Estudo dirigido - Metabolismo de nucleotídeos

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Disciplina: Bioquímica metabólica
Discente: Milena Siqueira Santos
4° período de Enfermagem - 2022.2
Estudo dirigido
1- Definir nucleosídeos e nucleotídeos.
São unidades monoméricas que compõem os ácidos nucléicos estando na composição do
DNA e do RNA.
Nucleosídeos - É formado pela base nitrogenada púrica ou pirimídica, açúcar pentose que
pode estar na forma de ribose ou desoxirribose e diferente do nucleotídeo, não possui o
grupamento fosfato.
Nucleotídeos - São moléculas formadas por 1 grupamento fosfato, 1 pentose (açúcar com 5
carbonos que pode estar na forma de ribose ou desoxirribose) e 1 base nitrogenada - seja
púrica ou pirimídica.
2- Identificar as funções dos nucleotídeos.
Além de estar na composição do DNA e do RNA, eles possuem as seguintes funções: atua
como transportadores intermediários ativados na cadeia transportadora de elétrons, estão
atuando nas proteínas e na proliferação celular, são utilizados na produção de coenzimas -
CoA, FAD, NAD, NADP; também como sinalizadores celulares: AMPc, AMP e ADP; atua
ainda no fornecimento de energia em forma de ATP e GTP.
3- Identificar as principais bases nitrogenadas.
As bases nitrogenadas são classificadas em purinas ou pirimidinas sendo as purínicas:
adenina e guanina e as pirimídicas: citosina, uracila e timina.
As purinas são estruturas de dois anéis sendo um hexagonal e outro pentagonal, os anéis são
formados por carbono e nitrogênio obtendo dois tipos de bases nitrogenadas. Já as
pirimidinas só possuem um anel hexagonal de carbono e de nitrogênio e possuem três tipos
de bases nitrogenadas.
No RNA: Açúcar (pentose) - Ribose; Bases púricas: adenina e guanina; Bases pirimídicas:
citosina e uracila.
No DNA: Açúcar (pentose) - Desoxirribose; Bases púricas: adenina e guanina; Bases
pirimídicas: citosina e timina.
Púricas: heterociclo aromático bicíclico, contendo um anel de 5, como também de 6
membros, são eles: Adenina (6-aminopurina), Guanina (2-amino-6-oxipurina).
Pirimídicas: heterociclo aromático de seis componentes com átomos de hidrogênio nas
posições 1 e 3: citosina (2-oxi-4-aminopirimidina), uracila (2,4-dioxipirimidina), timina
(2,4-dioxi-5-melpirimidina.
4- Descrever a digestão dos ácidos nucléicos.
O DNA e o RNA provenientes da dieta quando chegam no estômago serão desnaturados pelo
PH ácido estomacal e quando se encontram a nível de intestino delgado, entram em contato
com a enzima desoxirribonuclease pancreática (que age no DNA). Ela e a ribonuclease (que
age no RNA) pancreática fazem com que o DNA e o RNA sejam convertidos a
oligonucleotídeos. Os oligonucleotídeos posteriormente sofrem ação do suco pancreático
através da ação das enzimas fosfodiesterases pancreáticas que irá fazer com que eles sejam
convertidos em: DNA -> mono desoxirribonucleotídeos e RNA -> monorribonucleotídeos.
Após isso, sofrerão ação das enzimas mononucleosidades/monofosfatases intestinais que irá
converter essas moléculas em: DNA -> desoxirribonucleosídeos e RNA -> ribonucleosídeos
perdendo seu grupamento fosfato.
Concomitante a essas reações, também estará sendo produzido pirimidina nucleosídeos e
purina nucleosídeos.
As pirimidinas nucleosídeos vão passar pela ação enzimática da pirimidina nucleosidase que
vai realizar uma ação de hidrólise e vai promover a liberação de pirimidinas e deoxirribose
quando é quebrada por uma molécula que veio do DNA ou D-ribose que é quebrada por uma
molécula que veio do RNA.
Já as purinas nucleosídeos vão passar pela ação enzimática da purina nucleosidase que vai
utilizar o fosfato inorgânico que vai ser complexado aos açúcares para poder favorecer o
processo de quebra da molécula e promover a liberação de purinas e desoxirribose 1-P se
advir da molécula do DNA e d-ribose 1-P se advir da molécula que é o RNA.
A maior parte das bases púricas e pirimídicas vão ficar sempre sendo catabolizadas e
excretadas e alguns fosfatos, açúcares e adenina vão poder ser reutilizados no processo de
formação de novos ácidos nucleicos.
5- Identificar como ocorre a síntese de novo de purinas.
São 10 reações metabólicas com necessidade de quebra de ATP para obtenção do composto
inosina 5’-monofosfato (IMP)
1. Síntese de PRPP
● A PRPP é o substrato para a síntese de purinas.
● A ribose-5-fosfato é convertida em PRPP, com fosfatos provenientes do ATP (reação
que produz AMP).
● Enzima: PRPP sintetase/ribose fosfato pirofosfocinase
2. Formação de 5-fosforribosilamina (PRA, pela sigla em inglês)
● PRPP + glutamina → PRA
● O grupo pirofosfato do PRPP é libertado nesta reação.
● Etapa limitante da taxa de síntese
● Enzima: amidofosforibosiltransferase
● A enzima é inibida por:
○ AMP
○ Monofosfato de guanosina (GMP, pela sigla em inglês)
○ Monofosfato de inosina (IMP, pela sigla em inglês)
3. Conversão de 5-fosforibosilamina em ribonucleotídeo de glicinamida
(GAR, pela sigla em inglês)
● As etapas subsequentes são complementos para formar um anel de 5 ou 6 membros.
● A glicina é adicionada ao PRA para formar GAR.
● A glicina contribui com o C4, C5 e N7.
● Enzima: GAR sintetase (GARS)/fosforribosilamina glicina ligase
4. Formilação de GAR em ribonucleotídeo de formilglicinamida (FGAR, pela
sigla em inglês)
● O formiltetrahidrofolato formila o grupo amina do GAR para formar FGAR,
contribuindo com o C8 da purina.
● Enzima: GAR transformilase/fosforribosil glicinamida formiltransferase
5. Conversão da FGAR em ribonucleotídeo de formilglicinamidina (FGAM,
pela sigla em inglês)
● Nesta reação, dependente da adenosina trifosfato (ATP, pela sigla em inglês), a
glutamina doa o N3, formando FGAM.
● Enzima: FGAM sintetase / fosforribosil formil glicinamida sintase
6. Formação do anel imidazol da purina
● Esta é uma reação dependente de ATP que conduz à formação e fecho do anel
purínico.
● O ribonucleotídeo 5-aminoimidazol (AIR, pela sigla em inglês) é formado a partir
desta reação.
● Enzima: AIR sintetase/fosforribosil formil glicinamida ciclo-ligase
7. Carboxilação de AIR
● Esta é uma carboxilação do AIR, dependente de ATP, para formar o
carboxiaminoimidazol ribonucleotídeo (CAIR), na presença de bicarbonato
● O C6 da purina é uma contribuição do bicarbonato.
● Enzima: AIR carboxilase/N5-CAIR sintase
8. Formação de ribonucleotídeo 5-aminoimidazol-4-(N-succinilcarboxamida)
(SAICAR, pela sigla em inglês)
● A adição de aspartato forma uma ligação amida com o C6, para formar SAICAR.
● O N1 da purina é fornecido pelo aspartato.
● Enzima: SAICAR sintetase/N5-carboxiaminoimidazol ribonucleotídeo mutase
9. Eliminação do fumarato
● O ribonucleotídeo 5-aminoimidazol-4-carboxamida (AICAR, pela sigla em inglês) é
formado pela clivagem do grupo fumarato.
● Enzima: Adenilosuccinato liase/5-fosforribosil-4-(N-succinil
carboxamida)-5-aminoimidazol liase
10. Formilação para formar ribonucleotídeo
5-formaminoimidazol-4-carboxamida (FAICAR, pela sigla em inglês)
● A formilação ocorre por reação entre o grupo amina do AICAR e o N10-formil
tetrahidrofolato para formar FAICAR.
● O C2 do anel de purina é uma contribuição do N10-formil tetrahidrofolato.
● Enzima: AICAR transformilase
Ciclização para formar IMP
● O monofosfato de inosina é formado pelo fecho enzimático do anel maior do
FAICAR, com a libertação de água.
● O monofosfato de inosina é o precursor do AMP e do GMP.
● Enzima: IMP ciclohidrolase
6- Identificar as vias de salvamento das purinas.
São reações importantes em tecidos extra-hepáticos, ocorrem com o catabolismo de ácidos
nucléicos e dietas produzem bases livres, podem ocorrer junto a síntese de novo das purinas.
Ocorrem quando há transferência de base livre a fosforribosilpirofosforilase (PRPP) através
das enzimas HGPRT (Hipoxantina-guanina fosforribosil transferase) e AFRT (Adenina
fosforribosil transferase).
São 3 vias:
1. Conversão da Hipoxantina para IMP através da HGPRT que vai transferir para a base
livre da PRPP
2. Conversão da Guanina em GMP através da HGPRT que vai transferir para a base livre
da PRPP
3. Conversão da Adenina para AMP através da AFRT que vai transferir para a base livre
da PRPP
7- Reconhecera importância da ribonucleotídeo redutase na síntese de
desoxirribonucleotídeos.
Através das reações enzimáticas de fosforilação, nucleosídeos monofosfatados são
convertidos em seus derivados trifosfatados. Os ribonucleotídeos são convertidos em
desoxirribonucleotídeos pela ribonucleotídeo-redutase, enzima com características
mecanísticas e reguladoras. Esse processo é essencial para a síntese de DNA.
8- Destacar a importância da ribose 5-fosfato para a síntese de novo de purinas.
Para que haja a síntese precisa da molécula ribose-5P que vai atuar como esqueleto essencial
para a montagem do nucleotídeo. Ela por sua vez vem do metabolismo dos carboidratos da
via das pentoses fosfato que promove a produção de NADPH e ribose-5P.
Para a Ribose-5P ser utilizada como estrutura essencial para a montagem de nucleotídeos ela
precisa ser ativada para poder dar start no processo de biossíntese do nucleotídeo púrico.
Ribose-5P + ATP sofre ação do PRPP (fosforribosilpirofosforilase) que adiciona um
grupamento pirofosfato no carbono 1 do açúcar da Ribose-5P formando o composto
5-fosforribosil 1-pirofosfato que vai ser o composto ativo usado para a formação do
nucleotídeo de purina.
9- Identificar o IMP como precursor dos outros nucleotídeos púricos.
A Inosina monofosfato (IMP) é o primeiro ribonucleotídeo formado na via “de novo”, é o
precursor comum para a síntese de Adenosina Monofosfato (AMP) e Guanosida Monofosfaro
(GMP).
10- Reconhecer o processo de regulação enzimática da síntese de purinas.
A síntese de IMP, ATP e GTP é regulada para controlar a quantidade de nucleotídeos
de purina produzidos.
● A enzima PRPP sintetase (etapa 1) é inibida pelo ADP e pelo GDP.
● A enzima amidofosforibosiltransferase (etapa 2) é inibida pelo: AMP, GMP e
IMP
● A enzima adenilosuccinato sintetase (síntese de AMP) é inibida pelo AMP.
● A enzima IMP desidrogenase (na síntese de GMP) é inibida pelo GMP.
● Fatores externos que afetam a síntese de purinas incluem análogos das
purinas:
○ Tiopurinas (inibem a síntese de novo de purinas)
■ 6-Mercaptopurina (6-MP): agente antineoplásico e
imunossupressor
■ 6-Tioguanina
■ Azatioprina (imunossupressor): sofre redução não enzimática
em 6-MP
○ Fludarabina
○ Cladribina
Além disso, pode ser regulada também pela modulação alostérica do PRPP pois a
concentração de IMP, GMP e AMP vai favorecer a ativação ou inativação da enzima
PRPP.
11- Identificar o composto resultante da degradação de nucleotídeos púricos.
O substrato final será a produção de ácido úrico.
12- Reconhecer a Gota como anomalia resultante do excesso de ácido úrico.
Gota ou hiperuricemia é causada por defeito nas enzimas PRPP (Fosforribosil
pirofosfato) e HGPRT (Hipoxantina guanina fosforribosiltransferase) no qual tem o aumento
da PRPP e/ou diminuição da HGPRT. A natureza do efeito vem devido ao excesso de ácido
úrico no organismo e se manifesta através das articulações inflamadas e dolorosas.
O ácido úrico, o produto final do catabolismo de purinas em humanos, não é
metabolizado e deve ser excretado, quando isso não acontece de forma fisiológica, há uma
concentração elevada de ácido úrico no sangue e na urina, o que pode ocorrer também por
meio de uma superprodução de purina nucleotídeos. Apesar de ser um antioxidante circulante
no organismo, em pH 7,4, está 98% ionizado, logo circula como urato monossódico.Por ter
baixa solubilidade, este sal faz com que o fluido extracelular fique saturado, com
concentrações de urato um pouco acima do limite superior da faixa de referência normal,
cristais de urato monossódico se precipitam a partir desses líquidos corporais supersaturados
e em articulações das extremidades e no tecido renal induzindo uma reação inflamatória
aguda, (artrite) que gera dor, rubor, inchaço e hiperemia no local. Logo, a manifestação
clínica mais óbvia deste processo, é a gota onde além de formar cristais nas cartilagens,
membranas e líquidos sinoviais, pode ser acompanhado por cálculo renal (pedras de urato) e
“tofo” (acúmulo de urato de sódio em tecidos moles). Embora elevado nível de ácido úrico
seja um componente essencial da gota, nem todas as pessoas desenvolvem ela, e fatores
ambientais e genéticos contribuem para a sua patogenia como alimentação excessiva com
cerveja, carnes e molho de tomate, devido a xantina oxidase, que produzirá o excesso de
ácido úrico. A gota pode ser caracterizada em: Gota primária, nos casos onde a causa básica é
desconhecida ou (menos comumente) e a doença é devida a um defeito metabólico congênito
que causa a hiperuricemia. E na gota secundária, a causa da hiperuricemia é conhecida, mas a
gota não é necessariamente a doença clínica principal ou mesmo dominante.