o nome de flavina porque possui uma cor amarelada, que é brilhante na forma oxidada (FAD) e fica pálida na forma reduzida (FADH2).

As funções metabólicas de carreadores de Hidretos, do NAD e do FAD, exigem que eles possam sofrer redução reversível de maneira a receber e transferir elétrons para outro carreador, regenerando-se para participar de novos ciclos de oxidação e redução.


Observação: O ser humano não é capaz de sintetizar a porção FLAVINA da molécula de FAD, por isso deve obtê-la através da dieta consumindo, por exemplo, a RIBOFLAVINA (vitamina B2). A deficiência de riboflavina é muito rara, mas seus sintomas são inflamação da língua, lesões nos cantos da boca e dermatites, que estão associados com desnutrição generalizada ou dietas não-balanceadas.

Reações Redox: Nessas reações os elétrons (H-) passam de um DOADOR (agente redutor) para um ACEPTOR (agente oxidante).

A figura abaixo representa a oxidação do NADH pelo Complexo I ou NADH-Q oxidorredutase, presente na membrana interna da mitocôndria (Wikipedia).

O potencial de redução (medido em volts) determina a ordem de transferência espontânea de elétrons de uma molécula à outra. Por exemplo, o O2 tem 0,295 V; o Citocromo b tem 0,077; o FAD tem 0,0 V e o Oxalacetato tem -0,166 V. Assim, a tendência espontânea é a transferência de elétrons (hidretos) ocorrer no sentido: Oxalacetato → FAD → Citocromo b → Oxigênio.

Os elétrons fluem espontaneamente dos componentes de baixo para os de alto potencial redutor, porém a ausência de enzimas apropriadas pode aumentar muito o tempo em que estas reações acontecem.

As reações de transferência de elétrons tem enorme importância biológica, porque são elas as responsáveis pela alta produção de ATP na CADEIA RESPIRATÓRIA.

Nota: As reações redox são a base da Ecopese, que visa explicar o surgimento da vida na Terra. Nela o ambiente físico desempenha o principal papel, e não os organismos.

Além de dotar o meio ambiente, desde o início, com a proteção contínua de uma camada de ozônio, a presença precoce do oxigênio livre determina o estabelecimento de um fluxo de elétrons que, deixando os componentes redutores da litosfera, cruzam os mares arqueanos, bombeados pela produção fotolítica de oxigênio na atmosfera terrestre.

Este fluxo é mediado e em grande parte canalizado pelas transições redox dos elementos redox-sensíveis na hidrosfera (figura ao lado). Estas interações ambientais de grande escala ocasionam o desenvolvimento de um metabolismo de base geoquímica em um protoplasma planetário (o holoplasma) criando as pré-condições para a evolução gradual da vida organismal.

Questão para fixação: qual a função metabólica das coenzimas reduzidas?

Bibliografia: VOET, D. ; VOET, J. ; PRATT, J.W. Fundamentos de Bioquímica. Porto Alegre, ARTMED, 2000.