Cadeia de Transporte de Elétrons

Também conhecida como Cadeia Respiratória, é a via metabólica na qual o ferro está inserido. Nela acontece a reoxidação das coenzimas NADH e FADH2 (reduzidas na oxidação da glicose, aminoácidos e ácidos graxos), gerando, ao final do processo, moléculas de ATP através da fosforilação oxidativa. Em células eucarióticas, é a maior fonte de ATP.

O processo se passa na membrana interna da mitocôndria e envolve 4 complexos protéicos ligados a grupos prostéticos capazes de receber e doar elétrons (reações de óxido-redução). A energia liberada é usada para manter um gradiente de H+ de fora para dentro da matriz. O retorno desses prótons para a matriz libera energia livre que será então utilizada para o funcionamento da ATPsintase, que produzirá as moléculas de ATP a partir de ADP + Pi. Há então um acoplamento entre a cadeia de transporte de elétrons e a fosforilação oxidativa1.

Os Complexos são denominados NADH-ubiquinona óxido-redutase (I), succinato-ubiquinona óxido-redutase (II), citocromo bc1 (III) e citocromo c oxidase (IV). Entre eles existe ainda dois compostos móveis, a coenzima Q (CoQ ou ubiquinona) e o citocromo c, que transportam os elétrons dos complexos I e II para o III e do III para o IV, respectivamente.

O posicionamento desses complexos não é aleatório. Eles se organizam de acordo com seus potenciais de redução2, assim os elétrons são sempre transferidos para um carreador com maior potencial para reduzir-se, favorecendo um fluxo unidimensional do NADH e FADH2 para o O2, receptor final dos elétrons3.

A transferência de elétrons se dá através das reações redox reversíveis de centros de Fe-S (ferro-enxofre), CoQ, citocromos e íons de cobre e envolvem um doador de elétrons (redutor) e um aceptor de elétrons (oxidante). Então, a oxidação é a perda de elétrons enquanto a redução é o ganho dos mesmos. Nenhuma substância doa elétrons sem que outra os receba, o que as torna acopladas, formando um par redox. A tendência de um redutor em perder seus elétrons é expressa quantitativamente pelo E, ou seja, o Potencial de Redução1.

Cadeia Respiratória e Fosforilação Oxidativa (Galembeck e Torres)

Como se pode ver na animação, os centros Fe-S estão presentes nos Complexos I, II, III além dos citocromos. Seu funcionamento envolve a redução do Fe3+ a Fe2+ ao receber um elétron e em seguida sua reoxidação ao transferir esse elétron ao próximo intermediário da cadeia. Nisso há a liberação de prótons, com a formação do gradiente de H+.

Um exemplo de reação redox em que encontramos o ferro é:

FMNH2 + 2 Proteína-Fe3+S ↔ FMN + 2H+ + 2 Proteína-Fe2+

reação essa que ocorre no Complexo I. As demais também são descritas por Motta, V.T.

Ao fim da cadeia os elétrons são transferidos a moléculas de O2 e somando-se H+, obtemos H2O. A maior parte do O2 absorvido pelo organismo é consumido nesse processo.

1. Bioquímica Básica. Motta, V.T. - Autolab Análises Clínicas.

2. Bioquímica Básica. Marzzoco, A.; Torres, B.B. 3ª ed. 2007.

3. Reações de Transporte de Elétrons em Bioquímica. Trabuco, L.G.

Encerrando a atuação dos polifenóis

Esclarecendo como os polifenóis prejudicam a absorção de ferro..

Eles inibem a absorção do ferro-não-heme (a ser apresentado nos próximos posts). Chegam a influenciar sua absorção de 40% a 60% dependendo de como for consumido. A ação dos polifenóis se daria através da formação de complexos entre os grupos hidroxila dos compostos fenólicos e as moléculas de ferro, tornando-o não disponível para absorção1.

As estruturas químicas dos polifenóis (Fig. 1) apresentam grupos como o catecol (no anel B) capazes de quelar (formar complexos de metais nos quais o átomo de metal é envolvido pelo quelador, formando uma estrutura anelar) metais como o ferro e o cobre, impedindo-os de catalizar a formação de radicais livres2, que existem em formas tóxicas e patogênicas. Um exemplo é o radical hidroxila (o mais lesivo para as membranas e o sistema enzimático), formado de maneira não enzimática através da reação de Haber-Weiss34. Os polifenóis ainda apresentam outros efeitos benéficos à saúde (antialérgico, antiviral, antioxidante, antiinflamatório etc).

Figura 1. Estrutura química de um polifenol (epicatequina galato).

1. Ferro e Anemia Ferropriva. Dra. Jussara E. F. Guerra Rodrigues - Albitech Nutritionals.

2. Extracção e purificação de metabolitos de interesse comercial a partir de subprodutos de origem vegetal. André Azevedo, Patrícia Veríssimo, Paulo Figueiredo, Margarida Gonçalves, Benilde Mendes, José S. Oliveira. 2006.

3. Radicais livres: conceitos, doenças relacionadas, sistema de defesa e estresse oxidativo. FERREIRA, A.L.A.; MATSUBARA, L.S. Rev. Assoc. Med. Bras. , São Paulo, v. 43, n. 1, 1997.

4. Efeito de antioxidantes endovenosos sobre a peroxidação lipídica em humanos. Junior, J.F., Percário, S. - Associação Brasileira de Medicina Complementar.

Exemplo Prático

E como exemplo prático do último post.. EU.

Lembram da parte dos polifenóis, certo?! De como prejudicam a absorção de ferro! Resolvi checar o conteúdo nutricional do chá que tenho tomado de uma a duas vezes por dia.. e não deu outra.. 180 mg de polifenóis!!

OK, isso não teve lá muito a ver com a molécula, mas enfim.. XD
Continuando com o gancho do outro post..

Cofatores

Todos sabem da existência de proteínas de ação catalítica em sistemas biológicos, conhecidas como enzimas. Mas onde o ferro entra nisso?

A maioria das enzimas requer uma associação com um componente químico adicional, conhecido como grupo prostético (não proteico). Quando esse é um composto orgânico, chamamos de coenzimas; quando é um composto inorgânico, íons metálicos, temos um cofator. Nesse caso podemos encontrar Mg2+, Zn2+, Mn2+, entre outros, se destacando, para nós, o Fe2+, que também pode assumir esse papel!

Esses íons tem participação direta na catálise de acordo com vários mecanismos, como atuar como mediador de reações de óxido-redução, de hidroxilação, como catalisadores ácidos e ainda modificando a forma do centro ativo, aumentando sua afinidade pelo substrato1.

1. Bioquímica Básica. Marzzoco, A.; Torres, B.B. 3ª ed. 2007.

(OBS.: Garatujar - rabiscar, fazer garatujas. Garatujas - rabiscos, desenhos, letras malfeitas. - Minidicionário da Língua Portuguesa)

Ferro e Nutrição

O ferro é um nutriente mineral encontrado em alimentos de origem vegetal e animal, e de grande importância para a saúde por seu papel como constituinte de compostos inorgânicos conhecidos como cofatores (corrigido - será tratado no próximo post).

A quantidade de ferro absorvida pelo intestino é regulada por um mecanismo sofisticado, que depende dos estoques corporais do mineral, do conteúdo fornecido pela dieta e da fonte alimentar, além de receber influência dos outros alimentos ingeridos na mesma refeição. Assim, em situações de suficiência de ferro, a atividade intestinal limita as quantidades a serem absorvidas, estimulando a perda pelas fezes para a manutenção de um nível ótimo no organismo, evitando-se toxicidade; ao contrário, estando o organismo deficiente em ferro, as vias absortivas são estimuladas a captar maiores quantidades do nutriente.

Apesar da existência deste mecanismo de controle, não há garantia de suficiência, e a anemia decorrente da falta de ferro, chamada ferropriva, acomete cerca de 25% da população mundial (38%, segundo Pineda - Albitech Nutritionals). Por este motivo, é a principal doença carencial observada no mundo, e considerada uma questão de saúde pública freqüentemente abordada pelos organismos internacionais de vigilância nutricional.

Em geral, os sais inorgânicos de ferro são pobremente absorvidos e grandemente afetados pela dieta consumida. Por outro lado, o ferro bis-glicina quelato é absorvido em até 90% em crianças anêmicas e não é afetado pela dieta consumida. Adicionalmente, demonstrou-se experimentalmente que a absorção do ferro bis-glicina quelato (Ferrochel®) é efetivamente regulada pelas reservas de ferro do organismo pelo qual não existe risco de sobre dose em crianças1.

Efeitos da anemia: cansaço, fadiga e desatenção. Em crianças, baixo rendimento escolar, aumento da susceptibilidade a infecções e, em casos mais severos, comprometimento do desenvolvimento intelectual. Para adultos, menor capacidade para o trabalho.

As quatro faixa etárias, grupos populacionais considerados de risco para anemia, por estarem mais sujeitos a apresentar este quadro são crianças de até 4 anos de idade, adolescentes (especialmente do sexo feminino), mulheres em idade fértil e gestantes.

A distribuição do ferro nos alimentos é muito ampla: este mineral é encontrado nas carnes, nos ovos, nos feijões e nos cereais. Além destes itens, que contém ferro de ocorrência natural, o consumidor dispõe de uma gama bastante variada de produtos fortificados com ferro, especialmente alimentos preparados com cereais (como biscoitos) e leites. O aproveitamento do ferro contido nos alimentos depende de diversos fatores, entre os quais destaca-se a forma em que o mineral se encontra.

Neste sentido, cerca de 40% do ferro contido nas carnes está sob a forma de ferro-heme, de elevada absorção. Nos alimentos de origem vegetal, assim como para o ferro remanescente das carnes, encontra-se a forma não-heme, que sofre a influência de componentes da dieta e resulta em baixa absorção. Entre os componentes que causam diminuição da absorção de ferro total da dieta, estão os chás e o café, que possuem polifenóis*, e os cereais integrais e farelos, que possuem fitatos**. Outros produtos, como antiácidos e suplementos nutricionais a base de fosfato de cálcio, também diminuem a quantidade de ferro disponível. De outro lado, existem meios de melhorar sua absorção, por meio de combinações de alimentos fonte (como os feijões) e alimentos ricos em Vitamina C e proteína animal, que apresentam reconhecida capacidade de estimular o seu aproveitamento. Desta forma, a associação de frutas frescas às refeições é uma boa estratégia se o objetivo é combater a anemia.

Estudos têm demonstrado que alimentos preparados em panelas de ferro incorporam o mineral durante o processo, e esta medida é vista por profissionais de nutrição como uma estratégia interessante para o combate da anemia. Vale a pena mencionar a preocupação com a eventual incorporação de outros metais, cuja concentração na dieta não deve aumentar. São os chamados "metais pesados" que podem estar presentes nas ligas metálicas empregadas para a confecção destes utensílios e que podem ter efeito negativo sobre a saúde. Portanto, os utensílios de ferro devem ser de procedência assegurada.

O Papel do Ferro Sobre a Nutrição e a Saúde. Semíramis Martins Álvares Domene. PUC/Campinas.

*Os polifenóis fazem parte da composição de muitas plantas e são considerados fatores antinutricionais de grande importância. São substâncias quimicamente muito ativas e que podem reagir, reversível ou irreversivelmente, com proteínas, prejudicando a digestibilidade e a biodisponibilidade da lisina e de outros aminoácidos essenciais. As substâncias fenólicas mais encontradas em plantas são: ácidos fenólicos, flavonóides e taninos. Os polifenóis do tipo tanino possuem a importante característica de se ligar às proteínas e formam complexos proteína-tanino mediante pontes de hidrogênio, impedindo assim a digestibilidade das mesmas. Além das proteínas, os taninos formam complexos com o amido e enzimas digestivas, reduzindo o valor nutricional dos alimentos. São atribuídos aos taninos outros efeitos prejudiciais à dieta, como cor indesejável aos alimentos e rações e diminuição da palatabilidade, devido à adstringência2.

A potente ação antioxidante dos polifenóis está ligada à estrutura química da molécula que proporciona maior neutralização de radicais livres3.

** mais informações sobre os fitatos

Aspectos Naturais de Fitatos e Taninos. Silva, M.R.; Silva, M.A.A.P. 1999.

1. Uso de Ferro Bis-Glicina Quelato no Tratamento da Anemia Ferropriva em Crianças. Dr. Oscar Pineda - Albitech Nutritionals.

2. Teores de Polifenóis de Caule e Folha de Quatro Cultivares de Abacaxizeiro. Santos, M.A.T.; Nepomuceno, I.A.S.; Abreu, C.M.P.; Carvalho, V.D. Rev. Bras. Frutic. vol.23 no.2 Jaboticabal Ago.2001.

3. NutConsult http://www.nutconsult.com/informativos/dez2004.htm

FERRO -

elemento químico, metal, símbolo Fe, de peso atômico 55,84 e número atômico 26 (Minidicionário da Língua Portuguesa). Localização:

(http://www.saberweb.com.br/quimica/tabela_periodica.htm)

No decorrer do Projeto serão publicadas as mais diversas informações a respeito do Ferro, a fim de se abranger todos os seus possíveis ângulos, atuações e importâncias.