Cu nos sistemas biológicos Flashcards

Question 1

Q

Cu vs. Fe: função

Answer

A

Cu muitas vezes tem funções iguais às do Fe…

transporte eletrónico (cyts e copper blues)
transporte/ armazenamento de metais (ferritin e ceruloplasmin)
transporte/ armazenamento de oxigénio(hemoglobina e hemocianina)

outros enzimas (hidrolases, oxidoredutases, isomerases e sintetases)

Question 2

Q

Cu nos sistemas biológicos (+ química inorgânica)

Answer

A

5º elemento + abundante no corpo humano

EO 2+ and 1+ são os + comuns.
O cobre liga dadores “hard e soft“:
Cu(I) é um ácido soft acid (cys, met)
Cu(II) é “borderline” (His)
NC e geometria variam com EO:
Cu2+: d9 = 4-6 coordenação, quadrangular plana, octaedrica distorcida
– Cu1+: d10 = 2-4 coordenação, linear, trigonal plana, tetraedrica
Cu2+: geometrias distorcidas devido ao efeito de Jahn Teller.

Question 3

Q

Transporte dos elementos no plasma

Answer

A

Não está livre; transportado por albumina (tal como Fe por transferrina)

entra na célula epitelial ou:

pelo mesmo transportador que o Fe, DMT1 (dimetaltransporter) => entra por endossoma que na membrana tem DMT1! para que depois consiga sair!
ou transportador específico? hCTR1 (human copper transporter?) => direto, Fe associa-se a chaperona ATOX1 (em humanos)

=> Cu armazenado no CG das células epiteliais; quando necessário: volta para a corrente sanguínea por processo contrário (formação endossomas…)

(ver esquemas!)

Question 4

Q

Fe vs. Cu - Absorção e Transporte

Answer

A

Fe/Cu maior parte armazenado em hepatócitos

Absorção de Cu é regulada pela de Fe! DMT1 transporta ambos, na presença de grande transporte de Fe: inibição do transporte Cu inibido! => transportador com > afinidade para o Fe –> é internalizado, armazenado sob forma de ferritina, aquele que é necessário passa para corrente sanguínea, associa-se à transferrina (2 átomos Fe por transferrina)

no hepatócito: ciclo da transferrina; ATPase –> acidificação do endossoma –> libertação dos iões de Fe (–> armazenados ou incorporados em hemos/…)
uma vez descarregado, endossoma volta com transferrina na forma apo para a membrana

Cu pode entrar pelo seu canal dirigido, sempre na forma reduzida (= Cu redutase) –> endossoma –> chaperona de ATOX –> RE, mit, CG…
armazenamento: transportado por albumina até hepatócito, quando necessário: sai dos hepatócitos, volta à corrente sanguínea (pela albumina)
excesso Cu pode ser armazenado na vesícula biliar

(ver esquemas!)

Question 5

Q

Cu chaperones e transportadores

Answer

A

ATP7A - transportador de Cu para o RE

Difs modos de coordenação do Cu nestas proteínas:

ATPases (transportadoras dependentes de ATP): Cu coordenado pelo S de 2 cadeias lat. de cys –> geometria quase linear
diferentes chaperonas: coordenação por 3 ligandos: 2 cad. lat. de cys e 1 cad. lat de His

Question 6

Q

Proteínas de cobre - função

Answer

A

difs funções, mtas equivs às do Fe

Transporte de O2
Transporte de e-
Oxidoredutases
Monooxigenase membrana (= Particulate methane monooxygenase)

Question 7

Q

Proteínas de cobre - Classificação histórica

Answer

A

Quanto ao tipo de grupo prostético

Tipo 1, Tipo 2, Tipo 3, Trinuclear Cu site, CuA, Metallothionein like (existem nas chaperonas)
e tmb CuZ

(ver tabela!!)

1 e 2 mononucleares
3 tem 2 iões de Cu
trinuclear cu site tem um centro de cu tipo 3 e um tipo 2 –> trinuclear

Question 8

Q

Proteínas de cobre - Exemplos dos vários tipos

Answer

A

centro Cu tipo 1: transferência eletrónica;
3 variações: classe 1 (na plastocianina, envolvida na fotossíntese), 2 (na umecianina) ou 3 (na azurina, nas cadeias eletrónicas de bacterias)

centro Cu tipo 2: catálise;
na SOD de Cu, Zn

Centro Cu tipo 3: transporte e ativação de O2;
hemocianina (transporte só, sem atividade catalítica)

cyt c oxidase: CuA (dinuclear, transporte eletrónico)
CuB (mononuclear, mas não está isolado, atua com hemo de AS –> onde o O2 se liga e é reduzido a H2O)

espetroscopia de ressonância paramagnética eletrónica (todos com fingerprint (ex tipo 1 hiperfino, está mto “junto”) EXCETO: centros trinucleares e CuB)

asorbato oxidase: centro tipo 1, tipo 2, tipo 3: centro catalítico está nos 2 e 3, o tipo 1 só fornece e- para o acontecimento da reação

n2O reductase: centro CuACuZ

(ver esquema!!!)

Question 9

Q

Cupredoxinas

Answer

A

Centro de cobre tipo I
- Designam-se por proteinas de cobre azul (blue copper proteins), rel. peq.

Contêm 1 ião de Cu coordenado por 2 N de imidazois de His e 1 S do grupo tiolato de Cys
Forte abs a 600 nm (–> azul), resultado de transferência de carga ligando-metal, cisteína tiolato-cobre.
+ há distorção –> efeito de Jahn Teller
(+ abs no UV)
+ exibem sinais hiperfinos no espectro EPR resultantes de acoplamento spin-nucleo

Proteínas de transferência electrónica: auracianina, azurina, plastocianina, rusticianina;
folhas beta (e 1 ou outra hélice alpha: azurina..), geometria tetraédrica distorcida ou BPT (azurina)

Question 10

Q

Monoxigenases - ex. dopamine b monooxygenase

Answer

A

dopamine b monooxygenase: nos neurónios, na agregação da dopamina

CuM, cada monomero contem 2 centros de cobre do tipo II, só 1 atua como centro cat

(ver o mecanismo! lig. a O2, substrato –> intermed Cu-superoxo: CuM(I) –> Cu(II) e e- vai para o O2; desprotonação, transferência eletrónica –> complexo Cu-oxo (1 dos O saiu sob forma de H2O), para tal centro de Cu recebeu e- do centro vizinho! CuH… no fim: libertação do substrato já monooxigenado)

Centro de cobre tipo II

Freq. presentes em oxidoredutases
Centro de metal predom. coordenado por resíduos de His
geometria QP distorcida
Não possuem características distintas no espectro de absorção de vísivel
Ativos em EPR, geralmente com simetria axial e divisão hiperfina

Question 11

Q

Monoxigenases - ex. tirosinases

Answer

A

ex. tirosinases: monooxigenação da Tyr –> dopaquinona, envolvido na via de produção da melanina!

(ver mec!!
alteração no centro cat:
- deoxy: Cu+ Cu+
- oxo: Cu2+ - O2 - Cu2+
- met: Cu2+ - O - Cu2+
!!2 ciclos catalíticos!! conforme o substrato!!:
- ciclo monooxigenase (com fenol): deoxy oxy
- ciclo oxigenase (com catecol): deoxy met oxy)

Centro de cobre tipo III

centros de cobre binuclear, com cada Cu ligado por 3 His
SEM O2, cada ião de cobre: geometria trigonal plana.
vs. COM O2 (partilhado entre os iões), os iões de cobre assumem geometria BPT

Question 12

Q

Proteínas de transporte de O2 - hemocianina

Answer

A

Também centro Cu tipo 3! O2 liga-se em ponte entre os 2 iões de Cu

transporte, NÃO catalisa! Pq geometria, Cu já tem 3 ligs fortes (não ligado a H2O que é fraco…)

Question 13

Q

Proteínas de transporte de O2 - comparação

Answer

A

Hemoglobina (sangue vermelho)
grupo prostético: hemo de AS
sem O2: AS, liga a H2O
com O2: Hemo transfere e- –> Fe2+, mais peq, passa a BS, liga O2

[Clorocruorina (algumas minhocas, sanguessugas… sangue verde) hemo modificado]

Hemeritrina (larvas, minhocas marinhas, sangue violeta):
Binuclear de Fe, O ligado em ponte entre os 2 iões de Fe

Hemocianina (insetos, larvas, moluscos, crustáceos, aranhas… sangue azul):
Binuclear de Cu, O2 em ponte entre os 2 iões de Cu

Question 14

Q

Oxidoredutases - Multicopper oxidases ex. Ascorbate oxidase

Answer

A

Vários centros Cu, oxidoredutase

Ascorbate oxidase
centro catalítico: T3,T2

e próximo T1 que dá e-

Question 15

Q

Oxidoredutases – T3Cu em oxidases “simples” vs. Multicopper oxidases

Answer

A

Dif: forma como o O2 se liga

“simples”: O2 em ponte, com Cu2+

Multicopper oxidases: coordenação do O partilhada pelos 3 iões dos 2 centros
–> ligação distorcida de 1 os Cu do T3
(T2: Cu2+; T3: Cu+ e Cu2+)

laccase: dos fungos, que degradam lenhina?

4H+ + 4Substrato + O2 –> 2H2O + 4Substrato*

+4e- –> todos Cu+ (totalmente red) => pode-se ligar O2, dps clivagem O-O: OH lig em ponte a 2 Cu2+, O em ponte aos 3 Cu2+; se em turnover: +4e-, 3H+, -2H2O, volta ao estado red, recomeça
se não houver turnover: sai mol de H2O, enzima passa para estado resting

Question 16

Q

Oxidoreductases – Multicopper oxidases – Nitrito reductase

Answer

A

No2- + e- + 2H+ –> No + H2O

centro T1,T2 (onde se liga o nitrito)

estado resting: Cu2+, lig a H2O

transf el: red, NO2 liga-se
–> libertação H2O; fica ligado ao Cu mol de NO, que se liberta

Question 17

Q

Oxidoredutases – N2O reductase

Answer

A

N2O + 2H+ + 2e- –> N2 + H2O (redutase de óxido nitroso)

homodímero
2 centros: CuA (binuclear de Cu, estão associados entre si por ponte de S pelo S de cad lat de 2 cys), CuZ (4 iões de Cu, alguns associados por S)

(resting) OH a fazer ponte

se cyt/ascorbato dá e-, liberta-se OH sob forma de H2O; iões Cu disponíveis para ligar o N2O (em ponte entre Cu 1 e 4 do Cuz)

injeção de outro e-, quebra-se lig do N2O –> libertação de N2, reestabelece-se lig OH a Cu 4
(dps turnover ou volta para forma resting)

Question 18

Q

Oxidases com centros de CuA e CuB

Answer

A

ex. Cyt c O2 oxidoredutase
–> CIV da cadeia respiratória
[subunidades I, II e III são as mínimas funcionais (eucariotas e procariotas)]

vários grupos prostéticos:

CuA (red pelo cyt c, passagem de e- para o:)
Hemo a, LS (dps passagem para o centro cat:)
CuB e Hemo a3, HS (interage com O2, red a H2O)

I: Cu2+, Fe3+ 
com 2e- para o binuclear --> red:
II Cu+, Fe2+
III ligam O2 em ponte
com 1e-
IV: cisão de O2: ao todo deram-se 4e-!!! Fe4+ (estado ferril para ativação do O) e Cu2+
com e- e H+
V: 2 grupos OH ligados a cada um dos metais, libertam-se na forma de H2O 
=> assim não se criaram ROS

Question 19

Q

Oxigénio reductases do tipo HCO –Heme copper oxidoreductases

Answer

A

reação altamente exergónica
O2 +4e+4H+ +4H+in => 2H2O +4H+out
membrana como pilha… enzima contribui para maior dif de cargas… e tmb bombeia H+ p/ fora (TD desfavorável, mas é acoplada) –> gerar gradiente eletroquímico

tem 2 canais protónicos, D-channel e K-channel
não é 1 H+ que atravessa! MAS: mecanismo Grotthus (1806!):

~dominó:
entrada H+ –> ponte => lig cov (e vice-versa!) (alternância de fazer e desfazer ligs H) =» reorientação das mols H2O;
no fim sai H+

Brainscape's Knowledge GenomeTM

Cu nos sistemas biológicos Flashcards

Brainscape's Knowledge Genome^TM