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Aminoácidos Os aminoácidos são usados como combustível quando se tem muita necessidade, em situações de emergência como em jejum tardio (quase a inanição). Não é normal a utilização de aminoácidos para produção de energia para manter o organismo vivo, óbvio que existe uma parte dos aminoácidos que são excretados diariamente, mas a maior para é para construir as proteínas. – Aminoácidos não são armazenados de forma diferente de uma proteína- Existe um ciclo contínuo, onde absorve aminoácidos em pequenos peptídeos, utilizar os aminoácidos para gerar toda as proteínas necessárias e se sobrar os aminoácidos ele voltará para o fígado e o nitrogênio presente nesse aminoácido será excretado e o restante do esqueleto carbonado servira para outras coisas. Os aminoácidos vão ser degradados, ficará o esqueleto carbonato, formando Acetil-CoA, que vai para o ciclo de Krebs, geração de poder redutor, fosforilação oxidativa e síntese de ATP. Portanto, existe um aproveitamento do esqueleto carbonado para a geração de energia. Já o nitrogênio que é tóxico será excretado. Circustâncias metabólicas diferentes para a degradação de aminoácidos Existe 3 circunstâncias que fazem com que degrade os aminoácidos: 1° Síntese de novas proteínas e aquilo que sobra da degradação das proteínas sofrem degradação oxidativa, uma parte vai ser utilizado para gerar energia e outra parte excretada diretamente. 2° Ingestão de excesso de aminoácidos: Os carnívoros apesar de utilizar o glicogênio dos músculos que consomem para gerar energia, ainda chega muita proteína (aminoácidos) e esses aminoácidos serão utilizados para construção das proteínas dos carnívoros, mas ainda irá sobrar uma quantidade enorme de aminoácidos que não serão utilizados, por esse motivo, esses animais evoluíram para um controle muito melhor em relação a síntese e a saída de ureia pela urina. 3° Inanição: Existe 3 etapas de estado fisiológicos que passamos todos os dias, que são: Estado alimentado, jejum inicial e jejum tardio eles são fisiológicos, então o organismo consegue processar e sintetizar todo ATP necessário sem quebrar proteínas musculares. Mas se estende o jejum tardio, casos de diabete Mellitus ou inanição, por exemplo, se o jejum estender semanas e o animal só bebe água e não se alimenta o metabolismo do animal vai mudar para o que conhecemos como inanição. Esse Nitrogênio @umdia.vet @irondoguinho estado patológico não existe mais a possibilidade de degradação de carboidrato, existe pouco lipídios para ser degradado, e o que vai sustentar esse animal nesse período de inanição é a degradação de proteínas musculares, e se continuar o quadro de inanição, o animal vai começar a degradar proteínas teciduais. Inanição é considerado um processo de morte celular e ele está usando esses constituintes dessas células mortas para poder manter pelo menos a atividade cerebral funcionando. Nesse caso o animal não consegue levantar, mas vai se manter vivo, até que ele irá desmaiar para tentar economizar as reservas energéticas até que chega um momento que ele para e morre. As fontes que vão prover os aminoácidos são exógenas ou endógenas. ➢ Fontes Exógenas: São as proteínas da dieta, que são digeridas e absorvidas pelo intestino ➢ Fontes Endógenas: São derivados da degradação de proteínas teciduais. Esses aminoácidos aparecem a partir da degradação dessas proteínas e podem ser utilizadas para síntese de proteínas ou qualquer reação que o corpo precise. ➢ Síntese de aminoácidos não essenciais, que são sintetizados pelo organismo. ➢ Aminoácidos essenciais: por meio da dieta. Aminoácidos em excesso vão ser excretados. Para isso será preciso passar por um processo de transaminação e desaminação para poder liberar a amônia, e essa amônia vai ser processado em ureia para excreção renal. Ao passar pelo processo de transaminação e desaminação vai sair o nitrogênio em forma de amônia e vai restar o α-cetoácidos (esqueleto carbonado do aminoácido) esses α-cetoácidos vão para o ciclo Krebs, na forma de Acetil-CoA (cetogênese) ou formam glicose (gliconeogênese) e corpos cetônicos. Além dos aminoácidos construírem as nossas proteínas, os aminoácidos podem ser utilizados como percursores de moléculas importantes para o organismo. A partir dos aminoácidos produzimos purinas e pirimidinas, colina, creatina, porfirinas, neurotransmissores: serotonina, dopamina, noradrenalina, melatonina, adrenalina, melanina. Estrutura de um aminoácido: composto por carbonos, o radical pode ou não conter nitrogênio e enxofre e vamos ter o nitrogênio na presença do grupamento amino ao carbono alfa. Para degradar um aminoácido precisa separar esse grupamento amino do restante da estrutura do aminoácido. Uma vez separado, o grupamento amino vai dar origem a amônia (íon amônio), que vai se juntar com o Co2 e vai entrar no ciclo da ureia. O restante do esqueleto carbonado, dependendo de como ele seja estruturalmente, gera um α-ceto ácido, que pode ser utilizado no ciclo de Krebs (podendo gerando corpos cetônicos) e ir para a via glicolítica. O esqueleto carbonado acaba gerando intermediários do ciclo de Krebs, intermediários da via glicolítica. Depois de processado pode ser utilizar esses intermediários para produzir energia, tanto no fígado, quanto em outros tecidos diferentes se for gerado os corpos cetônicos e mandar para os tecidos ou se gerar glicose a partir dos α-ceto ácido. Nos tecidos extra-hepáticos Chega no músculo os 20 aminoácidos necessários para constituir uma proteína, e as proteínas vão ter diferentes proporções desses aminoácidos. Quando chega nesses tecidos extra-hepáticos e precisa de algum outro aminoácido que esteja em menor quantidade, existe enzimas que conseguem transformar uns aminoácidos em outros, chamadas de transaminases (trocam grupamentos aminos entre moléculas). Por ação dessas enzimas gera tanto novos aminoácidos, quanto aminoácidos transportadores, responsáveis por transportar nitrogênio dos tecidos extra-hepáticos para o fígado e excretar. E aí, esses aminoácidos no final vão ter retirado seu grupamento amino, dando origem a amônia, ureia ou ácido úrico. hiperamonemia felina: quantidade muito grande de amônia no sangue, por algum motivo não está ocorrendo a excreção dessa amônia, o ciclo da ureia não está funcionando direito e está escapando amônia da degradação dos aminoácidos. Gato tem muito por conta do estresse. Transaminação de aminoácidos Reação de transaminação são catalisadas por aminotransferases ou transaminases. A reações são reversíveis e ocorre em todos os tecidos, porém existem transaminases específicas de alguns tecidos. No fígado ocorre muita transaminação pois é ele que termina a degradação dos aminoácidos, coração, pâncreas e outros. As transaminases são consideradas enzimas clínicas, ou seja, marcadores de danos teciduais. Por ação da amino transferase, ocorre a retira do grupamento amino da molécula de aminoácido e vai retirar o oxigênio do α- cetoglutarato (intermediário de Krebs). Ocorrendo uma troca, colocando o grupamento amino, retirado do aminoácido, para o lugar do oxigênio, da α-cetoglutarato e o oxigênio dessa molécula vai ser realocada no lugar do grupamento amino que foi retirado no aminoácido. Formando assim, um Glutamato (amino ácido) e um α-cetoácido. Marcadores teciduais O que são essas enzimas? Porque medir os mercadores teciduais? São enzimas específicas de algumas células, no interior do tecido. Por exemplo o TGP são as transaminases glutâmicas piruvato ou alania aminotransferase é uma enzima específica do fígado, dentro dos hepatócitos. Caso tenha um dano hepático, ou seja, rompeas células do fígado, podendo ter sido causado por pressão mecânica, uma cirrose hepática ou hepatite, algumas células do fígado se rompem, e assim, essas enzimas TGP vão para o sangue. Quando se tem o aumento da atividade dessas enzimas no sangue, significa que provavelmente terá um dano hepático. Transporte de amônia. Músculos e tecidos extra-hepáticos são os principais doadores de aminoácidos para o fígado. O músculo, quando se encontra em inanição, será o primeiro tecido que entrará em proteólise e se a inanição continuar, começa a ter a proteólise dos tecidos extra-hepáticos. Só que na hora da utilização dos aminoácidos para mandar pro fígado para ele produzir energia, não sai todos os 20 aminoácidos desse tecido extra-hepáticos. Glutamato, glutamina e alanina: aminoácidos transportadores de nitrogênio que vão para o fígado para ser excretado. A alanina aminotransferase e outras enzimas que funcionam como transaminases de aminoácidos. Músculos, coração: alanina Outros tecidos a geração de glutamato: Enzima que utilizam o α-cetoglutarato que da origem ao glutamato. E esse glutamato, dependendo da condição que o animal esteja de excreção de aminoácidos, pode ser que esse glutamato por ação de uma outra enzima, chamada de glutamina sintetize, transforme glutamato em glutamina. A glutamina pode carregar dois grupamentos amino, podendo excretar mais rápido o grupamento amino dos tecidos. Chegando no fígado tudo vai ser processado. No fígado chegou à glutamina dos tecidos, alanina dos músculos e aminoácidos da dieta. Os aminoácidos que chegou da dieta, que são diferentes vão sofrer transaminação com o α- cetoglutarato dando origem ao glutamato (no fígado), esse glutamato vai ser desaminado (desaminação oxidativa) e a amônia vai para o ciclo da ureia. A alanina, também vai ser transaminada com o α-cetoglutarato, dando origem ao glutamato e ao piruvato, o glutamato vai ser desaminado e a amônia vai para o ciclo de ureia. (tecidos musculares) A glutamina que chega dos tecidos, é primeiro desaminada, vira glutamato, esse glutamato será desaminado novamente e libera dois grupamentos amino. A amônia vai para o ciclo da ureia ( tecido não musculares) Desaminação Oxidativa Por ação da glutamato desidrogenase, que consegue apenas desaminar o glutamato, em presença de água, presença de NAD+ (Nad oxidado). A enzima vai retirar o nitrogênio do glutamato, desfazendo a ligação, torna a água como a doadora de oxigênio, entrando no lugar do nitrogênio que foi retirado. Com isso irá sobrar dois hidrogênios na água, que vai ser captado pelo NADP, dando NADH+H+ (nad reduzido). No final temos o íon amônio livre, indo para o ciclo da ureia e tem a formação do α- cetoglutarato, podendo voltar para a reação de transaminação ou para o ciclo de Krebs, produzindo ATP ou gerando glicose, por meio da gliconeogênese. Resumo: Aminoácidos não são armazenados, são usados para constituir proteínas. Todo restante que sobrar tem que ser necessariamente excretados. A função da excreção é retirar esses compostos nitrogenados no organismo ou então gerar energia em momento de emergência (inanição). Transaminação: sintetiza aminoácidos a partir de alfa cetoacidos. (tecidos e fígado) Desaminação oxidativa: A glutamato desidrogenase, retira o nitrogênio do glutamato, para fazer o glutamato ir para o ciclo da ureia. Retira a glutaminase que utiliza glutamina. Retira o íon amônio que chega no fígado, tanto o glutamato, quanto a glutamina, esse íon amônio vai para o ciclo da ureia. Transportadores de nitrogênio: • Alanina: músculo • Glutamina: outros tecidos • Glutamato: outros tecidos. Tudo chega no fígado e lá que acontece todo esse metabolismo e o ciclo da ureia. Ciclo da ureia Objetivo de o ciclo da ureia transformar amônia em ureia e diminuir a toxicidade desse composto nitrogenado. Amônia muito tóxica, precisa ser transformado em composto menos tóxico, no caso dos mamíferos ureia. O ciclo da ureia se divide em dois compartimentos. O início começa dentro da mitocôndria, e uma parte de transporte na membrana mitocondrial e uma maior parte no citosol. Inicia-se e termina na ornitina. Curiosidade: primeiro ciclo descoberto por Krebs. Maioria das enzimas do ciclo da ureia esta localizado no citosol. Enquanto duas enzimas estão localizadas na mitocôndria, as duas que iniciam o ciclo. Tecidos extra-hepáticos Glutamato desidrogenase. As 5 enzimas do ciclo da ureia. • Carbamoil fosfato sintetase • Ornitina transcarbomilase • Arginino succinato sintetase • Arginino succinase • Arginase Importante: Deficiência de enzimas do ciclo da ureia: atraso mental e letargia. Na primeira reação, a carbamoil fosfato sintetase, precisa de uma molécula desse íon amônio (NH4+), Co2 que entra na forma de bicarbonato (HCO3) e duas moléculas de ATP (gasta bastante energia). Uma vez tento essas moléculas, a Carbamoil fosfato sintetase junta o CO2 ao grupamento amino formando o carbamoil fosfato, visto que ele leva um fosfato do ATP. (Em comparação com o ciclo de Krebs, o carbamoil fosfato sintetase seria o Acetil-CoA. Pois é sintetizada antes e depois entra no ciclo.) Esse carbomoil se junta a ornitina para virar a citrolina, realizada pela Ornitina transcarbomilase, semelhante com a citrato-sintase da primeira reação no ciclo de Krebs. Uma vez que sintetiza citrolina (aminoácido não proteico) , processo que ocorre dentro da mitocôndria, mas possui um transportador que faz com ela saia da mitocôndria e vá para o citosol. Uma vez no citosol, vai ser utilizada pelas outras enzimas do ciclo da ureia para que ocorra junções de moléculas para formar moléculas maiores. A terceira reação também utiliza ATP (hidrolise do ATP) e a citrolina que foi formada vai se juntar com o aspartato proteico formando o arginino succinato (di peptídico, por ter dois aminoácidos na sua estrutura. Aspartato e a Citrolina). Uma vez formando arginino succinato, está preparando para liberar ureia para o meio. A terceira reação ocorre uma quebra, quebra a molécula de argenino succionato e da origem ao fumarato e a argenina (fumarato já foi encontrado no Ciclo de Krebs) quando ocorre essa quebra, o fumarato sai do ciclo da ureia, mas a argenina continua. A argenina será utilizada pela arginase, que pega a molécula de arginina coloca oxigênio, formando ureia, O restante é oritina novamente, que através de uma transportadora volta para o interior da mitocôndria. carbamoil fosfato sintetase, que controla a velocidade do ciclo da ureia. Chega um aminoácido, ocorre a transaminação com o alfa ceto glutarato. Esse alfa ceto glutarato, com o grupamento amino virou glutamato. Um aminoácido qualquer virou um alfa ceto ácido qualquer. Esse glutamato passa por um processo oxidação ( desaminação oxidativa) retirando o amino desse glutamato e gerando alfa ceto glutarato e esse íon amônio pode ir para dentro da mitocôndria e começar o ciclo da ureia. O fumarato no citosol pode seguir vários caminhos. Pode se transformar em malato, depois oxaloacetato e entrar novamente para a mitocôndria para formar citrato no ciclo de Krebs. O oxaloacetato pode ser utilizado virar piruvato e ir por gliconeogênese à glicose ou pode ser transanimado se a célula precisar de aspartato, já que vai ser utilizado tanta para as proteínas do fígado quanto para ciclo da ureia. Sem o ciclo da ureia funcionando direito existe doenças que vai causar toxicidade de amônia. E possui sintomas neurológicos, devido a formação de glutamato no cérebro, glutamina e gaba. Gaba é um neurotransmissor tento um efeitoexagerado. Sd O destino do esqueleto carbonado de aminoácido após a desaminação Após a desaminação os restantes dos aminoácidos, o esqueleto carbonado vai entrar no ciclo de Krebs ou virar Acetil-CoA. Azul: Aminoácidos glicogênicos. Pois vai dar origem a intermediários do ciclo de Krebs ou ao piruvato Laranja: Aminoácidos cetogênicos. Pois vão dar origem ao Acetil-CoA. Conhecida por bicicleta de Krebs. É a interconexão do ciclo da ureia com o ciclo de Krebs. O fumarato é o metabólico comum entre os dois ciclos, depende de transporte de intermediário comuns entre mitocôndria e citoplasma 1) Glutamato + aspartato 2) Malaro -alfa-cetoglutarato 3) Glutarato+OH Metabolismo do nitrogênio : • Amônio mais tóxico por isso mais hidrossolúvel • Ácido úrico menos tóxico, insolúvel em água, custo energético alta • Ureia, menos tóxica que a amônia e mais tóxica que o ácido úrico. custa energético muito alta, insolúvel Animais Amoniotélicos Por ser uma substância bastante tóxica cuja a eliminação acontece na superfície corporal por meio das brânquias ou rins. • Vantagens: Menor gasto energético • Desvantagens: maior gasto de água Não precisa fazer a reação de transaminação, desaminação e ciclo da ureia, pois está dentro da água, dessa forma a amônia é dissolvida na água, visto que a amônia é solúvel. Peixes possuem uma alta atividade de glutamato desidrogenase das brânquias, a água pode ficar tóxica caso o peixe fique com altas concentrações de amônia no recipiente, por isso precisa renovar a água. Os aminoácidos são transformados em glutamina que vira glutamato, vão para as brânquias ou para o fígado. Do fígado excreta íon amônio que vai para o rim. Animais Ureotélicos Esses animais excretam ácido do úrico pela ‘’urina’’. A via do ácido úrico está presente nos mamíferos, porém essa síntese é principalmente para excretar bases nitrogenadas, que são DNA e RNA (ácidos nucleicos), que retira ribose, fosfato, e sobra a base nitrogenada. Ou seja, o ácido úrico nos mamíferos é sintetizado a partir da degradação das purinas. Nos animais ureotélicos adaptaram esse metabolismo para a retirada de nitrogênio dos aminoácidos. Nesses animais a via Biosintética das purinas foi adaptada para excreção de nitrogênio na forma de ácido úrico. Aminoácidos que perdem o grupamento amino: glutamina, glicina, aspartato. Insolúvel que sai tipo pasta tipo pasta. Animais ureotélicos: Reação de transaminação, desaminação e ciclo da ureia. Ureia: Neutra, altamente solúvel e não tóxica Ureia não é tão tóxica quando a amônia, mas caso tenha uma alta concentração de ureia causará problemas renais, pois não vai estar conseguindo excretar a ureia ou excreta e reabsorve muita ureia de volta. Essa ureia é tóxica devido ao nitrogênio, ela vai para o cérebro e ocasionar efeitos colaterais. Intoxicação por amônia é pior. Esses animais possuem um problema nas enzimas de excreção do ácido úrico, a uricase. O fígado pega o ácido úrico e transforma em Alantoína, uma molécula mais hidrossolúvel do que o ácido úrico, a alantoína sai no xixi tranquilamente. Se começa a ter muito ácido do úrico no sangue, começa a se tornar insolúvel. Os dálmatas possuem uma grande quantidade de ácido úrico saindo da urina, por ter um problema na uricase. A uricase hepática não funciona direito ou tem atividade normal, mas a membrana hepática é permeável ao ácido úrico, podendo estar saindo em grande quantidade e parar no rim. A uricase está em baixa quantidade no fígado desses animais, e por isso não conseguem transformar o ácido úrico em alantoína, portanto acaba tendo um risco maior de cálculo renal, por isso, existe trabalhos que considera os dálmatas como um animal uricotélico, pala grande quantidade de ácido úrico que sai na urina, mas como mamífero ele é ureotélico. O tratamento é diminuir proteína na dieta, fortalecer vitaminas, beber água. Parece que a cor de pelagem dos dálmatas tem relação com o gene da uricase, devido a redução da expressão da uricase. OBS: Em humanos por ser insolúvel causa cristais nas articulações (gota em humanos) ou cálculos renais
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