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UCIII-SP3
1. Caracterizar aminoácidos e proteínas
(tipos e funções)
AMINOÁCIDOS
Aminoácidos são moléculas orgânicas que possuem
um átomo de carbono ao qual se ligam um grupo
carboxila, um grupo amino, um hidrogênio e um
grupo variável,
chamados de
α-aminoácidos.
Existem 20
aminoácidos
considerados como
padrões e que são os
responsáveis por
formar todas as
proteínas existentes. A grande quantidade de
proteínas resulta da combinação dos aminoácidos
de diferentes maneiras.
Eles diferem uns dos outros quanto à cadeia lateral,
ou grupos R, que varia em estrutura, tamanho e
carga elétrica e afeta a solubilidade dos
aminoácidos em água.
PRINCIPAIS PROPRIEDADES:
● São sólidos em temperatura ambiente (pó);
sabor adocicado; inodoros;
● Solúveis em água (solvente polar) e pouco
solúveis em solventes orgânicos (solvente
apolar);
● Em solução apresentam comportamento
anfótero (duplo): doadores de prótons
(ácidos) ou recebedores de
prótons (base).
IONIZAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS:
● Substâncias anfóteras: possuem natureza
dual;
● Podem funcionar assim como ácidos ou
bases;
● Doam ou recebem prótons.
Duas moléculas de aminoácidos podem ser ligadas
por ligação covalente por meio de uma ligação
amida substituída, denominada ligação peptídica,
produzindo, assim, um dipeptídeo. Essa ligação é
formada pela remoção de elementos de água
(desidratação) do grupo α-carboxila de um
aminoácido e do grupo α-amino do outro. Quando o
número de aminoácidos que se ligam dessa maneira
é pequeno, a estrutura é chamada de oligopeptídeo.
Quando o número de aminoácidos que se ligam for
maior, o produto é chamado de polipeptídeo. As
moléculas chamadas de polipeptídeos têm massas
moleculares abaixo de 10.000, e as chamadas de
proteínas têm massas moleculares mais elevadas.
Os aminoácidos são agrupados, geralmente, de
acordo com as características de suas cadeias
laterais. De acordo com essas características,
podemos dividi-los em: Aminoácidos com cadeias
laterais apolares( o grupo “R” é uma cadeia lateral
apolar, ou seja, são hidrofóbicos. É o caso da
alanina, leucina, valina, cisteína, glicina, prolina,
isoleucina, metionanina, triptofano e fenilalanina);
Aminoácidos com cadeias laterais polares(o grupo
“R” é uma cadeia lateral polar sem carga elétrica, ou
seja, neutra. São hidrofílicos e geralmente contêm
hidroxilias, sulfidrilas e aminas. São os: Glicina,
Serina, Treonina, Cisteína, Tirosina, Asparagina e
Glutamina); Aminoácidos ácidos (aminoácidos que
possuem cadeias laterais com carga negativa devido
à presença de grupos carboxila, ex ácido glutâmico
e ácido aspártico); Aminoácidos básicos
(aminoácidos que possuem o grupo amino nas
cadeias laterais ex Histidina, lisina e arginina).
Os aminoácidos chamados essenciais são
aqueles que devem ser obtidos por meio da
alimentação, devido ao fato de que o organismo não
é capaz de sintetizá-los. São considerados
aminoácidos essenciais: isoleucina, leucina, lisina,
metionina, fenilalanina, treonina, triptofano e valina.
Aminoácidos naturais ou não essenciais: São os
aminoácidos produzidos pelo próprio organismo,
sendo 12 no total: glicina, alanina, serina, histidina,
asparagina, glutamina, cisteína, prolina, tirosina,
arginina, ácido aspártico e ácido glutâmico; Os
aminoácidos são moléculas importantes que atuam
como subunidades na construção das proteínas.
Os aminoácidos são essenciais para várias funções
do nosso organismo como a construção de tecido,
músculos, hormônios, e diversos tipos de proteínas e
enzimas em nosso corpo.
PROTEÍNAS
As proteínas, compostos orgânicos bastante
abundantes, são constituídas por aminoácidos que
formam cadeias entre si por intermédio de ligações
peptídicas. As proteínas controlam praticamente
todos os processos que ocorrem em uma célula. São
as macromoléculas biológicas mais abundantes,
estando presentes em todas as células e em todas
as partes das células.
Entre as funções que podem ser atribuídas às
proteínas, destacam-se seu papel no transporte de
oxigênio (hemoglobina), na proteção do corpo
contra organismos patogênicos (anticorpos), como
catalisadora de reações químicas (enzimas),
receptores de membrana, atuação na contração
muscular (actina e miosina),Atuam no crescimento e
manutenção dos tecidos, Reações bioquímicas,
https://www.infoescola.com/bioquimica/alanina/
https://www.infoescola.com/bioquimica/glutamina/
além de serem fundamentais para o crescimento e
formação dos hormônios.
Geralmente, para ser considerada uma proteína, a
cadeia deve apresentar mais de setenta
aminoácidos. Quando a cadeia é menor, o termo
adequado é peptídeo.
As proteínas podem ser classificadas em dois
grandes grupos: as globulares e as fibrosas. As
proteínas globulares formam estruturas com
formato esferoide, passando por
dobramentos(compacta). Nesse grupo, são
encontradas importantes proteínas, tais como as
enzimas e anticorpos. Já as proteínas fibrosas
organizam-se em
forma de fibras
ou lâminas, e as
cadeias de
aminoácidos
ficam dispostas
paralelamente
possuem
Resistência e/ou flexibilidade, são insolúveis em
água, Ex. α-queratinina, colágeno e fibroína da seda.
Além dessa classificação, podemos
considerar as proteínas como simples, conjugadas e
derivadas. As proteínas simples apresentam apenas
aminoácidos. Nas proteínas conjugadas, além de
aminoácidos, existe um radical de origem não
peptídica, que é denominado de grupo prostético.
As proteínas derivadas, por sua vez, não são
encontradas na natureza e são conseguidas graças
a processos de degradação de proteínas simples ou
conjugadas.
Quatro níveis de estrutura proteica são
comumente definidos. O elemento mais importante
da estrutura primária é a sequência de resíduos de
aminoácidos; estrutura primária, observa-se que a
cadeia polipeptídica é linear e não apresenta,
portanto, ramificações. A estrutura secundária, por
sua vez, observa-se que a proteína não está
esticada, e sim torcida e dobrada, o que muitas
vezes lembra a estrutura do DNA. A estrutura
terciária descreve todos os aspectos do
enovelamento tridimensional de um polipeptídeo.
Quando uma proteína tem duas ou mais
subunidades polipeptídicas, seus arranjos no
espaço são chamados de estrutura quaternária, que
formam grandes enovelados. Uma proteína só pode
ser classificada como quaternária se apresentar
duas ou mais cadeias polipeptídicas.
Uma característica importante das proteínas
é sua capacidade de desnaturação. Ao serem
submetidas, por exemplo, ao calor excessivo,
agitação, radiação e pH extremo, observamos que
as estruturas secundárias e terciárias desses
compostos orgânicos alteram-se de maneira
irreversível, o que causa a perda de suas
propriedades. É por isso que, ao cozinhar alguns
alimentos, perdemos muito do seu poder nutricional.
Diferenças na função das proteínas resultam de
diferenças na composição e na sequência de
aminoácidos. Algumas variações na sequência
podem ocorrer em determinada proteína com pouco
ou nenhum efeito sobre sua função.
A. Estrutura do heme
O heme é um complexo de protoporfirina IX e íon
ferroso (Fe2+ ). O ferro está ligado no centro da
molécula do heme por meio de ligações aos quatro
nitrogênios do anel porfirínico. O Fe2+ do heme pode
formar duas ligações adicionais, uma de cada lado
do plano do anel porfirínico. Na mioglobina e na
hemoglobina, uma dessas posições estabelece uma
interação coordenada com a cadeia lateral de um
resíduo de histidina da molécula da globina,
enquanto a outra posição fica disponível para ligar
o O2.
B. Estrutura e função da mioglobina
A mioglobina, uma hemeproteína presente no
coração e no músculo esquelético, funciona tanto
como um reservatório quanto como um carreador
de oxigênio que aumenta a velocidade de transporte
de oxigênio dentro da célula muscular. A mioglobina
consiste em uma única cadeia polipeptídica, a qual é
estruturalmente similar a uma das cadeias
polipeptídicas individuais que constituem as
subunidades da molécula tetramérica da
hemoglobina. Essa homologia torna a mioglobina
um modelo útil para interpretar algumas das
propriedades mais complexas dahemoglobina.
C. Estrutura e função da hemoglobina.
A hemoglobina é encontrada exclusivamente nos
eritrócitos, e sua principal função é transportar
oxigênio (O2 ) dos pulmões até os capilares dos
tecidos. A hemoglobina A, a principal hemoglobina
de adultos, é composta por quatro cadeias
polipeptídicas (duas cadeias alfa e duas cadeias
beta) unidas por interações não covalentes. Cada
cadeia (subunidade) contém segmentos de estrutura
em hélice alfa, além de uma fenda, ou bolso,
revestida por grupos hidrofóbicos, onde se liga o
grupo heme, de forma similar ao descrito para a
mioglobina. A molécula tetramérica da hemoglobina,
no entanto, é estrutural e funcionalmente mais
complexa do que a mioglobina. Por exemplo, a
hemoglobina pode transportar prótons (H+ ) e
dióxido de carbono (CO2 pode carregar quatro
moléculas de O2) dos tecidos até os pulmões e dos
pulmões às células dos tecidos do corpo. Além disso,
as propriedades de ligação do oxigênio na
hemoglobina são reguladas por interações com
efetores alostéricos.
02.Descrever o processo de digestão de proteínas e
absorção de aminoácidos.
DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS
A digestão das proteínas se inicia no
estômago e se completa no intestino. As enzimas
que digerem as proteínas são produzidas como
precursores inativos (zimo-gênios), os quais são
maiores do que as enzimas ativas. Os zimogênios
inativos são secretados pelas células nas quais são
sintetizados e entram no lúmen do trato digestivo,
onde são clivados a formas menores que têm
atividade proteolítica). Essas enzimas ativas têm
diferentes especificidades; uma única enzima não
pode digerir uma proteína, porém, agindo em
conjunto, elas podem digerir as proteínas da dieta a
aminoácidos e pequenos peptídeos, os quais são
https://mundoeducacao.uol.com.br/biologia/peptideos.htm
clivados pelas peptidases associadas às células
epiteliais do intestino.
A. Digestão das Proteínas no Estômago - O
pepsinogênio é secretado pelas células principais do
estômago. As células parietais gástricas secretam
HCl. O ácido no lúmen do estômago altera a
conformação do pepsinogênio, que, então, pode
clivar a si mesmo, produzindo a protease ativa
pepsina. Portanto, a ativação do pepsinogênio é
autocatalítica. As proteínas da dieta são
desnaturadas pelo ácido do estômago, o qual serve
para inativar as proteínas e desdobrá-las
parcialmente, tornando-as melhores substratos para
as proteases. Contudo, no pH baixo do estômago, a
pepsina não é desnaturada e age como uma
endopeptidase, clivando ligações peptídicas em
vários pontos dentro da cadeia protéica. Embora a
pepsina tenha uma ampla especificidade, ela tende
a clivar ligações peptídicas na quais o grupo
carboxila é fornecido por aminoácidos aromáticos
ou aminoácidos ácidos. São produzidos peptídeos
menores e alguns aminoácidos.
B. Digestão de Proteínas por Enzimas do Pâncreas -
Conforme o conteúdo gástrico é esvaziado para o
intestino, ele encontra as secreções do pâncreas
exócrino. Uma dessas secreções é o bicarbonato, o
qual, além de neutralizar o ácido estomacal,
aumenta o pH, de forma que as proteases
pancreáticas, as quais também estão presentes nas
secreções pancreáticas, possam ficar ativas. Quando
secretadas, as proteases pancreáticas estão na
forma de pró-enzima inativa (zimogênios). Como as
formas ativas dessas enzimas podem digerir umas
às outras, é importante que todas as formas
zimogênicas se tornem ativas em um curto espaço
de tempo. Tal feito é realizado pela clivagem do
tripsinogênio à sua forma de enzima ativa tripsina, a
qual, então, cliva os outros zimogênios pancreáticos,
produzindo suas formas ativas).
O zimogênio tripsinogênio é clivado para formar
tripsina pela enteropeptidase (uma protease,
antigamente chamada de enteroquinase) secretada
pelas células da borda em escova do intestino
delgado. A tripsina catalisa as clivagens que
convertem quimotripsinogênio na enzima ativa
quimotripsina, a pró-elastase em elastase e as pró-
carboxipeptidases em carboxipeptidases. Portanto, a
tripsina tem um papel central na digestão, porque
ela tanto cliva proteínas da dieta quanto ativa as
outras proteases digestivas produzidas pelo
pâncreas.
Tripsina, quimotripsina e elastase são
serina-proteases que agem como endopeptidases. A
tripsina é a mais específica dessas enzimas, clivando
ligações peptídicas nas quais o grupo carboxila
(carbonila) é fornecido por lisina ou arginina). A
quimotripsina é menos específica, mas favorece
resíduos que contenham aminoácidos ácidos ou
hidrofóbicos. A elastase cliva não somente elastina
(pela qual recebeu o seu nome), mas também outras
proteínas nas ligações em que o grupo carboxila é
doado por resíduos de aminoácidos com cadeias
laterais pequenas (alanina, glicina ou serina). As
ações dessas endopeptidases pancreáticas dão
continuidade à digestão das proteínas da dieta
iniciada pela pepsina no estômago. Os peptídeos
menores formados pela ação da tripsina, da
quimotripsina e da elastase são atacados por
exopeptidases, as quais são proteases que clivam
um aminoácido por vez a partir do fim da cadeia. As
pró-carboxipeptidases, zimogênios produzidos pelo
pâncreas, são convertidas pela tripsina em
carboxipeptidases ativas. Essas exo- peptidases
removem aminoácidos da extremidade
carboxiterminal da cadeia peptídica. A
carboxipeptidase A libera preferencialmente
aminoácidos hidrofóbicos, enquanto a
carboxipeptidase B libera aminoácidos básicos
(arginina e lisina).
C. Digestão de
Proteínas por
Enzimas das
Células Intestinais
- As
exopeptidases
produzidas pelas
células intestinais
agem dentro da
borda em escova
e, também, dentro
da célula.
As
aminopeptidases,
localizadas na
borda em escova,
clivam um
aminoácido por
vez a partir da
extremidade
aminoterminal
dos peptídeos. As
pepti- dases
intracelulares
agem em
pequenos
peptídeos que
são absorvidos
pelas células. A
ação conjunta
das enzimas
proteolíticas
produzidas pelas
células de estômago, pâncreas e intestino cliva as
proteínas da dieta a aminoácidos. As enzimas
digestivas digerem a si próprias, bem como as
proteínas da dieta. Elas também digerem as células
intestinais que são regularmente esfoliadas para o
lúmen. Essas células são substituídas por células
que amadurecem a partir de células precursoras
localizadas nas criptas duodenais. A quantidade de
proteína que é digerida e absorvida a cada dia dos
sucos digestivos e das células liberadas dentro do
lúmen intestinal pode ser igual ou maior do que a
quantidade de proteína consumida na dieta (50 a 100
g)
II. ABSORÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Os aminoácidos são absorvidos a partir do lúmen
intestinal por meio de sistemas de transporte ativo
secundário dependente de Na+ e de difusão
facilitada.
A. Co-transporte de Na + e Aminoácidos - Os
aminoácidos são absorvidos do lúmen do intestino
delgado principalmente por proteínas de transporte
semi-específicas dependentes de Na+ na membrana
luminal da célula intestinal da borda em escova de
forma similar a que foi apresentada para o
transporte de carboidratos (Figura 37.4). O
co-transporte de Na+ e aminoácido do lado de fora
da membrana apical para o lado de dentro da célula
é dirigido pela baixa concentração intracelular de
Na+. Essa resulta do bombeamento do Na+ para fora
da célula pela Na+,K+-ATPase na membrana serosa.
Portanto, o mecanismo de transporte primário é a
criação de um gradiente de sódio; o processo de
transporte secundário é o acoplamento do
aminoácido ao influxo de sódio. Esse mecanismo
permite que as células concentrem aminoácidos a
partir do lúmen intestinal. Os aminoácidos são,
então, transportados para fora da célula em direção
ao fluido intersticial principalmente por
transportadores facilitados na membrana serosa.
No mínimo seis diferentes carreadores de
aminoácidos Na +-dependentes estão localizados na
membrana apical da borda em escova das células
epiteliais. Esses carreadores apresentam uma
sobreposição de especificidades para os diferentes
aminoácidos. Um dos carreadores transporta
preferencialmente aminoácidos neutros, outro trans-
porta prolina e hidroxiprolina, um terceirotransporta
preferencialmente aminoácidos ácidos, e um quarto
transporta aminoácidos básicos (lisina, arginina e o
intermediário do ciclo da uréia, ornitina) e cistina
(dois resíduos de cisteína ligados por ponte dissul-
feto). Adicionalmente a esses carreadores Na
+-dependentes, alguns aminoácidos são
transportados através da membrana luminal por
carreadores de transporte facilitado. A maioria dos
aminoácidos é transportada por mais de um sistema
de transporte.
Assim como com o transporte de glicose, os
carreadores Na +-dependentes da membrana apical
das células do epitélio intestinal também estão
presentes no epitélio renal. Entretanto, diferentes
isoenzimas estão presentes nas membranas
celulares de outros tecidos. Os carreadores de
transporte facilitado da membrana serosa do
epitélio intestinal são similares àqueles encontrados
nesses outros tipos celulares do corpo. Durante o
jejum, o epitélio intestinal, assim como outros tipos
celulares o fazem, capta aminoácidos do sangue
para utilizar como fonte de energia. Desse modo, o
transporte de aminoácidos através da membrana
serosa é bidirecional.
B. Transporte de Aminoácidos para Dentro das
Células - Os aminoácidos que entram no sangue são
transportados através das membranas ce- lulares
dos vários tecidos principalmente por
co-transportadores Na+-dependentes e, em menor
extensão, por transportadores facilitados. Nesse
aspecto, o transporte de aminoácidos difere do
transporte de glicose, o qual é Na +-dependente nos
epitélios intestinal e renal, mas transporte facilitado
nos outros tipos celulares. A dependência de Na+ do
transporte de aminoácidos no fígado, no músculo e
em outros tecidos permite que as células desses
tecidos concentrem aminoácidos do sangue. As
proteínas de transporte têm diferente base genética
e composição de aminoácidos e especificidade um
pouco diferentes daquelas da membrana luminal do
epitélio intestinal. Elas também apresentam algumas
diferenças entre os tecidos. Por exemplo, o sistema N
para a captação de glutamina está presente no
fígado, mas não está presente em nenhum outro
tecido ou está presente como uma isoforma com
propriedades diferentes. Há também alguma
sobreposição na especificidade das proteínas
transportadoras, com a maioria dos aminoácidos
sendo transportados por mais de um carreador.
III. TURNOVER PROTÉICO E REABASTECIMENTO DO
POOL INTRACELULAR DE AMINOÁCIDOS
O pool de aminoácidos dentro das células é
gerado tanto pelos aminoácidos da dieta quanto
pela degradação das proteínas existentes dentro da
célula. Todas as proteínas dentro da célula têm uma
meia-vida (t1/2), que é o tempo no qual 50% das
proteínas que foram sintetizadas, em um tempo
específico, deverão ser degradadas. Algumas
proteínas têm inerentemente vida curta, com
meias-vidas de 5 a 20 minutos. Outras proteínas
estão presentes por longos períodos, com
meias-vidas de várias horas ou mesmo dias.
Portanto, as proteínas estão continuamente sendo
sintetizadas e degradadas no corpo, utilizando uma
variedade de sistemas enzimáticos nesse sentido.
Exemplos de proteínas que são submetidas a síntese
e degradação amplas são a hemoglobina, as
proteínas musculares, as enzimas digestivas e as
proteínas das células esfoliadas do trato
gastrointestinal. A hemoglobina é produzida nos
reticulócitos e reconvertida em aminoácidos pelas
células fagocíticas que removem as células
vermelhas sangüíneas maduras da circulação
diariamente. A proteína muscular é degradada
durante os períodos de jejum, e os aminoácidos são
utilizados para a gliconeogênese. Após a ingestão
de proteína na dieta, a proteína muscular é
ressintetizada.
Uma grande quantidade de proteína é
reciclada diariamente na forma de enzimas
digestivas, as quais são degradadas por enzimas
digestivas. Além disso, cerca de um quarto das
células que revestem as paredes do trato
gastrintestinal é perdido a cada dia e substituído
por células novamente sintetizadas. Conforme as
células deixam a parede gastrintestinal, suas
proteínas e outros componentes são digeridos por
enzimas no lúmen do intestino, e os produtos são
absorvidos. Cerca de apenas 6% (de modo geral, 10 g)
da proteína que entra no trato digestivo (incluindo
proteínas da dieta, enzimas digestivas e proteínas
das células esfoliadas) são excretados nas fezes a
cada dia; o restante é reciclado.
As proteínas também são recicladas dentro
das células. As diferenças na composi- ção de
aminoácidos das várias proteínas do corpo, a ampla
variação nos tempos de turno- ver (t1/2) e a
reciclagem de aminoácidos são fatores importantes
que ajudam a determinar os requerimentos por
aminoácidos específicos e o total de proteína na
dieta. A síntese de várias enzimas é induzida em
resposta à demanda fisiológica (tais como os
estados de jejum ou alimentado). Essas enzimas
estão continuamente sendo degradadas. As
proteínas intracelulares também são danificadas por
oxidação e por outras modificações que limitam sua
função. Os mecanismos para degradação
intracelular de proteínas desnecessárias ou
danificadas envolvem os lisossomas ou o sistema
ubiquitina/proteassoma.
A. Turnover Protéico Lisossomal - Os lisossomas
participam nos processos de autofagia, no qual
componentes intracelulares são envolvidos por
membranas que se fundem com lisossomas, e de
endocitose (ver Capítulo 10). A autofagia é um
processo regulado complexo, no qual o citoplasma é
sequestrado para dentro de vesículas e entregue
para os lisossomas. Dentro dos lisossomas, as
proteases da família das catepsinas degradam as
proteínas ingeridas a aminoácidos livres. Os
aminoácidos reciclados podem, então, deixar os
lisossomas e reingressar no pool de aminoácidos
intracelular. Embora os detalhes de como a
autofagia é induzida sejam ainda desconhecidos, a
inanição da célula é um gatilho para induzir esse
processo. Isso permitirá que proteínas velhas sejam
recicladas e que os aminoácidos novamente
liberados sejam utilizados para a síntese de novas
proteínas, permitindo à célula sobreviver em
condições de inanição.
B. A Via Ubiquitina-Proteassoma - A ubiquitina é uma
proteína pequena (76 aminoácidos) que é altamente
conservada. Sua sequência de aminoácidos na
bactéria e nos seres humanos difere em somente
três resíduos. A ubiquitina marca proteínas
intracelulares para a degradação por ligação
covalente a grupos ε-amino de resíduos de lisina.
Esse processo é realizado por um sistema de três
enzimas que adicionam a ubiquitina às
proteínas-alvo para a degradação. Muitas vezes, a
proteína-alvo é poliubiquitinilada, ou seja, moléculas
adicionais de ubiquitina são ligadas a moléculas de
ubiquitina prévias, formando longas cadeias de
ubiquitina na proteína-alvo. Após a
poliubiquitinilação estar completa, a proteína-alvo é
liberada do complexo trienzimático.
Então, um complexo proteolítico conhecido
como proteassoma degrada a proteína marcada,
liberando a ubiquitina intacta que pode novamente
marcar outras proteínas para degradação (Figura
37.5). O proteassoma básico é um complexo protéico
20S ci- líndrico com múltiplos sítios proteolíticos
internos. A hidrólise de ATP é utilizada tanto para
desdobrar a proteína marcada quanto para
impeli-la para o interior do cilindro. O complexo 20S
é regulado por complexos de proteínas cap, os quais
se ligam a proteínas ubiquitiniladas (passo que
requer ATP) e as entregam ao complexo 20S. Depois
que a proteína-alvo é degradada, a ubiquitina é
liberada intacta e reciclada. Os aminoácidos
resultantes juntam-se ao pool intracelular de
aminoácidos livres. Diferentes complexos cap
alteram a especificidade dos proteassomas. Por
exemplo, o cap PA700 é requerido por proteínas
ubiquitiniladas, enquanto o cap PA28 marca
somente pequenos peptídeos para o complexo.
Além da proporção dos aminoácidos
essenciais presentes em vários alimentos, a
qualidade das proteínas da dieta também é
determinada pela velocidade com a qual elas são
digeridas e, de uma maneira mais geral, por sua
capacidade de contribuir para o crescimento da
criança. Nesse aspecto, as proteínas em alimentos
de origem animalsão mais digeríveis do que aquelas
derivadas de plantas. Por exemplo, a digestibilidade
das proteínas dos ovos é aproximadamente 97%, a
da carne bovina, do frango e do peixe é de 85 a 100%,
e a do trigo, da soja e de outros legumes varia de 75
a 90%.
A “necessidade
protéica” dietética
diária oficial aceita
pelos governos dos
EUA e do Canadá é
0,8 g de proteína
por quilograma de
peso corporal ideal
para adultos
(aproximadamente
56 g para um
homem adulto e 44
g para uma mulher
adulta). Em média
de peso, a
necessidade por
quilograma é muito
maior para bebês e
crianças. Esse fato
destaca a
importância de
melhorar a
digestão protéica
de Sissy Fibrosa
para otimizar seu
potencial de
crescimento e
desenvolvimento
normal.
03. Compreender o processo de degradação e
excreção das proteínas e aminoácidos (excreção do
nitrogênio na forma de uréia: transaminação,
desaminação e ciclo da uréia)
Sabendo que não há meio de armazenar
aminoácidos em nosso organismo, satisfeita as
necessidades de síntese, os excedentes são
degradados e seu nitrogênio excretado. O conjunto
de aminoácidos é utilizado para a síntese de
proteínas e de outras moléculas nitrogenadas (os
aminoácidos são precursores de todos os
compostos nitrogenados não protéicos).
Transaminação: O efeito das reações de
transaminação é coletar grupos amino de diferentes
aminoácidos, na forma de L-glutamato. O glutamato
então funciona como doador de grupos amino para
vias biossintéticas ou para vias de excreção, que
levam à eliminação de produtos nitrogenados.
O primeiro passo no catabolismo da maior
parte dos aminoácidos é a transferência de seu
grupo amino para o cetoglutarato, produzindo um
cetoácido e glutamato. O cetoglutarato desempenha
um papel central no metabolismo dos aminoácidos,
pois aceita o grupo amino da maior parte dos
aminoácidos, tornando-se, então, o glutamato. A
degradação dos aminoácidos compreende a
remoção e a excreção do grupo amino e a oxidação
da cadeia carbônica remanescente (α-cetoácido). O
primeiro passo no catabolismo da maioria dos
aminoácidos (12 deles) é a transferência de seus
grupos amino para o α-cetoglutarato, formando
glutamato.
O glutamato produzido por transaminação
pode ser desaminado oxidativamente ou utilizado
como doador de grupo amino na síntese de
aminoácidos não essenciais. Essa transferência de
grupos amino de um esqueleto carbonado para
outro é catalisada por uma família de enzimas
denominadas aminotransferases (também
chamadas de transaminases). Essas enzimas são
encontradas no citosol e na mitocôndria das células
em todo o organismo. O glutamato formado é
consumido em duas reações importantes: uma nova
transaminação e uma desaminação. Por ação do
aspartato aminotransferase, o grupo amino do
glutamato é transferido para o oxaloacetato,
formando aspartato, o segundo depósito do grupo
amino dos aminoácidos. Por outro lado, o glutamato
pode ser desaminado, ou seja, o grupo amino pode
ser liberado como amônia (íon NH4+) em pH
fisiológico. Esta reação é catalisada pelo glutamato
desidrogenase, uma enzima mitocondrial,
encontrada principalmente no fígado. É a única
enzima que
utiliza NAD+
ou NADP+
como aceptor
de
equivalentes
reduzidos.
A ALT está
presente em
muitos
tecidos. A
enzima
catalisa a
transferência
do grupo
amino da
alanina para
o
cetoglutarato,
resultando na
formação de
piruvato e
glutamato. A
AST é uma exceção à regra de que as
aminotransferases afunilam os grupos amino para
formar glutamato. Durante o catabolismo dos
aminoácidos, a principal ação da AST é transferir
grupos amino do glutamato para o oxaloacetato,
formando aspartato, que é utilizado como fonte de
nitrogênio no ciclo da ureia.
Desaminação: Ao contrário das reações de
transaminação, que transferem grupos amino,
reações de desaminação oxidativa resultam na
liberação do grupo amino como amônia livre. Essas
reações ocorrem principalmente no fígado e nos
rins. Elas fornecem cetoácidos, que podem entrar
nas vias centrais do metabolismo energético, e
amônia, fonte de nitrogênio na síntese hepática de
uréia.
O glutamato é singular: é o único
aminoácido que sofre rápida desaminação
oxidativa-uma reação catalisada pela
glutamato-desidrogenase, a subsequente
desaminação oxidativa desse glutamato
(regenerando cetoglutarato), fornece uma via por
meio da qual os grupos amino da maioria dos
aminoácidos podem ser liberados como amônia.
A GDH é uma enzima mitocondrial e é
singular, pois pode utilizar tanto
nicotinamida-adenina-dinucleotídeo (NAD+ ) ou sua
forma reduzida fosforilada (NADPH) como coenzima
(ver Fig. 19.11). O NAD+ é utilizado principalmente na
desaminação oxidativa
Dois mecanismos são utilizados em humanos
para o transporte da amônia dos tecidos periféricos
até o fígado para sua conversão final em ureia:
>O primeiro utiliza glutamina-sintetase para
combinar amônia com glutamato e formar
glutamina – uma forma não tóxica de transporte da
amônia. Para essa função de transporte, o
glutamato, essencial para o metabolismo
intracelular do grupo amino, combina-se com a
amônia livre produzida nos tecidos e é convertida
em glutamina, por ação da glutamina-sintetase -
reação requer ATP.
A glutamina é transportada no sangue para o
fígado, onde é clivada pela glutaminase para
produzir glutamato e amônia. O glutamato sofre
desaminação oxidativa catalisada pela GDH,
produzindo amônia e ␣-cetoglutarato. A amônia é
convertida em ureia. a glutamina que excede as
necessidades de biossíntese é transportada pelo
sangue para o intestino, o fígado e os rins, para ser
processada. Na mitocôndria desses tecidos, a
enzima glutaminase converte glutamina em
glutamato e NH4+. O NH4+ do intestino e dos rins é
transportado para o fígado, onde a amônia é
utilizada na síntese da ureia.
Parte do glutamato originado na reação da
glutaminase pode ser adicionalmente processada
no fígado pela glutamato-desidrogenase, liberando
mais amônia e produzindo esqueletos de carbono
para utilização como combustível. Contudo, a maior
parte do glutamato entra em reações de
transaminação necessárias para a biossíntese de
aminoácidos e outros processos. O transporte dos
grupos amino para o fígado também pode ser
desempenhado pela alanina, por meio de uma via
denominada ciclo da glicose-alanina. Nesse ciclo, o
glutamato formado no músculo e em alguns outros
tecidos, na reação de transaminação pode transferir
seu grupo amino para o piruvato, produto da
glicólise muscular, pela ação da
alanina-aminotransferase. Assim, a alanina
produzida segue para o fígado pelo sangue. No
citosol dos hepatócitos, o grupo amino da alanina é
transferido para o α-cetoglutarato, formando
piruvato e glutamato.
>O segundo mecanismo de transporte
envolve a formação de alanina pela transaminação
do piruvato produzido a partir da glicólise aeróbia e
do metabolismo da succinil-coenzima A (CoA),
oriunda do catabolismo dos aminoácidos de cadeia
ramificada isoleucina e valina. A alanina é
transportada pelo sangue para o fígado, onde é
novamente convertida em piruvato por
transaminação, pela ALT. O piruvato é utilizado na
síntese de glicose, que pode ser liberada no sangue
e ser usada pelo músculo, uma via chamada de ciclo
da glicose--alanina. O glutamato produzido pela ALT
pode ser desaminado pela GDH, gerando amônia.
Desse modo, tanto alanina quanto a glutamina
podem transportar a amônia para o fígado.
O glutamato então entra na mitocôndria,
onde a reação da glutamato desidrogenase libera
NH4+, ou sofre transaminação com o oxaloacetato
para formar aspartato, outro doador de nitrogênio
para a síntese de ureia. Essa forma de transporte
elucida uma economia de energia intrínseca dos
organismos vivos, haja vista que o músculo não
precisa gastar ATP na gliconeogênese, função
desempenhada pelo fígado. Assim, toda a energia
produzida na glicólise é efetivamente utilizada na
contração muscular.
04..Entender o processo de obtenção de energia a
partir da cadeia carbônica do aminoácidos;
A cadeia de carbonos é utilizada em rotas
metabólicas de gliconeogênese e lipogênese,
enquanto a parte nitrogenada dos aminoácidos,na
forma de amônia, é processada em uma vida
denominada “ciclo da ureia”. Desse modo, quando os
níveis energéticos estão baixos na célula, a
degradação dos aminoácidos pela GDH está
aumentada, facilitando a produção de energia a
partir dos esqueletos carbonados derivados dos
aminoácidos. Em todas essas condições
metabólicas, os aminoácidos perdem seus
grupamentos amino para formar α-cetoácidos, os
“esqueletos de carbono” dos aminoácidos. Os
α-cetoácidos sofrem oxidação a e H2O ou,
geralmente mais importante, fornecem unidades de
3 e 4 carbonos que podem ser convertidas em
glicose. Removido o grupo amino do aminoácido,
resta sua cadeia carbônica, na forma de
α-cetoácido. As vinte cadeias carbônicas diferentes
apresentam vias específicas de degradação
diferentes, mas que convergem para a produção de
apenas alguns compostos: piruvato, ,acetil-CoA ou
intermediários do ciclo de Krebs (oxaloacetato,
α-cetoglutarato, succinil-CoA e fumarato).
A partir deste ponto, o metabolismo da
cadeia carbônica dos aminoácidos já se confunde
com o das cadeias carbônicas de carboidratos ou
de ácidos graxos. O destino dos
α-cetoácido, a depender do tecido e do estado
fisiológico, poderá ser: oxidado pelo ciclo de Krebs,
utilização pela gliconeogênese ou conversão a
triacilgliceróis e armazenamento. A maioria dos
aminoácidos produz piruvato ou intermediários do
ciclo de Krebs, os glicogênicos. A leucina e a lisina
originam corpos cetônicos, sendo os únicos
aminoácidos exclusivamente cetogênicos. Alguns
outros aminoácidos – isoleucina, fenilalanina,
tirosina, treonina e triptofano – são tanto
glicogênicos quanto cetogênicos, isto é, são
glicocetogênicos. Músculo quebra a proteína em
aminoácidos, o qual é convertido em alanina
elevada para o fígado. No fígado a alanina é
convertida em piruvato e há liberação de amônia
(NH3). O piruvato vai para o ciclo de krebs e a
amônia para o ciclo de krebs. Os aminoácidos
produzidos pela hidrólise de proteínas teciduais são
a principal fonte de glicose durante um jejum. Seu
metabolismo produz ␣-cetoácidos, como o piruvato,
que é convertido em glicose, ou como o
␣-cetoglutarato, que pode entrar no ciclo do ácido
cítrico e formar oxaloacetato (OAA), um precursor
direto do fosfoenolpiruvato
Das 11 reações necessárias para converter
piruvato em glicose livre, sete são reversíveis,
catalisadas por enzimas glicolíticas. As três reações
irreversíveis da glicólise (catalisadas pelas enzimas
hexocinase/glicocinase, PFK-1 e PK) são contornadas
pelas reações catalisadas pelas enzimas
glicose-6-fosfatase, frutose-1,6-bisfosfatase, PC e
PEPCK. Na gliconeogênese, o equilíbrio das sete
reações reversíveis
da glicólise é
deslocado para
favorecer a síntese
de glicose como
resultado da
formação
essencialmente
irreversível de PEP,
frutose-6--fosfato
e glicose,
catalisada pelas
enzimas
gliconeogênicas.
Ciclo da Ureia: é a principal forma de
eliminação dos grupos amino oriundos dos
aminoácidos e perfaz cerca de 90% dos
componentes nitrogenados da urina. Um átomo de
nitrogênio da molécula de ureia é fornecido pela
amônia livre, e o outro nitrogênio é fornecido pelo
aspartato. O carbono e o oxigênio da ureia são
derivados do CO2 (como HCO3 −). A ureia é
produzida pelo fígado e então transportada pelo
sangue até os rins, para ser excretada na urina. As
duas primeiras reações que levam à síntese de ureia
ocorrem na ma-triz da mitocôndria, ao passo que as
demais enzimas do ciclo estão localizadas no citosol
A síntese da ureia inicia-se na matriz
mitocondrial dos hepatócitos, com a formação de
carbamoil-fosfato a partir de CO2, na forma de íons
de bicarbonato, e amônio, oriundo dos processos de
degradação dos aminoácidos, e o gasto de duas
moléculas de ATP. Essa reação é catalisada pela
carbamoil-fosfato-sintetase I (CPSI). O
carbamoil-fosfato, que funciona como doador
ativado dos grupos carbamoila, entra no ciclo da
ureia, composto de 4 etapas enzimáticas. Primeiro, o
carbamoil-fosfato condensa-se com ornitina,
doando seu grupo carbamoila, para formar
citrulina. A reação é catalisada pela
ornitina-transcarbamilase e apresenta liberação de
fosfato inorgânico (Pi).bA citrulina é transportada
para o citosol, onde reage com aspartato, produzido
na mitocôndria por transaminação e transportado
para o citosol, formando argininosuccinato. Essa
reação citosólica é catalisada em presença de ATP
pela arginino-succinato-sintetase e envolve a
formação intermediária de citrulil-AMP. O
argininosuccinato é então clivado pela
arginino-succinato, formando arginina, que retém o
nitrogênio, e fumarato. Esta é a única reação
reversível do ciclo da ureia. O fumarato é convertido,
pela adição de água, em malato, o qual é oxidado,
formando oxaloacetato. O oxaloacetato, então, é
transaminado pelo glutamato, produzindo
novamente o aspartato. Na última etapa do ciclo, a
arginina é hidrolisada pela enzima arginase,
regenerando ornitina, que é transportada para a
mitocôndria para iniciar uma nova volta no ciclo, e
produzindo uréia, que é transportada ao rim e
eliminada pela urina.
05. Descrever o processo de síntese proteica,
evidenciando que não há armazenamento proteico
no organismo.
O processo de síntese proteica traduz o
alfabeto de três letras das sequências nucleotídicas
no RNAm para o alfabeto de 20 letras dos
aminoácidos que constituem as proteínas. O RNAm é
traduzido a partir da sua extremidade 5 para a sua
extremidade 3, produzindo uma proteína sintetizada
a partir da sua extremidade amino (N) para a sua
extremidade carboxila (C). Os RNAm procarióticos
possuem, frequentemente, várias regiões
codificantes, ou seja, são policistrônicos. Cada
região codificante possui seus próprios códons de
iniciação e terminação e produz um tipo diferente de
polipeptídeo. Por outro lado, cada RNAm eucariótico
codifica somente uma cadeia polipeptídica, ou seja,
é monocistrônico. O processo de tradução é dividido
em três etapas separadas: iniciação, alongamento e
terminação.
Iniciação - A iniciação da síntese proteica
envolve a reunião dos componentes do sistema de
tradução antes que ocorra a formação da ligação
peptídica. Esses componentes incluem as duas
subunidades ribossomais, o RNAm a ser traduzido, o
aminoacil-RNAt especificado pelo primeiro códon na
mensagem, GTP e fatores de iniciação que facilitam
a montagem desse complexo de iniciação.
Alongamento - O alongamento da cadeia
polipeptídica envolve a adição de aminoácidos à
extremidade carboxila da cadeia em crescimento. O
encaminhamento do aminoacil-RNAt cujo códon
aparece a seguir no molde de RNAm no sítio A
ribossomal (um processo conhecido como
decodificação) é facilitado, em E. coli, pelos fatores
de alongamento EF-Tu-GTP e EF-Ts e necessita da
hidrólise de GTP. A formação de ligações peptídicas
entre o grupo alfa-carboxila do aminoácido no sítio
P e o grupo alfa-amino do aminoácido no sítio A é
catalisada pela peptidiltransferase, uma atividade
intrínseca de um RNAr da subunidade maior.
Quando ocorre a formação da ligação peptídica, o
peptídeo ligado ao RNAt no sítio P é transferido para
o aminoácido ligado ao RNAt no sítio A, um processo
conhecido como transpeptidação. O ribossomo,
então, avança três nucleotídeos no sentido da
extremidade 3 do RNAm. Esse processo é conhecido
como translocação. A translocação induz o
movimento do RNAt não carregado do sítio P para o
sítio E (de onde é liberado) e o movimento do
peptidil-RNAt do sítio A para o sítio P. O processo é
repetido até que um códon de terminação seja
encontrado. (Nota: devido ao comprimento da
maioria dos RNAm, mais de um ribossomo de cada
vez pode traduzir a mensagem. Tal complexo de um
RNAm e vários ribossomos é chamado de polissomo
ou polirribossomo.).
Terminação - A terminação ocorre quando
um dos três códons de terminação se move para o
sítio A. Esses códons são reconhecidos em E. coli por
fatores de liberação: RF-1, que reconhece os códons
de terminação UAA e UAG, e RF-2, que reconhece
UGA e UAA. A ligação desses fatores resulta na
hidrólise da ligação que une o peptídeo ao RNAt no
sítio P, fazendo com quea proteína nascente seja
liberada do ribossomo. Um terceiro fator de
liberação, RF-3-GTP, induz, então, a liberação de RF-1
ou RF-2, à medida que o GTP é hidrolisado. O
polipeptídeo recém-sintetizado pode sofrer
modificações adicionais, como descrito a seguir, e as
subunidades ribossomais, RNAm, RNAt e fatores
proteicos podem ser reciclados e usados para
sintetizar outro polipeptídeo.
Regulação da tradução - A expressão gênica
é mais comumente regulada no nível transcricional;
entretanto, a taxa de síntese proteica também é
algumas vezes regulada. Um importante mecanismo
pelo qual isso ocorre nos eucariotos é a modificação
covalente de eIF-2: o eIF-2 fosforilado é inativo. Tanto
em eucariotos como em procariotos, a regulação
pode ser conseguida também por meio de proteínas
que se ligam aos RNAm e inibem o seu uso pelo
bloqueio da tradução.
Dobramento proteico - As proteínas
precisam dobrar-se para assumir o seu estado
nativo, funcional. O dobramento pode ser
espontâneo (como resultado de sua estrutura
primária) ou facilitado por proteínas conhecidas
como "chaperonas"
Direcionamento proteico - Embora a maior
parte da síntese proteica em eucariotos inicie no
citoplasma, muitas proteínas desempenham sua
função dentro de organelas subcelulares ou fora da
célula. Tais proteínas normalmente contêm
sequências de aminoácidos que as direcionam para
a sua localização final. Por exemplo, as proteínas
destinadas à secreção celular são direcionadas
durante sua síntese (direcionamento contraducional)
para o RER pela presença de uma sequência
sinalizadora hidrofóbica N-terminal. A sequência é
reconhecida pela partícula de reconhecimento de
sinal (PRS), uma ribonucleoproteína que se liga ao
ribossomo, faz cessar o alongamento e entrega o
complexo ribossomo-peptídeo a um canal da
membrana do RER (o translocon) via interação com o
receptor de PRS. A tradução reinicia, a proteína
penetra no lúmen do RER e sua sequência
sinalizadora é clivada. A proteína move-se pelo RER e
pelo Golgi, é processada, empacotada em vesículas e
secretada. Proteínas direcionadas após a síntese
(pós-tradução) incluem proteínas nucleares que
contêm um sinal de localização nuclear básico
interno e curto; proteínas da matriz mitocondrial,
que contêm uma sequência de entrada mitocondrial
N-terminal anfipática, alfa-helical; e proteínas
peroxissomais, que contêm um tripeptídeo
sinalizador C-terminal.
Resumo (Marks)
As proteínas são produzidas pelo processo de tradução, o qual ocorre nos
ribossomos e é direcionado pelo mRNA. A mensagem genética codificada
no DNA é primeiro transcrita em mRNA, e a sequência de nucleotídeos
na região codificadora do mRNA é, então, traduzida para a sequência de
aminoácidos da proteína.
Tradução do código. A porção do mRNA que especifica a sequência de
amino- ácidos da proteína é lida em códons, que são conjuntos de três
nucleotídeos que especificam aminoácidos individuais (Figura 15.1). Os
códons no mRNA são lidos seqüencialmente na direção 5’ para 3’,
começando no códon de “iniciação” 5’-AUG (ou start), que especifica a
metionina e orienta a leitura da fita, e finalizando com o códon de
“terminação” 3’ (ou stop) UAG, UGA ou UAA. A proteína é sintetizada da
sua porção N-terminal para C-terminal.
Cada aminoácido é transportado para o ribossomo por um
aminoacil-tRNA (isto é, um RNA transportador com um aminoácido
covalentemente ligado). O pareamento de bases entre o anticódon do
tRNA e o códon no mRNA assegura que cada aminoácido seja inserido na
cadeia polipeptídica em crescimento na posição apropriada.
Síntese de proteína. A iniciação envolve a formação de um complexo
contendo o metionil-tRNA inicial ligado ao códon de “iniciação” AUG do
mRNA e o sítio “P” do ribossomo. Ele requer GTP e proteínas conhecidas
como fatores de iniciação de eucariotos (eIFs, do inglês eukariotic
iniciation factors).
O alongamento do polipeptídeo envolve três passos: (a) ligação de um
aminoa- cil-tRNA ao sítio “A” no ribossomo, onde ele pareia bases com o
segundo códon no mRNA; (b) formação de uma ligação peptídica entre o
primeiro e o segundo amino- ácido, e (c) translocação, movimento do
mRNA em direção ao ribossomo, para que o terceiro códon do mRNA se
mova para o sítio “A”. Esses três passos de alongamento são repetidos até
que o códon de terminação se alinhe com o sítio no ribossomo, onde o
próximo aminoacil-tRNA deveria se ligar normalmente. Os fatores de
liberação se ligam no lugar, fazendo com que a proteína completada seja
liberada do ribossomo.
Após um ribossomo se ligar e se mover ao longo do mRNA, traduzindo o
poli- peptídeo, um outro ribossomo pode se ligar e iniciar a tradução. O
complexo de um único mRNA com múltiplos ribossomos é conhecido
como polissomo.
Dobramento, modificação e direcionamento da proteína. O dobramento
do polipeptídeo para sua configuração tridimensional ocorre quando um
polipeptídeo está sendo traduzido. Esse processo envolve proteínas
chamadas de chaperonas. A modificação de aminoácidos residuais em
uma proteína ocorre durante e após a tradução. As proteínas
sintetizadas nos ribossomos citosólicos são liberadas para o citosol ou
transportadas para a mitocôndria, os peroxissomos e o núcleo. As
proteínas sintetizadas nos ribossomos aderidos ao retículo
endoplasmático rugoso (RER) são destinadas aos lizossomos, às
membranas celulares ou à secreção da célula. Essas proteínas são
transferidas para o complexo de Golgi, onde são modificadas e
direcionadas a sua localização final.
06.Relacionar o excesso de
aminoácidos e proteínas com o
aumento do tecido adiposo.
Cetogênicos: Os
aminoácidos cujo catabolismo
produz acetoacetato ou um de
seus precursores (acetil-CoA ou
acetoacetil-CoA) são denominados
cetogênicos. O acetoacetato é um dos "corpos
cetônicos", que incluem também o 3-hidroxibutirato
e a acetona. Leucina e lisina são os únicos
aminoácidos exclusivamente cetogênicos
encontrados nas proteínas. Seus esqueletos
carbonados não servem de substrato para a
gliconeogênese e, portanto, não podem originar a
produção efetiva de glicose
Com o prolongamento do estado de jejum,
uma vez que nenhum alimento é ingerido, ao mesmo
tempo em que ocorre uma diminuição acentuada da
concentração de glicogênio hepático, o organismo
torna-se dependente da gliconeogênese hepática,
primariamente a partir de glicerol, de lactato e de
aminoácidos. O ciclo de Cori e o ciclo
alanina-glicose desempenham papel relevante,
porém não fornecem carbonos para o saldo de
síntese de glicose. Este fato é devido à glicose
formada a partir de lactato e alanina pelo fígado
meramente repor àquela que foi convertida para
lactato e alanina pelos tecidos periféricos.
Contudo, em resposta ao jejum, verifica-se
aumento da degradação protéica no organismo –
que ocorre em alguns tecidos na fase inicial da
privação alimentar –, o que permite que os
aminoácidos liberados sejam utilizados para a
oxidação ou para a gliconeogênese. É dentre as
proteínas corporais, especialmente as do músculo
esquelético, que se obtêm a maioria do carbono
necessário para o saldo de síntese de glicose. As
proteínas são hidrolisadas dentro da célula
muscular e a maioria dos aminoácidos é
parcialmente metabolizada. Os α-cetoácidos de
cadeia ramificada produzidos a partir dos ACR por
transaminação são parcialmente liberados no
sangue para a captação pelo fígado, que sintetiza
glicose a partir do α-cetoácido da valina, corpos
cetônicos a partir do α-cetoácido da leucina, e
glicose e corpos cetônicos a partir do α-cetoácido
da isoleucina.
Igualmente no estado de jejum, as células da
mucosa intestinal necessitam de glutamina para a
síntese de nucleotídeos e, nessa condição, parte do
glutamato formado pode ser oxidado para o
fornecimento de energia, fato este que está
relacionado com a concomitante liberação de
alanina pelo enterócito para o sangue portal
hepático. A maioria dos aminoácidos pode doar o
seu nitrogênio amínico por transaminação com o
α-cetoglutarato,o que forma glutamato e o novo
α-cetoácido, que freqüentemente pode ser utilizado
para a síntese de glicose
O déficit energético e a redução de
carboidratos da dieta favorece a degradação de
proteínas, principalmente nos músculos. Nessa
situação o corpo pode usar as proteínas da dieta
como fonte de energia (ATP) ou glicose
(gliconeogênese) e corpos cetônicos. Os corpos
cetônicos são preferencialmente formados pelo
excesso de acetil-coA (intermediário comum do
metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas)
da degradação das reservas de gordura e são
usados como fonte de energia pelos tecidos extra
hepáticos (músculo, coração), incluindo o cérebro.
Embora alguns aminoácidos também possam formar
corpos cetônicos em dietas low carb, após a
remoção do seu grupo amino (nitrogênio) os
aminoácidos são convertidos preferencialmente em
glicose nessa situação.
Já em situação de superávit calórico, com
bom aporte de carboidratos, o excesso de proteína
pode virar gordura ou ser usado como fonte de
energia. Excesso de proteína na dieta dificilmente
gera hipertrofia muscular, pois é necessário estímulo
do treinamento (musculação) e ambiente hormonal
favorável (testosterona, GH, insulina). De qualquer
forma, dificilmente a proteína vira gordura, pois essa
via não é favorecida bioquimicamente. Nesse tipo de
situação o corpo prefere usar carboidratos e
proteínas como fonte de energia, reduzindo a
queima de gordura e favorecendo seu
armazenamento. Os carboidratos também são
convertidos em ácidos graxos com muito mais
facilidade que as proteínas, num processo
conhecido como lipogênese.
O excesso de proteína na dieta tem um custo
energético maior para o organismo do que os
carboidratos e lipídios. O corpo sintetiza e degrada
proteínas o tempo todo (turnover de proteínas) e o
balanço energético é determinante para decidir
como o corpo irá usar as proteínas.
07. Compreender a importância dos aminoácidos na
formação de compostos nitrogenados.
Uma parte da amônia oriunda da
desaminação dos aminoácidos é usada para a
formação de compostos nitrogenados
biologicamente úteis e o restante precisa ser
convertido a uma forma menos tóxica para ser
excretado. Em geral, a amônia é convertida em ureia
ou ácido úrico no fígado e só uma pequena parte
pode ser coletada pelos rins. Mas quando o
organismo está em acidose metabólica, os rins
aumentam a captação de glutamina que está
transportando amônia dos tecidos para o fígado,
nestes casos a amônia liberada ai pela ação da
glutaminase e glutamato desidrogenase não é
levada até o fígado ou convertido em ureia, e sim é
diretamente excretada na urina.
Todos os animais excretam uma pequena
porção dos compostos nitrogenados na forma de
amônia. No entanto, a excreção nesse caso se dá na
forma de amônio (NH4 + ), ou seja, a molécula de
amônia (NH3) precisa ganhar mais um hidrogênio e
passar a amônio para poder ser 6 excretada. Esse
mecanismo, se utilizado para excretar toda a amônia
produzida pelo organismo, levaria a um processo de
alcalose metabólica. O destino da amônia produzida
pelas diferentes reações de desaminação varia com
o tipo de animal e seu habitat. Como a amônia é
altamente tóxica, os tecidos animais são equipados
com diferentes mecanismos para converter amônia
em substâncias atóxicas ou para posterior
utilização no anabolismo pelo animal ou excreção.
Os meios mais importantes para a excreção
do excesso de nitrogênio são: formação e excreção
de ureia em vertebrados terrestres (ureotélicos);
síntese de ácido úrico em aves e répteis que vivem
no solo (uricotélicos) e eliminação direta em animais
aquáticos (amonotélicos).
08. Entender o metabolismo da bilirrubina e os
diferentes tipos de icterícia.
METABOLISMO DAS BILIRRUBINAS:
A bilirrubina, principal componente dos pigmentos
biliares, é o produto do catabolismo da
hemoglobina e outras hemoproteínas, após a
destruição normal ou patológica das hemáceas.
Quando os eritrócitos chegam ao fim dos seus 120
dias e se tornam muito frágeis para permanecerem
na circulação sanguínea, suas membranas se
rompem e a hemoglobina liberada é fagocitada por
macrófagos teciduais ou sistema reticulo endotelial
(S.R.E.) em todo organismo. A hemoglobina é
inicialmente desdobrada em globina e heme, e o
anel heme é aberto, produzindo ferro livre, que é
transportado pela transferrina e uma cadeia linear
de quatro núcleos pirrólicos, que constitui o
substrato a partir do qual será formada, a
bilirrubina (heme). A primeira substância formada é
a biliverdina, que é rapidamente reduzida a
bilirrubina livre, que é liberada gradualmente no
plasma pelos macrófagos. A bilirrubina livre
combina-se imediatamente com a albumina
plasmática e, nesta combinação, é transportada
para o sangue e líquidos intersticiais. Mesmo
quando ligado à proteína plasmática, esta
bilirrubina é ainda denominada bilirrubina livre.
Dentro de poucas horas, a bilirrubina livre é
absorvida através da membrana celular hepática e
ao passar para o interior das células hepáticas, é
liberada da albumina plasmática e, pouco depois,
cerca de 80%, são conjugados com ácido glicurônico
para formar glicuronídeo de bilirrubina, enquanto
cerca de 10% são conjugados com sulfato, formando
sulfato de bilirrubina, e os 10% restantes, são
conjugados com numerosas outras substâncias e
desta forma são excretadas dos hepatócitos por um
processo de transporte ativo nos canalículos,
biliares e em seguida, no intestino. Se no intestino a
bilirrubina voltar a ficar livre, sofre uma redução por
enzimas da flora bacteriana, tornando-se
estercobilinogênio. Este é oxidado pelo oxigênio
atmosférico, convertendo-se a estercobilina, que da
cor às fezes, por ser muito solúvel em água, uma
parte do estercobilinogênio é reabsorvido e
eliminado na urina. Van den Bergh, em 1916,
empregou a reação descrita por Ehrlich (bilirrubina
+ diazo - reagente = cor púrpura) para determinar a
bilirrubina plasmática, tendo observado dois tipos
de diazorreação: reação direta, em solução aquosa,
que corresponde à bilirrubina conjugada ao acido
glicurônico; e a indireta, após acréscimo de álcool,
corresponde à bilirrubina não conjugada, insolúvel
em água. Malloy e Evelyn, em 1937, propuseram o uso
de metanol a 50% para dosagem de bilirrubina com
o calorímetro fotoelétrico. Atualmente a maioria dos
laboratórios adota esse método. Somente a forma
conjugada de bilirrubina, que é solúvel em água, é
eliminada pelo fígado e rins. Como consequência
tem varias ocorrências fisiopatológicas de
considerável importância clínica: na insuficiência de
glicuroniltransferase ocorre hiperbilirrubinemia
porque a bilirrubina indireta não se transforma em
direta; icterícia por hiper-hemólise não há
eliminação urinária de bilirrubina (urina clara)
porque nesses casos, o pigmento retido no sangue é
de tipo indireto; nas icterícias causadas por lesão
hepatocelular ou hepatocanalicular, bem como na
obstrução biliar externa, está presente a eliminação
urinária de bilirrubina (urina escura), já que o
pigmento retido é do tipo direto.
ICTERÍCIA
A icterícia é uma patologia que causa a cor
amarela da pele, dos tecidos e dos fluidos expelidos
pelo organismo, destacando-se com mais frequência
na pele ou nas partes brancas da vista. A cor
amarela é causada pela acumulação de bilirrubina
no sangue, isto é, um pigmento libertado no sangue
quando os glóbulos vermelhos se degradam.
● Icterícia fisiológica: ocorre como uma
resposta à capacidade limitada do bebê para
eliminar a bilirrubina nos primeiros dias de vida.
● Icterícia do leite materno: ocorre em bebês
amamentados, devido à baixa ingestão de calorias
ou desidratação.
● Icterícia de hemólise: ocorre devido a
doença hemolítica do recém-nascido, quando
apresenta elevada contagem de células vermelhas
no sangue ou sangramento.
● Icterícia relacionada com a função
hepática inadequada: ocorre devido a infecção ou
outros fatores.
● A icterícia hemolítica ou pré hepáticas
ocorre por uma destruição excessiva de eritrócitos,
resultando num aumento do complexo
bilirrubina-albumina no sangue, excedendo a
capacidadeexcretora do fígado.
● A icterícia tóxico-infecciosas ou
hepato-celulares, é o tipo em que há lesão da célula
hepática e também certo grau de obstrução dos
canalículos biliares
● A icterícia obstrutiva ou pós-hepática
caracteriza-se por uma obstrução pós hepática,
impedindo o fluxo normal da bile. Retida em
qualquer local nas vias biliares, grande parte dela é
reabsorvida na corrente sanguínea.
09. Compreender como os esteroides, anabolizantes
e suplementos utilizados para a mudança da
imagem corporal pode trazer consequências para o
organismo.
Os esteróides anabolizantes são substâncias
sintéticas, similares à testosterona, que podem ser
utilizadas por administração oral ou injetável. Estas
substâncias podem atuar diretamente em receptores
específicos, sendo que, uma vez na circulação, elas
são transportadas pela corrente sanguínea como
mensageiros, na forma livre ou combinada às
moléculas transportadoras, mas somente na sua
forma livre difundem-se diretamente através da
membrana plasmática de células-alvo ligando-se a
receptores protéicos intracelulares. Este processo de
entrada na célula, por si só, gera maior produção de
AMPc (Adenosina monofosfato cíclico), aumentando
o metabolismo celular. Dentro da célula (citoplasma),
a molécula de esteróide ligada ao receptor
androgênico específico migra para o núcleo celular,
onde inicia o processo de transcrição gênica e,
conseqüentemente, de transdução protéica, a qual
modula as ações celulares dependentes de
andrógeno.
Os EAAs são substâncias sintéticas que
promovem o crescimento do tecido muscular
esquelético, fator esse chamado de efeito anabólico.
Outro fator, chamado de efeito androgênico, é o
responsável pelo desenvolvimento das
características sexuais masculinas. Os EAAs
convertem um balanço nitrogenado negativo para
positivo, através de uma melhor utilização da
proteína ingerida e do aumento da retenção de
nitrogênio, além de induzir a síntese proteica nas
células musculares.
Efeitos desejáveis: Dentre os efeitos positivos
podem ser citados o ganho de peso, promover o
aumento de massa magra, força muscular e taxa de
recuperação acelerada após treinamento
extenuante testosterona e seus derivados podem
causar uma série de efeitos colaterais nos sistemas
cardiovascular, endócrino, reprodutivo, hepático e
dermatológico, além de alterações no metabolismo.
Os efeitos são extremamente preocupantes e
se relacionam à diminuição nos níveis de colesterol
HDL, falha hepática, infarto do miocárdio, arritmias,
desenvolvimento de certos tipos de câncer e morte
súbita também foram relatados, desenvolvimento
das características sexuais secundárias masculinas
e a maturação dos órgãos reprodutores masculinos
(crescimento do pênis e do escroto; aparecimento de
pêlos púbicos, axilares e de barba; crescimento da
laringe e espessamento das cordas vocais,
resultando numa voz de timbre baixo; maior ativação
das glândulas sebáceas e espessamento da pele;
alterações psicológicas e comportamentais)
10. Explicar balanço nitrogenado.
Indivíduos adultos saudáveis estão em balanço de
nitrogênio; em outras palavras, a quantidade de
nitrogênio excretada a cada dia (principalmente na
urina) é igual a quantidade consumida
(principalmente como proteínas da dieta). O balanço
nitrogenado negativo ocorre quando a quantidade
de nitrogênio excretada é maior do que a
quantidade consumida, e o balanço nitrogenado
positivo ocorre quando a quanti- dade excretada é
menor do que a consumida
O balanço nitrogenado pode ser uma ferramenta
útil para determinar a quantidade de proteína que
um indivíduo deve consumir para manter o
equilíbrio de nitrogênio neutro ou positivo,
dependendo dos objetivos nutricionais.
O balanço nitrogenado representa a
diferença entre a quantidade de nitrogênio
consumida por dia e a quantidade de nitrogênio
excretada por dia. Se o balanço de nitrogênio é
positivo, a proteína presente no corpo está em um
estado anabólico. Isso poderia ser um indicativo de
que o indivíduo possa estar produzindo mais massa
muscular, embora não seja necessariamente
obrigatório que isso aconteça. Já se o balanço é
negativo, a pessoa está em um estado catabólico, o
que pode sugerir que seu organismo esteja usando
as próprias reservas de proteínas para sobreviver,
uma situação que acontece decorrente de inanição
(em pacientes hospitalizados, por exemplo) ou
quando a ingestão de proteína está abaixo do
necessário. Vale lembrar que o resultado negativo
também pode significar um excesso de perda de
proteínas.