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Como o NADPH reduz o 1,3-BPG?

Como o NADPH reduz o 1,3-BPG?


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Se o NADPH voltar a ser NADP +, isso significa que um próton e dois elétrons foram incorporados ao 1,3-BPG. Se apenas um próton e um elétron estivessem ligados ao carbono no 1,3-BPG (removendo o fosfato), eu entenderia, já que há uma única ligação covalente entre o carbono e o hidrogênio que estabelece octetos estáveis. Mas há outro elétron por aí. O que acontece com este? Ou estou totalmente enganado sobre todo o processo?

Esta é a fórmula química para G3P:

O diagrama de Lewis abaixo mostra a parte superior:

Como declarado, o NADPH emitiu 2 elétrons, mas apenas um é necessário para se ligar ao carbono (laranja). Para onde foi o outro elétron?


A ligação covalente simples é um par compartilhado de elétrons. Para ligação estável, deve haver 2 átomos com orbitais superiores não preenchidos e pelo menos um par de elétrons que é "distribuído" entre esses slots.

UC Davis tem uma página hilária sobre isso.


Como o NADP é reduzido a NADPH na reação dependente da luz?

Ou é por ambos, os elétrons da cadeia de transporte eletrônico e os prótons da fotólise da água.


Em uma pergunta do exame, ele diz, descreva como o NADP é reduzido na reação dependente da luz.

É reduzido por elétrons, a partir da fotólise da água.

Não é o que você está procurando? Experimente & hellip

Sim, são os elétrons da cadeia de transporte de elétrons, que perderam a maior parte de sua energia para sintetizar ATP, e também o íon hidrogênio (H ^ +) da fotólise da água, que se ligam ao NADP para formar o NADP reduzido

(Postagem original de James A)
É pelos prótons da fotólise da água?

Ou é por ambos, os elétrons da cadeia de transporte eletrônico e os prótons da fotólise da água.


Em uma pergunta do exame, ele diz, descreva como o NADP é reduzido na reação dependente da luz.

É reduzido por elétrons, a partir da fotólise da água.

mas é reduzido por elétrons.

O NADP é definido como o aceptor final de elétrons na fotofosforilação. Os 2 elétrons produzidos na fotólise da água substituem os 2 elétrons perdidos no fotossistema 2 e são usados ​​para reduzir o NADP

Pensei em fazer uma pergunta aqui, em vez de iniciar um novo tópico:

O NADP reduzido é o mesmo que NADPH? Meu programa (aqa) fala de NADP reduzido, porém sempre usei o termo NADPH. Isso será aceito por meus examinadores no lugar do NADP reduzido?

E quanto à velha questão original do OP. meu entendimento é que o próprio NADP é positivo, com uma carga de +1. Quando a luz solar libera elétrons de cloroplastos, um par de elétrons é captado por uma molécula de NADP, o que lhe daria uma carga -1. Portanto, ele pega um próton para se tornar NADPH. (os prótons foram gerados a partir da fotólise da água) Os elétrons produzidos pela fotólise da água substituem aqueles que foram excitados pelos cloroplastos, permitindo assim que o processo continue.


O que é NADP + / NADPH?

NADPH é um portador de elétrons. Ele aceita elétrons energizados liberados durante algumas reações metabólicas. O NADP + e outros cofatores semelhantes (NAD + e FAD +) são capazes de aceitar esses elétrons de maneira estável, sem formar radicais nocivos e excessivamente reativos. Eles são capazes de abrigar 2 elétrons por causa da nicotinamida presente em sua estrutura. Esses elétrons são dados na forma de um íon hidreto (H & ndash), um hidrogênio com um elétron extra. Aceitar os elétrons converte o NADP + em sua forma reduzida NADPH.

A Estrutura do NADP + (Crédito da foto: NEUROtiker / Wikimedia Commons)

Como o nome sugere, eles são simplesmente portadores de elétrons, o que implica que eles vão lançar esses elétrons em um determinado destino. Esses cofatores doam seus elétrons para outras moléculas para criar energia ou para construir moléculas. Esta é essencialmente uma reação redox.


Durante a fotofosforilação não cíclica, como o NADP + se torna NADPH?

Eu sei que o NADP + fica reduzido a NADPH, mas o que exatamente está sendo doado? São dois elétrons individuais (da fotólise ou das moléculas de clorofila) e um íon de hidrogênio (próton)? Se for esse o caso, durante o Ciclo de Calvin, as moléculas NADPH doam os mesmos dois elétrons individuais e prótons de hidrogênio das reações dependentes de luz para se tornarem NADP + novamente? Obrigado

1 resposta

O NADPH é formado como resultado final da fotólise.

Explicação:

A energia dos fótons é usada para dividir a água em hidrogênio e oxigênio.

Os íons de hidrogênio # ("H" ^ +) # são captados pelo composto NADP para formar NADPH.

O oxigênio é fornecido como oxigênio molecular # ("O" _2) #.

Os elétrons são usados ​​para converter ADP (difosfato de adenosina) em ATP (trifosfato de adenosina) pela adição de um grupo fosfato ao ADP. Esse processo é chamado de fosforilação (adição de fosfato) e, como a energia vem dos fótons, esse processo é denominado fotofosforilação.

Sim, o mesmo NADPH doa seu hidrogênio para combinar com # "CO" _2 # para formar glicose # ("C" _6 "H" _12 "O" _6) # para se tornar NADP novamente.


Cofatores

Markus Fischer,. Silke Leimkühler, em Comprehensive Natural Products II, 2010

7.17.2.3.2 (vii) Diidrofolato redutase (EC 1.5.1.3)

Diidrofolato redutase ( Figura 2 , i) comanda uma posição especial na via do diidrofolato, uma vez que desempenha várias funções diferentes. (1) Em animais, plantas e numerosas eubactérias, a enzima é necessária para a reciclagem do di-hidrofolato que é gerado pela ação catalítica da timidilato sintase, que usa metilenotetra-hidrofolato como doador de uma unidade C1 e como doador de equivalentes de redução. 103 (2) Em organismos que biossintetizam THF de novo, com exceção de certas bactérias que usam sintases de timidilato dependente de flavocoenzima em conjunto com dihidropterina redutase dependente de flavocoenzima (consulte a Seção 7.17.2.3.2 (viii)), a dihidrofolato redutase catalisa a etapa final do de novo biossíntese proporcionando THF ( 17 ) a partir de dihidrofolato ( 16 ) (3) Em auxotróficos de ácido fólico, incluindo animais e certas bactérias, a enzima é usada para converter folatos nutricionais, como di-hidrofolato e folato na forma de coenzima, THF.

Surpreendentemente, no entanto, evidências recentes mostraram que a diidrofolato redutase não é uma enzima universal. Cerca de um terço das eubactérias sequenciadas usam uma timidilato sintetase dependente de flavina (FDTS) (proteína ThyX, EC 2.1.1.148) que não requer o fornecimento de equivalentes de redução pelo cofator do tipo THF, são NADPH oxidases que usam flavina O nucleotídeo de adenina (FAD) para mediar a transferência de hidreto dos genomas desses respectivos organismos não especifica ortólogos de dihidrofolato redutase (ver Seção 7.17.2.3.2 (viii)). 104-108

Diidrofolato é um alvo para drogas antibacterianas e antiprotozoárias. Além disso, a diidrofolato redutase humana é um alvo para agentes citostáticos e imunossupressores. Esse aspecto de alvo duplo do fármaco foi uma das razões pelas quais a diidrofolato redutase se tornou uma das proteínas mais intensamente estudadas. Uma pesquisa de banco de dados recuperou mais de 15.000 artigos e mais de 400 revisões relacionadas à enzima, e mais de 100 estruturas cristalinas são de domínio público. A estrutura e função da proteína foram abordadas por uma ampla gama de técnicas experimentais, incluindo análise de estrutura de raios-X e NMR, cinética de estado estacionário e pré-pronto e espectroscopia de molécula única, bem como simulações de computador usando mecânica quântica e clássica abordagens.

As diidrofolato redutases de animais e de certas eubactérias são proteínas monoméricas com pesos moleculares em torno de 20 kDa. Outras eubactérias, ciliados, protozoários, plantas e certos vírus especificam proteínas bifuncionais (DHFR-TS) caracterizadas por domínios dihidrofolato redutase e timidilato sintetase.

A reação catalisada pela diidrofolato redutase parece superficialmente simples e envolve a transferência de um íon hidreto da posição 4 do NADH para a posição 6 do substrato, diidrofolato ( Figura 7 ). 110,109

Figura 7. A reação catalisada por DHFR. 109

As dihidrofolato redutases de mamíferos também podem catalisar a transferência de um íon hidreto para a posição C-7 do folato em uma reação que produz dihidrofolato, permitindo assim a utilização da vitamina totalmente oxidada de fontes nutricionais. 111

Apesar de sua aparente simplicidade, com base em uma quantidade extraordinariamente grande de dados experimentais, a reação catalisada pela dihidrofolato redutase foi dissecada em uma série complexa de etapas de reação. Uma comparação entre o E. coli A enzima e uma di-hidrofolato redutase codificada pelo plasmídeo R, envolvida na resistência ao trimetoprim, indica que a enzima cromossômica evoluiu para um processo catalítico virtualmente perfeito. 112,113 As velocidades da reação de transferência de hidreto observadas experimentalmente foram explicadas pelo tunelamento 114. Na verdade, a diidrofolato redutase é uma enzima paradigma para o estudo de processos de tunelamento em sistemas biológicos.

Uma pesquisa sistemática por análogos de dihidrofolato em genomas completos não conseguiu localizar ortólogos plausíveis da família clássica de dihidrofolato redutase compreendendo a enzima especificada pelo folA gene de E. coli. Um tipo diferente de dihidrofolato redutase é especificado em E. coli pelo folM gene esta proteína é um membro da família da desidrogenase redutase de cadeia curta. 115 An E. coli plasmídeo foi mostrado para especificar um terceiro tipo de dihidrofolato redutase que foi interpretado como uma enzima primitiva que não sofreu uma evolução extensa. 116


Bioquímica. 5ª edição.

Figura

Os cloroplastos (à esquerda) convertem a energia da luz em energia química. Elétrons de alta energia em cloroplastos são transportados através de dois fotossistemas (direita). Durante esse trânsito, que culmina na geração de potência redutora, o ATP é sintetizado de uma forma (mais.)

Essencialmente, toda a energia livre utilizada pelos sistemas biológicos surge da energia solar que é capturada pelo processo de fotossíntese. A equação básica da fotossíntese é aparentemente simples. Água e dióxido de carbono se combinam para formar carboidratos e oxigênio molecular.

Nesta equação, (CH2O) representa carboidrato, principalmente sacarose e amido. O mecanismo da fotossíntese é complexo e requer a interação de muitas proteínas e pequenas moléculas. A fotossíntese em plantas verdes ocorre em cloroplastos (Figura 19.1). A energia da luz capturada por moléculas de pigmento, chamadas clorofilas, nos cloroplastos é utilizada para gerar elétrons de alta energia com grande potencial redutor. Esses elétrons são usados ​​para produzir NADPH, bem como ATP em uma série de reações chamadas de reações de luz porque requerem luz. NADPH e ATP formados pela ação da luz reduzem o dióxido de carbono e o convertem em 3-fosfoglicerato por uma série de reações chamadas de Ciclo de Calvin ou as reações sombrias. O ciclo de Calvin será discutido no Capítulo 20. A quantidade de energia armazenada pela fotossíntese é enorme. Mais de 10 17 kcal (4,2 & # x000d7 10 17 kJ) de energia livre são armazenados anualmente pela fotossíntese na Terra, o que corresponde à assimilação de mais de 10 10 toneladas de carbono em carboidratos e outras formas de matéria orgânica.

Figura 19.1

Micrografia eletrônica de um cloroplasto de uma folha de espinafre. As membranas tilacóides se agrupam para formar grana. [Cortesia do Dr. Kenneth Miller.]

Como animais, podemos facilmente ignorar a primazia final da fotossíntese para nossa biosfera. A fotossíntese é a fonte de essencialmente todos os compostos de carbono e todo o oxigênio que torna possível o metabolismo aeróbio. Além disso, como veremos, existem consideráveis ​​paralelos mecanicistas e evolutivos entre as reações de luz da fotossíntese e as etapas da fosforilação oxidativa.

19.0.1. Fotossíntese: Uma Visão Geral:

Podemos usar nosso conhecimento do ciclo do ácido cítrico e da fosforilação oxidativa para antecipar os processos necessários à fotossíntese. O ciclo do ácido cítrico oxida os combustíveis de carbono em CO2 para gerar elétrons de alta energia, principalmente na forma de NADH. O fluxo desses elétrons de alta energia gera uma força motriz de prótons por meio da ação da cadeia de transporte de elétrons. Esta força motriz do próton é então transduzida pela ATP sintase para formar ATP. A principal diferença entre a fosforilação oxidativa e a fotossíntese é a fonte dos elétrons de alta energia. As reações de luz da fotossíntese usam energia de fótons para gerar elétrons de alta energia (Figura 19.2). Esses elétrons são usados ​​diretamente para reduzir NADP + a NADPH e são usados ​​indiretamente por meio de uma cadeia de transporte de elétrons para gerar uma força motriz de prótons através de uma membrana. Um produto colateral dessas reações é O2. A força motriz do próton impulsiona a síntese de ATP por meio da ação de uma ATP sintase, homóloga à da fosforilação oxidativa. Nas reações no escuro, o NADPH e o ATP formados pela ação da luz impulsionam a redução do CO2 a compostos orgânicos mais úteis.

Rendimento fotossintético-

& # x0201cSe a produção de fotossíntese de um ano fosse acumulada na forma de cana-de-açúcar, ela formaria uma pilha com mais de três quilômetros de altura e uma base de 43 quilômetros quadrados. & # x0201d

Se toda essa cana-de-açúcar fosse convertida em cubos de açúcar (0,5 polegada de lado) e empilhados de ponta a ponta, os cubos de açúcar estenderiam 1,6 & # x000d7 10 10 milhas, ou até o planeta Plutão.

Figura 19.2

The Light Reactions of Photosynthesis. A luz é absorvida e a energia é usada para conduzir elétrons da água para gerar NADPH e para conduzir prótons através de uma membrana. Esses prótons retornam através da ATP sintase para fazer ATP.

  • 19,1. A fotossíntese ocorre nos cloroplastos
  • 19,2. A absorção de luz pela clorofila induz a transferência de elétrons
  • 19,3. Dois fotossistemas geram um gradiente de prótons e NADPH na fotossíntese oxigenada
  • 19,4. Um gradiente de próton através da membrana tilacóide impulsiona a síntese de ATP
  • 19,5. Pigmentos acessórios canalizam energia para os centros de reação
  • 19,6. A capacidade de converter luz em energia química é antiga
  • Resumo
  • Problemas
  • Leituras Selecionadas

Por acordo com a editora, este livro pode ser acessado pelo recurso de pesquisa, mas não pode ser navegado.


Maneiras de aumentar ou diminuir o NADPH

O que aumenta o NADPH

As enzimas que contribuem para a geração de NADPH incluem [1]:

  • Enzimas da via da pentose fosfato (G6DPH e 6GDH)
  • Isocitrato desidrogenases (IDPc e IDPm)
  • Enzimas málicas (MEPc e MEPm)
  • Transidrogenase mitocondrial

A superprodução de glicose 6-fosfato desidrogenase pode aumentar a concentração de NADPH. No entanto, isso não afetou muito os níveis de NADPH em fungos [48].

A superprodução das enzimas SIRT3 e / ou IDH2 pode aumentar os níveis de NADPH. Isso protege contra o estresse oxidativo e morte celular [6].

O que diminui o NADPH

  • Altas quantidades de vitamina C (em células cancerosas humanas) [14, 49]
  • Hidroperóxido de terc-butila (em fígado de rato) [50]
  • Paraquat (em fígado de rato) [50]

Existem também vários inibidores da enzima NOX. Alguns inibem especificamente as enzimas NOX, enquanto outros têm efeitos não específicos [51]:

Existem também muitos inibidores de NOX cujo desenvolvimento está sendo investigado [51].

Além disso, a histamina inibe a atividade de NOX2 nas células da medula óssea [52].


Várias isoenzimas são codificadas por diferentes genes, que variam na localização celular e na especificidade do substrato. A glutationa peroxidase 1 (GPx1) é a versão mais abundante, encontrada no citoplasma de quase todos os tecidos de mamíferos, cujo substrato preferido é o peróxido de hidrogênio. A glutationa peroxidase 4 (GPx4) tem uma grande preferência por hidroperóxidos lipídicos, ela é expressa em quase todas as células de mamíferos, embora em níveis muito mais baixos. A glutationa peroxidase 2 é uma enzima intestinal e extracelular, enquanto a glutationa peroxidase 3 é extracelular, especialmente abundante no plasma. [4] Até agora, oito isoformas diferentes de glutationa peroxidase (GPx1-8) foram identificadas em humanos.

Gene Locus Enzima
GPX1 Chr. 3 p21.3 glutationa peroxidase 1
GPX2 Chr. 14 q24.1 glutationa peroxidase 2 (gastrointestinal)
GPX3 Chr. 5 q23 glutationa peroxidase 3 (plasma)
GPX4 Chr. 19 p13.3 glutationa peroxidase 4 (fosfolipídio hidroperoxidase)
GPX5 Chr. 6 p21,32 glutationa peroxidase 5 (proteína relacionada ao andrógeno epididimal)
GPX6 Chr. 6 p21 glutationa peroxidase 6 (olfativa)
GPX7 Chr. 1 p32 glutationa peroxidase 7
GPX8 Chr. 5 q11.2 glutationa peroxidase 8 (putativa)

A principal reação que catalisa a glutationa peroxidase é:

onde GSH representa glutationa monomérica reduzida e GS – SG representa dissulfeto de glutationa. O mecanismo envolve a oxidação do selenol de um resíduo de selenocisteína por peróxido de hidrogênio. Este processo dá o derivado com um grupo ácido selenênico (RSeOH). O ácido selenênico é então convertido de volta ao selenol por um processo de duas etapas que começa com a reação com GSH para formar GS-SeR e água. Uma segunda molécula de GSH reduz o intermediário GS-SeR de volta ao selenol, liberando GS-SG como subproduto. Uma representação simplificada é mostrada abaixo: [5]

RSeH + H2O2 → RSeOH + H2O RSeOH + GSH → GS-SeR + H2O GS-SeR + GSH → GS-SG + RSeH

A glutationa redutase, então, reduz a glutationa oxidada para completar o ciclo:

Foi demonstrado que GPx1, GPx2, GPx3 e GPx4 de mamíferos são enzimas contendo selênio, enquanto GPx6 é uma selenoproteína em humanos com homólogos contendo cisteína em roedores. GPx1, GPx2 e GPx3 são proteínas homotetraméricas, enquanto GPx4 tem uma estrutura monomérica. Como a integridade das membranas celulares e subcelulares depende fortemente da glutationa peroxidase, seu próprio sistema de proteção antioxidante depende fortemente da presença de selênio.

Camundongos geneticamente modificados para não ter glutationa peroxidase 1 (Gpx1 - / - camundongos) são fenotipicamente normais e têm expectativa de vida normal, indicando que essa enzima não é crítica para a vida. No entanto, os camundongos Gpx1 - / - desenvolvem catarata em uma idade precoce e exibem defeitos na proliferação de células musculares satélite. [4] Camundongos Gpx1 - / - mostraram limiares de resposta auditiva do tronco cerebral (ABR) até 16 dB maiores do que os camundongos de controle. Após 110 dB de exposição ao ruído por uma hora, os camundongos Gpx1 - / - tiveram perda auditiva induzida por ruído 15 dB maior em comparação com os camundongos de controle. [6] "

Camundongos com nocautes para GPX3 (GPX3 - / -) ou GPX2 (GPX2 - / -) também se desenvolvem normalmente [7] [8]

No entanto, camundongos knockout para a glutationa peroxidase 4 morrem durante o desenvolvimento embrionário inicial. [4] Algumas evidências, entretanto, indicam que níveis reduzidos de glutationa peroxidase 4 podem aumentar a expectativa de vida em camundongos. [9]

o bovino A enzima eritrocitária tem peso molecular de 84 kDa.

A glutationa peroxidase foi descoberta em 1957 por Gordon C. Mills. [10]

A atividade da glutationa peroxidase é medida espectrofotometricamente usando vários métodos. Um ensaio direto ligando a reação da peroxidase com a glutationa redutase com a medição da conversão de NADPH em NADP é amplamente utilizado. [11] A outra abordagem é medir o GSH residual na reação com o reagente de Ellman. Com base nisto, vários procedimentos para medir a atividade da glutationa peroxidase foram desenvolvidos usando vários hidroperóxidos como substratos para redução, e. hidroperóxido de cumeno, [12] hidroperóxido de terc-butila [13] e peróxido de hidrogênio. [14] [15]

Foi demonstrado que os baixos níveis de glutationa peroxidase, medidos no soro, podem ser um fator que contribui para o vitiligo. [16] Níveis mais baixos de peróxido de glutationa plasmática também foram observados em pacientes com diabetes tipo 2 com macroalbuminúria e isso foi correlacionado ao estágio de nefropatia diabética. [ citação necessária ] Em um estudo, a atividade da glutationa peroxidase junto com outras enzimas antioxidantes, como superóxido dismutase e catalase, não foi associada ao risco de doença cardíaca coronariana em mulheres. [17] A atividade da glutationa peroxidase foi considerada muito mais baixa em pacientes com esclerose múltipla recorrente-remitente. [18] Um estudo sugeriu que os polimorfismos da glutationa peroxidase e da superóxido dismutase desempenham um papel no desenvolvimento da doença celíaca. [19]


Regulação de Sirtuínas por Biossíntese Sistêmica de NAD +

2.1 Introdução

O dinucleotídeo adenina nicotinamida (NAD +) é uma moeda universal de energia necessária para vários processos celulares que medeiam a homeostase metabólica, resposta a danos, reação imunológica e muitos outros. 1–3 Embora o NAD + tenha sido bem reconhecido por sua importância como coenzima nas reações redox, seu papel como co-substrato atraiu atenção significativa nas últimas duas décadas. O NAD + foi originalmente descoberto por Harden and Young como uma substância de baixo peso molecular extraída da levedura que promove a fermentação do álcool. 4 Desde sua descoberta, o NAD + e sua forma reduzida NADH, bem como NADP + e NADPH, têm sido bem estudados como coenzimas para muitas reações redox. 5 NAD + também foi identificado como um co-substrato para DNA ligase, poli-ADP-ribose polimerases (PARPs) e CD38 / 157 ADP-ribosil ciclases. 6–8 Em 2000, o NAD + foi identificado como um co-substrato essencial para uma família do regulador de informação silenciosa 2 (SIR2) evolutivamente conservada de desacetilases de proteínas, também chamadas de sirtuínas. 9 A proteína SIR2 de levedura e seu homólogo de camundongo, agora denominado SIRT1, demonstraram desacetilar as lisinas 9 e 14 da histona H3 e a lisina 16 de H4 de uma maneira dependente de NAD +. Esta atividade enzimática sem precedentes sugeriu imediatamente que as sirtuínas funcionam como sensores do estado de energia celular representado por NAD +, conectando entre o metabolismo celular e a regulação epigenética.

Desde então, a biologia das sirtuínas tem evoluído rapidamente, demonstrando funções pleiotrópicas NAD + -dependentes das sirtuínas em muitos processos biológicos críticos, particularmente na regulação do envelhecimento e longevidade, em diversos organismos modelo. 10–12 Embora um desafio tenha sido levantado para a importância dos sirtuins no envelhecimento e controle da longevidade, muitos estudos já confirmaram firmemente que os sirtuins controlam o processo de envelhecimento e promovem a longevidade em leveduras, vermes, moscas e camundongos. 13–22 Por exemplo, em mamíferos, os camundongos transgênicos com superexpressão de SIRT1 específico para o cérebro (BRASTO) exibem um atraso significativo no envelhecimento e extensão da vida em camundongos machos e fêmeas. 18 Além disso, camundongos transgênicos SIRT6 de corpo inteiro apresentam extensão de vida útil, embora apenas machos exibam o fenótipo. 19 Essa função evolutivamente conservada das sirtuínas no controle do envelhecimento e longevidade se deve principalmente à sua importância na regulação da resiliência fisiológica de cada organismo. Um bom exemplo desse caso é a restrição alimentar. A restrição alimentar é um regime alimentar bem estudado que retarda o envelhecimento e prolonga a vida útil de muitas espécies diversas, incluindo leveduras, vermes, moscas, roedores e primatas. 23-27 Curiosamente, as sirtuínas são críticas na mediação das respostas fisiológicas à restrição alimentar, ativando programas transcricionais que promovem a eficiência metabólica e estimulando o metabolismo oxidativo mitocondrial, todos os quais aumentam a resiliência fisiológica em todo o corpo. 16,23,28–30 Portanto, é concebível que os sirtuins tenham evoluído para maximizar a resiliência fisiológica, particularmente em condições de risco de vida, e promover a sobrevivência.

Infelizmente, parece que os sirtuins não conseguem manter suas funções críticas ao longo da vida de um organismo. Agora ficou claro que a disponibilidade de NAD + diminui sistemicamente em diversos organismos, de modo que os sirtuínos não podem manter suas atividades completas, contribuindo para as fisiopatias associadas à idade em cada organismo. 31–34 Por esse motivo, mais estudos começaram recentemente a se concentrar na conexão funcional entre a biossíntese de NAD + e o consumo e as funções da sirtuína. Neste capítulo, discutiremos como a biossíntese de NAD + é regulada, como o NAD + é consumido e como as funções da sirtuína são reguladas pela disponibilidade de NAD +, principalmente em mamíferos. Também discutiremos como essa conexão estreita entre NAD + e sirtuins impacta a regulação do envelhecimento e longevidade e como as atividades de sirtuin podem ser mantidas para mitigar o declínio funcional fisiológico.


Abrindo a caixa preta da diversidade bacteriana autotrófica termofílica

Yuri Pinheiro Alves de Souza, Alexandre Soares Rosado, em Diversidade Microbiana na Era Genômica, 2019

19.2.1 O Ciclo Calvin-Benson

O PPC é a via autotrófica mais conhecida e representativa, uma vez que foi a primeira via a ser elucidada devido a sua abundância relativamente alta na natureza. O PPC é responsável pela fixação de carbono em plantas, cianobactérias, algas, algumas proteobactérias, firmicutes e as bactérias verdes sem enxofre do Cloroflexi filo (Björnsson et al., 2002 Caldwell et al., 2007). Por ser compatível tanto com aerobiose quanto com anaerobiose, o PPC é a fase “escura” da fotossíntese e utiliza a energia acumulada como NADPH durante a cadeia de transporte de elétrons. Embora seja distintamente mais abundante em fototróficos, uma grande diversidade de quimiototróficos, que usam energia de compostos orgânicos e compostos inorgânicos para fixar carbono, também usam o PPC como uma via de fixação de carbono (Shively et al., 1998).

Esta via emprega o NADPH como doador de elétrons e as enzimas-chave ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase (Rubisco) e fosforibuloquinase. Usando o CO2 dissolvido no citoplasma, Rubisco catalisa a formação de dois de 3P-glicerato usando ribulose-bifosfato e o CO2 molécula. Assim, o 3P-glicerato recebe um fosfato e é reduzido a um gliceraldeído-3-fosfato que será convertido em glicose pelas vias celulares da gliconeogênese. Em seguida, um processo de regeneração converte os triose-fosfatos em ribulose-1,5-bifosfato por meio da atividade fosforilativa da fosforibulocinase (Cleland et al., 1998).

Rubisco é a proteína mais abundante do mundo, pois pode atingir 50% do conteúdo protéico total em algumas plantas e bactérias ao expressá-la (Raven, 2013). Essa vasta produção de Rubisco é provavelmente conseqüência de sua baixa eficiência e de sua atividade oxigenase, que causa o fenômeno de fotorrespiração, em que compostos tóxicos são liberados na célula, fazendo com que parte da energia produzida seja desperdiçada. A tolerância dessas enzimas e da fosforibulocinase ao O2 as tensões podem ser atribuídas à onipresença do ciclo Calvin-Benson na natureza.

Para aumentar a eficiência da fixação de carbono pela Rubisco, alguns procariotos autotróficos (todas cianobactérias, muitas bactérias quimiolitotróficas e algumas outras bactérias autotróficas) desenvolveram microcompartimentos celulares proteicos que são referidos como carboxissomos (Shively et al., 1973). Eles agem concentrando as cópias de Rubisco em um único local da célula ao invés de deixá-lo se dissolver no citoplasma, o que permite o esgotamento de O2 nas proximidades de Rubisco e reduz os efeitos negativos da fotorrespiração. Ele também converte o HCO3 - em CO2 devido à atividade de outra enzima - a anidrase carbônica - que, em contraste com a Rubisco, tem uma das taxas de renovação mais rápidas da natureza e pode realizar 400.000-600.000 reações por segundo em comparação com a Rubisco, que pode realizar entre 1 e 12 reações por segundo ( Badger e Bek, 2008). A anidrase carbônica ajuda a concentrar CO2 dentro da célula, após convertê-lo a partir do bicarbonato que ficava preso na célula (nas cianobactérias) por transportadores de membrana, uma vez que não é bem difundido na membrana celular. Sua atividade permite a saturação de Rubisco com CO2 já que a enzima não usa bicarbonato para fixar carbono.

Mais do que um único tipo de Rubisco existe, eles diferem em especificidade e os tipos de taxa de rotatividade I e II têm uma função confirmada no PPC. A seqüência de Rubisco também é utilizada para classificar os carboxissomos entre as cianobactérias e segue a filogenia desses grupos (Badger e Bek, 2008). A Fig. 19.1 mostra a integração da fixação de carbono em organismos fototróficos pelo ciclo de Calvin-Benson e sua integração com vias paralelas de carbono em uma célula.

Figura 19.1. Fixação de carbono em organismos fotossintéticos (map00710) do banco de dados da via KEGG. Ele mostra as etapas de fixação de carbono usando o ciclo de Calvin-Benson (vermelho e azul) e sua integração com outras etapas celulares do metabolismo do carbono, como glicólise e gliconeogênese (roxo). Você pode acessar o caminho interativo em http://www.genome.jp/kegg/pathway.html.

Fonte: Reprodução autorizada pela equipe KEGG (Copyright Permission 170346).


Assista o vídeo: NADPH provides electrons needed to clear reactive oxygen and reactive nitrogen species (Fevereiro 2023).