Reações redox biológicas

RKA18MP - Olá, meu amigo e minha amiga! Neste vídeo, olharemos um pouco para as reações de oxirredução ou redox biológicas de álcoois em fenóis. Vamos dar uma olhadinha nessa primeira estrutura aqui. Nós temos a função OH, é um álcool e contém dois carbonos, ele é o etanol. então, vamos anotar aí: etanol. Do outro lado, nós temos também dois carbonos, só que agora, nós temos C dupla OH: esse é o etanal. Então, vamos anotar aqui: é um aldeído etanal. Para a gente ver a reação de redox ou oxirredução, nós temos que analisar esse carbono aqui ligado na hidroxila. Então, vamos dar uma olhadinha nele. Nós temos esse carbono e, aqui do outro lado, aqui está o carbono. O que aconteceu daqui pra cá? Nós temos, aqui, somente uma ligação com oxigênio e, aqui, nós temos duas ligações com o oxigênio. Então, o que aconteceu daqui pra cá? Nós vamos ver que este carbono acabou perdendo elétrons, ou seja, adquiriu mais uma ligação com o oxigênio, e o oxigênio vai puxar esses elétrons dele. Então, já caracteriza aí a perda de elétrons, portanto, uma oxidação. Lembrando que oxidação é a perda de elétrons, e redução é o ganho de elétrons. Outra coisa que dá para a gente observar de uma molécula para outra, é que essa ligação aqui entre o carbono e hidrogênio sai, então o hidrogênio vai sair neste processo da molécula. Portanto, este par de elétrons vai ser perdido. caracterizando também perda de elétrons, ou seja, uma oxidação. Se o etanol está oxidando em etanal, isso acontece no nosso fígado quando ele é metabolizado, alguém vai ter que ser reduzido. Quem vai ser reduzido? Vai ser reduzido o NADᐩ. Então, vamos colocar aqui: NADᐩ. Ele que vai ser reduzido. O que significa NAD? Significa "nicotinamida adenina dinucleotídeo". Então, é ele que vai sofrer o processo de redução. Vamos dar uma olhada na estrutura do NAD. O NAD é formado por um anel aromático nitrogenado. Ligado nele, nós temos, aqui, uma parte carbônica ou um radical. Do lado direito da estrutura, nós temos C dupla O, NH₂. Isso é uma função amida, quando a gente tem o nitrogênio ligado direto no carbono da carbonila, é a função amida. E nós temos a presença dessa carga positiva no nitrogênio. Então, tudo isso forma a molécula do NAD. Já que o etanol, nós vimos ali em cima, é oxidado, significa que o NAD precisa ser reduzido, ou seja, ganhar elétrons. Aonde ele vai ganhar os elétrons? Ele vai ganhar esses elétrons da ligação em magenta de cima. Se pensarmos para um mecanismo possível para esse processo, vamos analisar aqui, o que aconteceria? Este par de elétrons entre o hidrogênio e o oxigênio viria para cá, entre o carbono e o oxigênio. Por outro lado, o carbono ficaria com quatro ligações, com mais uma, cinco, ele empurraria este par de elétrons com o hidrogênio para este carbono, aqui, do anel aromático. Nós teríamos, aqui, este carbono também com cinco ligações. O que aconteceria? Ele empurraria esta ligação "pi" (π) para cá, e esta outra ligação π viria para o nitrogênio. Então, o que nós teríamos deste lado? Nós teríamos esta ligação π que foi empurrada para cá. Esta outra ligação π permaneceria, o nitrogênio ficaria com dois elétrons. Nós tínhamos, aqui, o hidrogênio, e entrou o outro hidrogênio com sua ligação. Muito bem. Então, esta ligação magenta nada mais é do que esta ligação aqui, e este hidrogênio aqui de cima nada mais é do que este hidrogênio aqui de baixo. Então, o que aconteceu? O NADᐩ acabou recebendo elétrons, este par de elétrons, formando esta ligação com o hidrogênio. Então, ele sofreu redução em NADH. Então, o NADᐩ reduzindo a NADH possibilita a oxidação do etanol em etanal. Essa reação é catalisada por uma enzima. E qual a enzima que atua como catalisador? A enzima álcool desidrogenase. Álcool desidrogenase. Essa é a enzima que catalisa esta reação. Então, o NADᐩ foi reduzido a NADH. Essa redução permitiu que o etanol fosse oxidado em etanal. Portanto, o NADᐩ é um agente oxidante. Então, vamos colocar aqui: agente oxidante. Esta reação é uma reação reversível, ou seja, ela ocorre nos dois sentidos. Se pensarmos no sentido contrário, ou inverso, o que nós teríamos? O etanal sendo reduzido a etanol. Por outro lado, nós tinhamos o NADH sendo oxidado a NADᐩ. Vamos pensar no mecanismo no qual oxidaríamos o NADH e reduziríamos o etanal. Vamos dar uma olhada no mecanismo: este par de elétrons do nitrogênio vai vir para cá, para a ligação entre carbono e nitrogênio. Por outro lado, esta ligação π vai vir para este lado aqui entre os carbonos, e vai acabar empurrando este hidreto, o hidrogênio com suas duas ligações, para o carbono que tem a presença do C dupla O. Lembrando que o hidrogênio vai sair com os seus dois elétrons, com este par de elétrons, com sua carga negativa. Este seria o hidreto, que atua como agente nucleófilo. Por outro lado, o carbono, como o oxigênio puxa os pares para ele, por ter uma densidade negativa, o carbono fica com uma densidade positiva. Ele está querendo elétrons, então estes elétrons vêm com o hidrogênio para cá. O que vai acontecer, por outro lado? Esta ligação π é empurrada para o hidrogênio, formando o OH, ou o etanol. O que aconteceu? Como o NADH fez o etanal ser reduzido a etanol, agora, ele é o agente redutor. Então, ele fez este processo de redução. Uma outra forma de pensar que o NADH é o agente redutor é ver que ele tem aqui a presença deste H. Então, este H, que nada mais é do que este hidreto, vai ser o responsável pela conversão do etanal a etanol. Essa conversão do NADᐩ para o NADH, e do NADH para o NADᐩ, a parte inversa, é extremamente importante na bioquímica. Ela ocorre em inúmeras reações bioquímicas. Então, é importante entender o que está acontecendo com os elétrons destas moléculas. Vejamos mais um exemplo bioquímico de reação de redox. Nós temos aqui um fenol. Então, vamos anotar aí: fenol, que é o H ligado diretamente no anel aromático. Há várias maneiras da oxidarmos os fenóis. Então, se oxidarmos o fenol com algo semelhante ao reagente de Jones, que é o dicromato de sódio, mais ácido sulfúrico, mais água, seríamos capazes de promover a oxidação do fenol em benzoquinona. Então, vamos colocar aqui que ele sofreria oxidação em benzoquinona. Então, vamos colocar: benzoquinona. A benzoquinona, por sua vez, pode ser reduzida a hidroquinona. Há vários reagentes orgânicos que fazem esta redução. Então, vamos colocar aqui: redução em hidroquinona. Podemos também fazer o processo da oxidação da hidroquinona em benzoquinona. É uma reação muito fácil, que dá para a gente usar vários reagentes orgânicos para fazer esta oxidação. Lembrando que, para analisar a oxidação, nós temos que ficar atentos ao carbono que está ligado à hidroxila e à carbonila. Como houve a formação de mais uma ligação, o que aconteceu com o carbono? Ele acabou elétrons para o oxigênio. Portanto, ele oxidou. E a mesma coisa aqui: o carbono aqui tinha uma ligação com oxigênio, agora ficou com duas, ele perdeu elétrons e oxidou. Por outro lado, daqui para cá, ele tinha duas ligações com o oxigênio, foi para um só, ele acabou ganhando o elétron e sofreu redução. Ao olharmos a molécula da ubiquinona, esta parte aqui é semelhante à benzoquinona que nós temos aqui em cima. Lembrando que "ubi" faz referência ao fato de que isso é ubíquo, que é encontrado em todos os lugares, em todas as células da natureza. Outro nome que é dado para ela também é "coenzima Q". Essa é uma parte muito importante do transporte de elétrons. Se a gente olhar esta molécula produzida da direita, esta parte, aqui, também é semelhante à hidroquinona. Esta molécula é o ubiquinol. Na ubiquinona, estes carbonos, aqui, são reduzidos para formar o ubiquinol. Então, estes carbonos sofrem redução. Se eles estão reduzindo, quem vai oxidar? Quem vai oxidar é o NADH, vamos anotar aqui: NADH + Hᐩ. E, do outro lado, nós temos o NADᐩ. Então, se a ubiquinona está reduzido, quem vai oxidar? Quem vai oxidar é o NADH, transformando em NADᐩ. O NADH que vai ter o hidreto disponível para fazer o processo de oxidação. Então, ele vai atuar como agente redutor. Então, vamos colocar aqui: agente redutor. Isso é só uma super simplificação da parte da cadeia de transporte de elétrons. Quando há transporte de elétrons, eventualmente leva a fosforilação oxidativa, além da síntese de ATP, que nos fornece energia. Essa aula foi simplesmente para mostrar como você pode analisar a bioquímica usando conhecimento básico da química orgânica, e a importância do NADᐩ e do NADH em sistemas biológicos.