Bioquímica Inorgânica: Metaloenzimas, Fotossíntese e Transporte de Oxigênio

1 Explique o que são metaloenzimas os sítios ativos e exemplifique a ação de uma enzima apresente o esquema reacional 2 Como ocorre a fotossíntese Descreva os processos de transferência de elétrons 3 Escolha um artigo científico que tenha estudado o uso de complexos metálicos como fertilizante e descreva o estudo Não podem repetir os artigos entre os alunos Logo vamos fazer uma listagem de artigos pelo mural da sala Descreva as vantagens e desvantagem da metodologia de aplicação desse fertilizante 4 descreva o processo de transporte de oxigênio no sangue 1 Explique o que são metaloenzimas os sítios ativos e exemplifique a ação de uma enzima apresente o esquema reacional Enzimas são macromoleculares de capacidade catalítica responsáveis por mediar inúmeras reações químicas nos mais variados organismos vivos De forma geral enzimas são normalmente consideradas como proteínas capazes de realizar transformações químicas cataliticamente em cavidades tridimensionais situadas no interior na própria enzima denominadas de sítio ativo ROBINSON 2015 Categoricamente as enzimas podem ser classificadas de acordo com a reações químicas que estas são capazes de promover resultando em um total de 6 reações possíveis sendo elas classificadas como i óxidoredutases ii transferases iii hidrolases iv ligases v isomerase vi liases Quando um metal encontrase presente em um determinado sítio ativo de uma dada enzima e este participa do mecanismo reacional referente a uma reação química promovida por esta chamase a respectiva enzima de metaloenzima Diversos metais podem compor tais enzimas como por exemplo magnésio ferro manganês cobre e outros THOMPSON COWAN 2020 Metaloenzimas são facilmente encontradas em organismos vivos e estas desempenham papéis fundamentais no funcionamento destes organismos como por exemplo a respiração celular ver questão 4 Além das metaloenzimas naturais a biotecnologia tem permitido o desenvolvimento e aplicação de metaloenzimas artificiais Um exemplo que pode ser citado é a metaloenzima vanadato capaz de realizar diversas reações como por exemplo a oxidação de sulfetos SCHWIZER et al 2018 2 Como ocorre a fotossíntese Descreva os processos de transferência de elétrons Nas plantas o dióxido de carbono entra no interior de uma folha através de poros chamados estômatos e se difunde no estroma do cloroplasto o local das reações do ciclo de Calvin onde o açúcar é sintetizado Essas reações também são chamadas de reações independentes da luz porque não são diretamente impulsionadas pela luz Então átomos de carbono provenientes do gás carbônico são fixados e usados para construir açúcares de 3 carbonos Este processo é alimentado e dependente do ATP e NADPH das reações de luz Ao contrário das reações de luz que ocorrem na membrana tilacóide as reações do ciclo de Calvin ocorrem no estroma o espaço interno dos cloroplastos STIRBET et al 2020 As reações deste ciclo podem ser divididas em três estágios principais fixação de carbono redução e regeneração da molécula inicial Aqui está um diagrama geral do ciclo RICHARDSON et al 2021 3 Escolha um artigo científico que tenha estudado o uso de complexos metálicos como fertilizante e descreva o estudo Não podem repetir os artigos entre os alunos Logo vamos fazer uma listagem de artigos pelo mural da sala Descreva as vantagens e desvantagem da metodologia de aplicação desse fertilizante Os colóides e os óxidos presentes no solo se ligam ao fósforo por romperem as ligações fracas entres as moléculas de fósforo e formam novos compostos indisponíveis para as plantas Este efeito torna este nutriente o mais limitante à produção agrícola nos solos tropicais exigindo assim elevadas quantidades de fertilizantes fosfatados MATIAS 2010 Para mitigar este problema a TIMAC AGRO criou o complexo CSP complexed superphosphate que tem dupla função a primeira através do uso da tecnologia PNT com a finalidade de complexar o fósforo com um ligante metálico e outra liga orgânica que promovem o impedimento da adsorção do fósforo pelos óxidos de ferro alumínio e argila colóides presentes no solo A segunda função ocorre através da tecnologia FT que estimula o desenvolvimento radicular e o aumento da microbiota do solo A importância das tecnologias consiste na maximização do fornecimento do fósforo na demanda nutricional da planta por meio de sua maior disponibilidade química e interceptação pelo sistema radicular quando comparada as fontes convencionais LIBARDI et al 2014 4 descreva o processo de transporte de oxigênio no sangue A hemoglobina Hb constitui um elo vital entre a disponibilidade de O2 no ambiente e o metabolismo aeróbico transportando oxigênio O2 das superfícies respiratórias dos pulmões ou brânquias para os tecidos consumidores de O2 A quantidade de O2 disponível para os tecidos depende da taxa de perfusão sanguínea bem como da diferença arteriovenosa nos teores de O2 no sangue que é determinada pelas respectivas tensões de carga e descarga de O 2 e afinidade HbO2 Ajustes de curto prazo no fornecimento de oxigênio tecidual em resposta à diminuição da oferta de O2 ou aumento da demanda de O2 sob exercício hipóxia em alta altitude doença cardiovascular e isquemia são mediadas por alterações metabolicamente induzidas nos níveis de glóbulos vermelhos de efetores alostéricos como prótons H dióxido de carbono CO2 fosfatos orgânicos e cloreto Cl que modulam a afinidade HbO2 MAIRBÄURL WEBER 2012 As adaptações de longo prazo codificadas geneticamente no transporte de oxigênio encontradas em animais que são permanentemente submetidos a baixas tensões ambientais de O2 geralmente resultam de mudanças na estrutura molecular de Hb trocas de aminoácidos que alteram a afinidade O2 intrínseca de Hb ou a sua sensibilidade a efetores A ligação do oxigênio à hemoglobina é uma reação reversível e pode ser entendida de acordo com a seguinte equação PRANGE 1996 Hb 4 O2 Hb4O2 Figura 1 hemoglobina BIBLIOGRAFIA LIBARDI D J et al Novas tecnologias na produção de fertilizantes TIMAC Agro Brasil Anais da 46a Reunião TécnicoCientífica do PTSM 2014 p 7479 MAIRBÄURL H WEBER R E Oxygen transport by hemoglobin Comprehensive Physiology 2012 v 2 n 2 p 14631489 PRANGE H D Transport of Oxygen in the Blood Respiratory Physiology 1996 p 8394 RICHARDSON K H et al Functional basis of electron transport within photosynthetic complex I Nature Communications 2021 v 12 n 1 p 18 ROBINSON P K Enzymes principles and biotechnological applications Essays in Biochemistry 2015 v 59 p 141 SCHWIZER F et al Artificial Metalloenzymes Reaction Scope and Optimization Strategies Chemical Reviews 2018 v 118 n 1 p 142231 STIRBET A et al Photosynthesis Basics history and modelling Annals of Botany 2020 v 126 n 4 p 511537 THOMPSON Z COWAN J A Artificial Metalloenzymes Recent Developments and Innovations in Bioinorganic Catalysis Small 2020 v 16 n 27 p 118