Atividade_07-Resolução

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Pará
Instituto de Tecnologia
Faculdade de Eng. de Alimentos
Bioquímica de
Alimentos I
Ensino Remoto
Prof. Jesus Souza
Atividade 7
01/06/2021
Data de entrega:
11/06/2021
Com base no material disponibilizado pelo professor e nos livros textos responda
aos seguintes questionamentos:
Nome do aluno: Mayani Adhara Dias de Souza
Faça um resumo em até 5 páginas da oxidação dos ácidos graxos e dos aminoácidos até a formação
do acetil-CoA (Etapa 1 do catabolismo) com ênfase na quantidade de energia produzida (ATP), nos
compostos e nas enzimas envolvidos no metabolismo.
β-oxidação dos ácidos gordos
A maior parte da reserva energética do organismo encontra-se armazenada sob a forma de triacilglicéridos. Estes podem ser hidrolizados
por lipases a glicerol e ácidos gordos:
O glicerol pode seguir para a glicólise depois de oxidado a dihidroxiacetona fosfatada na face externa da membrana interna da mitocôndria.
Os dois electrões libertados nesta oxidação são recebidos pela ubiquinona (Q), que os transfere para a cadeia transportadora de elétrons.
Os ácidos gordos terão um destino diferente: a β-oxidação, que ocorre na mitocôndria. Antes de entrarem na mitocôndria, os ácidos gordos
são ativados. A reação de ativação ocorre no citoplasma, e consiste na sua transformação em acil-CoA. Como sabemos do ciclo de Krebs,
as ligações tioéster são muito energéticas: para a fazer, um ATP é hidrolisado a AMP (equivalente à hidrólise de 2 ATP em 2 ADP).
A membrana da mitocôndria é impermeável aos acil-CoA. Para entrarem na mitocôndria estes reagem com um aminoácido "especial", a
carnitina, libertando a coenzima A. A carnitina esterificada é transportada para dentro da mitocôndria por um transportador específico.
Dentro da mitocôndria, a carnitina transfere o grupo acilo para uma outra molécula de CoA. A carnitina livre volta então para o citoplasma
através do transportador. Note que neste processo não existe transporte de CoA para dentro da mitocôndria: as reservas citoplasmática e
mitocondrial de CoA não se misturam.
A b-oxidação dos ácidos gordos consiste num ciclo de 3 reacções sucessivas, idênticas à parte final do ciclo de Krebs: desidrogenação,
hidratação da ligação dupla formada e oxidação do álcool a uma cetona:
Por ação da enzima tiolase, liberta-se acetil-CoA, e um acil-CoA com menos dois carbonos que o acil-CoA original.
A repetição do ciclo permite a degradação total de um ácido gordo de cadeia par em acetil-CoA, que pode entrar no ciclo de Krebs, onde é
completamente oxidado a CO2. É por isso impossível utilizar acetil-CoA para produzir oxaloacetato para (a partir deste), realizar a
gluconeogénese.
Os ácidos gordos insaturados seguem um percurso semelhante, embora novas enzimas sejam necessárias para a oxidação na proximidade da
ligação insaturada. No caso desta ligação se localizar num carbono ímpar, intervém a Δ3, Δ2-enoil-CoA isomerase. Esta enzima transfere a
ligação dupla do carbono 3 para o carbono 2, permitindo a continuação da β-oxidação. Neste ciclo de β-oxidação não se forma FADH2.
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/respira.htm
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/krebs.htm#citrato
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/krebs.htm#succinato
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/gluconeog.htm
No caso da ligação dupla se localizar num carbono par, é necessária a intervenção da 2,4-dienoil-CoA redutase: a presença das ligações
duplas conjugadas faz com que a reação de hidratação tenha mais tendência a ocorrer no carbono 4 do que no carbono correto (2). A
2,4-dienoil-CoA redutase transforma as ligações conjugadas Δ4, Δ2 numa única ligação dupla Δ3. Os electrões necessários para esta
conversão provêm do NADPH. O processo continua seguidamente de forma análoga à oxidação de ácidos gordos insaturados em carbono
ímpar.
Um ácido gordo de cadeia ímpar dá origem, na última ronda do ciclo, a acetil-CoA e próprionil-CoA. Para que este possa ser utilizado pelo
ciclo de Krebs, é necessário adicionar-lhe um átomo de carbono, o que é feito por carboxilação. O metilmalonil assim formado é então
rearranjado a succinil-CoA, em uma reação assistida pela cobalamina (a vitamina B12).
O succinil-CoA, além de ser um intermediário no ciclo de Krebs, é um precursor do hemo. Uma deficiência em vitamina B12 resulta por isso
na dificuldade de sintetizar hemo, i.e., no desenvolvimento de anemia perniciosa. Esta doença é o resultado da dificuldade de sequestrar
cobalamina a nível do estômago, e surge em indivíduos predispostos em idade avançada. Antes dos modernos meios de produção de
cobalamina, o tratamento consistia na ingestão diária de quantidades razoáveis de fígado cru, que é bastante rico nesta vitamina. O
aparecimento da doença quase só em indivíduos idosos é uma consequência do facto de termos no fígado uma reserva de B12 suficiente para
cerca de 3-5 anos, pelo que deficiências na sua absorção têm um efeito muito retardado.
O succinil-CoA é oxidado pelo ciclo de Krebs a malato, que depois de passar para o citoplasma pode ser utilizado na gluconeogénese. No
citoplasma pode também ser descarboxilado a piruvato pela enzima málica, com produção simultânea de NADPH:
O piruvato pode entrar na mitocôndria, e ser completamente oxidado a CO2 pelo ciclo de Krebs.
Degradação peroxissomal de ácidos gordos
Os peroxissomas são pequenos organelos onde decorre a b-oxidação de ácidos gordos de cadeia longa, de forma a facilitar a sua degradação
subsequente pela mitocôndria. As principais diferenças entre os dois processos são:
● os ácidos gordos difundem-se livremente para dentro do peroxissoma, não precisando de ser transportados pela carnitina. Os
produtos de oxidação seguem ara a mitocôndria, depois de esterificarem a carnitina.
● a oxidação do acil CoA não é feita pelo FAD, mas pelo oxigénio, produzindo peróxido de hidrogénio
● A tiolase peroxissomal é praticamente inactiva com acil-CoA com menos de 8 carbonos. Por isso, a degradação de ácidos gordos
no peroxissoma é incompleta.
Síntese de corpos cetónicos (Cetogénese)
Uma grande quantidade do acetil-CoA produzido pela b-oxidação dos ácidos gordos nas mitocôndrias do fígado é convertida em
acetoacetato e b-hidroxibutirato (também denominados corpos cetónicos). Estes compostos podem ser usados pelo coração e pelos
músculos esqueléticos para produzir energia. O cérebro, que normalmente depende da glucose como fonte de energia, pode também utilizar
corpos cetónicos durante um jejum prolongado (maior do que 2-3dias). A síntese de corpos cetónicos começa pela condensação de duas
moléculas de acetil-CoA, para formar acetoacetil-CoA:
A condensação de outra molécula de acetil-CoA produz 3-hidroxi-3-metil-glutaril-CoA (HMG-CoA). Esta reacção é idêntica, no seu
mecanismo, à condensação do oxaloacetato com o acetil-CoA para formar citrato, que ocorre no ciclo de Krebs.
O HMG-CoA é então degradado a acetoacetato e acetil-CoA:
O acetoacetato assim produzido passa para a corrente sanguínea e é distribuído pelos tecidos. Uma vez absorvido, reage na mitocôndria com
o succinil-CoA, produzindo succinato e acetoacetil-CoA, que pode ser clivado em duas moléculas de acetil-CoA.
Aminoácidos
O excesso de aminoácidos da dieta não é armazenado nem excretado: é convertido em piruvato, oxaloacetato, a-cetoglutarato,
etc. Consequentemente, os aminoácidos são também precursores de glucose, ácidos gordos e corpos cetónicos. Podem por
isso ser usados também para produção de energia.
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/krebs.htm#succinato
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/gluconeog.htm
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/krebs.htm
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/krebs.htm#citrato
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/krebs.htm#succinato
O processo envolve a eliminação do grupo amina (desaminação), incorporação do amónio assim produzido em ureia para
posterior excreção e conversão do esqueleto carbonado em intermediários metabólicos.
A desaminação da maior parte dos aminoácidos envolve uma transaminação prévia, que consiste na transferência do seu
grupo amino para um a-cetoácido, produzindoo aminoácido correspondente ao a-cetoácido e o a-cetoácido correspondente ao
aminoácido original. Geralmente o aceitador do grupo amina é o a-cetoglutarato, que é convertido em glutamato:
As aminotransferases usam piridoxal-5'-fosfato, um derivado da vitamina B6. O piridoxal está também envolvido em reacções
de descarboxilação de aminoácidos, e de eliminação das suas cadeia laterais. É também o cofactor envolvido na reacção da
glicogénio fosforilase, embora neste caso o mecanismo de actuação seja diferente. As aminotransferases são específicas para
cada tipo de aminoácido, produzindo os a-cetoácidos correspondentes. No entanto, a maioria só aceita a-cetoglutarato ou (em
menor extensão) oxaloacetato, como aceitador de grupo amina, produzindo glutamato ou aspartato. Por conseguinte, os
grupos amina da maior parte dos aminoácidos são utilizados para produzir glutamato ou aspartato, que por sua vez podem ser
interconvertidos pela glutamato-aspartato aminotransferase.
Existe um grupo de aminotransferases musculares que usa piruvato (que também é um a-cetoácido) como aceitador de amina.
O aminoácido produzido por estas (a alanina), é lançado para a corrente sanguínea e absorvido pelo fígado, onde é
transaminado a piruvato, que será usado na gluconeogénese. A glucose assim produzida é depois oxidada a piruvato pelo
músculo, completando o ciclo da alanina. O grupo amina é depois utilizado para a síntese da ureia. O resultado do ciclo da
alanina é o transporte de azoto do músculo para o fígado.
A transaminação conserva os grupos amina. A desaminação é levada a cabo principalmente pela glutamato desidrogenase,
uma enzima mitocondrial que usa quer NAD+ quer NADP+.
O azoto libertado sob a forma de amoníaco nesta reacção deve ser excretado. Muitos animais aquáticos excretam-no
simplesmente sob a forma de amónio. Outros animais, que não têm tanta água à sua disposição, convertam o amónio em
produtos menos tóxicos, e que por isso não precisam de tanta água para serem excretados. Um desses produtos é a ureia.
As causas da toxicidade do amónio não estão bem elucidadas, mas sabe-se que quando a concentração de amónio é muito alta,
este reage com o glutamato para formar glutamina, numa reacção catalizada pela glutamina sintase.
Para repôr os níveis de glutamato, outros aminoácidos reagem com o a-cetoglutarato por transaminação. O resultado é o
progressivo esgotamento das reservas de a-cetoglutarato e glutamato, com consequências particularmente lesivas a nível
cerebral.
A ureia é sintetizada no fígado, que depois a secreta para a corrente sanguínea, de onde será excretada pelo rim. A reacção
global do ciclo da ureia é:
O primeiro passo é a formação de carbamoil-fosfato, uma forma activada de azoto:
O grupo carbamoil é então transferido para a ornitina para produzir citrulina. Esta duas moléculas são aminoácidos
"especiais", i.e., não fazem parte da estrutura de proteínas.
Estas duas primeiras reacções ocorrem na mitocôndria. A citrulina é então transferida para o citoplasma, onde ocorre o resto
do ciclo.
O segundo átomo de azoto presente na ureia é proveniente do aspartato:
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/krebs.htm#ceto
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/glicogenio.htm#gpi
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/krebs.htm#ceto
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/gluconeog.htm
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/ureia.htm#ceto
Nesta reacção o ATP é hidrolizada a AMP, em vez de ADP (como acontece normalmente). Como o AMP pode receber um
fosfato do ATP, dando origem a 2 ADP, hidrolizar ATP a AMP é equivalente a hidrolizar 2 ATP a 2 ADP.
O argininosuccinato é depois clivado em arginina e fumarato:
O fumarato pode entrar no ciclo de Krebs para produzir NADH e oxaloacetato, que por sua vez pode ser reconvertido em
aspartato por transaminação.
A hidrólise da arginina produz ureia e ornitina, que depois de reentrar na mitocôndria pode recomeçar o ciclo.
O ciclo da ureia tem um elevado custo energético, equivalente à hidrólise de 4 ATP a 4 ADP. No entanto, este custo pode ser
recuperado na cadeia transportadora de electrões, uma vez que um NADH é produzido na desaminação do glutamato e outro
NADH na posterior oxidação do fumarato a oxaloacetato, o que é equivalente a cerca de 6 ATP.
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/krebs.htm#succinato
http://homepage.ufp.pt/pedros/bq/ureia.htm#desamina%C3%A7%C3%A3o