metabolismo de proteínas e Aminoácidos

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Bioquímica 2
Área II
Digestão das proteínas e Metabolismo dos
aminoácidos
Funções dos aminoácidos:
Síntese de proteínas
Metabólitos energéticos
Precursores para síntese de outras moléculas
nitrogenadas ex.: neurotransmissores Tirosina e
outros compostos nitrogenados como dopamina,
triptofano precursor da serotonia, glutamato
produz gaba;
Lig peptídica: lig covalente que libera água e os
aminoácidos se unem por um ácido carboxílico e
grupamento amina.
SÍNTESE DOS AMINOÁCIDOS
- vias de sínteses (essenciais e não essenciais)
precursores: intermediários da glicólise ciclo de krebs
e via das pentoses são os pontos de partida para a
síntese dos aminoácidos;
a entrada de nitrogênio vai ser principalmente pelo
glutamato
aminoácido não é armazenado, é oxidado, formando
acetil-coa
Aminoácidos podem ser oxidados em sua parte carbonada,
só que antes deve ser eliminado o grupo amino,
Jejum ou diabetes: proteínas são degradadas como fonte
de energia;; Oxidação não é completa, gera acetil coa ou
intermediarios do ciclo de krebs que vao para
gliconeogenese e cetogenese ocorrendo síntese de corpos
cetônicos ou glicose.
amin. vem de dieta (aqueles que não são sintetizados em
proteínas ou em outros compostos nitrogenados) são
oxidados. Renovação proteica: síntese e degradação
normais de proteínas celulares: via endógena.
quando oxidado gera acetil coa que irá formar ácidos
graxos
Precursores em comum como ribose 5 fosfasto, alfa
cetoglutarato…
DIGESTÃO DE PROTEÍNAS:
LOCAIS: estômago, intestino e pâncreas
● enzimas são produzidas no estômago e
pâncreas como zimogênios (enzimas
digestivas que ficam em sua forma não ativa
-precursores inativos- para proteção
celular, sendo ativadas ou clivados em uma
ligação específica (clivagem proteolítica)
tornando assim a molécula ativa. Ex.:
cascata de coagulação sanguínea, ativação
de enzimas digestivas e ativação hormonal
(insulina). Limitação proteolítica:
mecanismo de regulação enzimática
irreversível.
1. Estômago: logo que chega o alimento no
estômago a mucosa gaástrica produz o
hormônio gastrina que estimula a secreção
de HCL pelas células parietais e
pepsinogenio (zimogênio da pepsina) pelas
células principais. O pepsinogenio é
convertido em pepsina ativa por meio da
clivagem autocatalisada (pH baixo). pH
baixo favorece que as proteases realizem
proteólise (quebra das ligações peptídicas)
2. Intestino: A Secretina estimula a produção de
bicarbonato pelo pâncreas que irá neutralizar o pH
do bolo alimentar. Colecistocinina estimula a
parte exócrina do pâncreas a liberação o suco
pancreático, lá no intestino chegará então
tripsinogênio (ativado por uma enzima intestinal
formando tripsina que irá ativar outras moléculas
de tripsinogênio e outras enzimas que estão em
formato de zimogênio), quimiotripsinogênio e pró
carboxipeptidases em seu formato de zimogênios. As
enzimas ativadas degradam as proteínas em
aminoácidos que são absorvidos pelo sangue e
seguem para as vias metabólicas ou sintéticas.
Ex. patogênico: pancreatite aguda: ativação
precoce de enzimas digestivas no pâncreas
que vai detonando as células pancreáticas
● Proteínas intracelulares: necessidade de degradar
proteínas envelhecidas via degradação
endógena (proteossomos ou lisossomos)
Proteossomos: Ubiquitina degrada proteínas
de meia vida curta ou defeituosas.
Lisossomos: proteínas de meia vida mais
longas e endocitadas.
CATABOLISMO
Gasta energia para detoxificar o grupamento
amino.
Quando ocorre ? renovação proteica, jejum e
aminoácidos em excesso
Catabolismo da parte carbonada dos aminoácidos:
jejum prolongado: síntese de corpos cetônicos,
ou glicose.
aminoácidos degradados em acetil-coa:
cetogênese; intermediários de ciclo de krebs são
glicogênicos.
dieta: digeridas, alguns aminoácidos vão para
corrente sanguínea, e logo são digeridos. são
usados para síntese de proteínas ou de outros
compostos nitrogenados
Excesso de amin são degradados e não há
armazenamento de amin como fonte de energia
futura.
Amônia para ser oxidada precisa ser eliminada do
nosso organismo por detoxificação
-DETOXIFICAÇÃO:
amônia: excretada em forma de composto
nitrogenado, ureia,pelos rins.
cadeia carbonada: oxidado e usada como fonte de
energia (corpos cetônicos ou glicose, sendo o
momento que vai definir o que vai ocorrer)
Maior degradação de proteínas: aumento da
proliferação celular, resposta imunológica alta
equilíbrio nitrogenado: ingesta= excreção
balanço nitrogenado positivo: ingesta maior que
excreção (crescimento, gestação e lactação)
balanço nitrogenado negativo: excreção maior que
a ingesta (jejum prolongado e dietas pobres em
proteínas)
Destino metabólico dos grupos aminos:
1. transaminação: Remoção dos grupos amino
promovida por enzimas chamadas
aminotransferases ou transaminases (tem
como coenzima o piridoxal fosfato) e doação
desse grupamento amino para o
alfa-cetoglutarato e gerar glutamato. E
aquele aminoácido que foi desaminado irá
formar o seu alfa- cetoácido (alanina
desanimada vira piruvato, aspartato vira
oxalacetato). Reações reversíveis.
Resumindo: as transaminases coletam
grupamento amino pela forma de glutamato.
Piridoxal fosfato importante cofator nas
reações de transaminação.
2. Desaminação oxidativa: fígado- nas mitocôndrias dos
hepatócitos e ação da enzima Glutamato
desidrogenase, o glutamato é oxidado e
desaminado a alfa-cetoglutarato e esse
grupamento amônio entra no ciclo da uréia.
3. ciclo da uréia:
Antes de começar o ciclo: na mitocôndria o
grupamento amino que veio da desaminação
oxidativa do glutamato, irá reagir com
bicarbonato, vai usar atp, enzima catalisadora:
carbamoil fosfato sintase e forma carbamoil
fosfato que irá começar o ciclo da ureia, etapa
REGULATÓRIA, é regulador alostérico. Porém,
precisa de uma reação paralela para ser formado
(acetil-coa + glutamato = regulador alostérico
positivo da produção de carbamoil fosfato
sintase)
Mais glutamato, mais renovação proteica, mais
ciclo da uréia.
Mitocôndria: Carbamoil fosfato + ornitina=
citrulina (ornitina e citrulina são aminoácidos
não proteicos que tem a função de seres
intermediários metabólicos.
Citoplasma: Citrulina gasta ATP, ganha um
grupamento amonia que é tirado do aspartato
e forma o argininosuccinato, degradado em
fumarato e arginina. Arginina é
hidrolisada, formando uréia e ornitina que
irá entrar novamente no ciclo uréia pela
mitocôndria;
Transporte de amônia para o fígado:
ALANINA:
CICLO DA GLICOSE ALANINA que ocorre no músculo
quando o músculo está em exercício:
No sangue o glutamato não está em maior
concentração, sendo assim o grupamento amino é
transportado pela glutamina e alanina. Lá no
músculo o grupamento amino presente no
glutamato, formado pelo catabolismo dos
aminoácidos, vai ser usado para converter o
piruvato em alanina. A alanina sai do músculo e
leva o grupamento amino para o fígado, lá recebe
o grupamento amino do alfa-cetoglutamato,
formando glutamato e piruvato (usado na
gliconeogênese para gerar glicose).
GLUTAMINA:
Tecido extra hepático: Glutamato é convertido
em glutamina (recebe mais um grupamento amonia)
vai para o sangue, chega no fígado onde é
hidrolisada gerando amônia para o ciclo da ureia
e glutamato.
catabolismo das cadeias carbonadas:
ELIMINAMOS O GRUPAMENTO AMINO, E ESTAMOS COM O
ALFA- CETOÁCIDO
jejum prolongado: síntese de corpos cetônicos,
ou glicose.
aminoácidos degradados em acetil-coa:
cetogênese; intermediários de ciclo de krebs são
glicogênicos.
O aminoácido em excesso vai ser oxidado ou usado
para via de síntese. Quando oxidado, pode ter as
seguintes origens: renovação tecidual, dieta, a
condição vai determinar.
Cofatores enzimáticos
Transferência de grupos de 1 carbono
3 cofatores:
tetrahidrofolato,s-adenosilmetionina. grupos
podem ser transferidos em dif estados de
oxidação. Serina transformada em glicina.
tetrahidofolato: acúmulo de homocisteína.
Vias de degradação da serina é ela ser
convertida em glicina;
Fenilalanina hidroxilase- deficiência na
produção dessa enzima. acúmulo de fenilalanina,
diminuição da produção dos compostos formados a
partirda tirosina, desvio para rotas
alternativas que produzem componentes tóxicos. A
formação da tirosina também pode ser afetada.
CICLO DO NITROGÊNIO
Animais obtêm o nitrogenio (amonia) como
aminoácidos, os vegetais podem retirar da
atmosfera (via simbiose) pelas bactérias.
FIXAÇÃO: bactérias fixadoras de nitrogênio,
produzindo amônia;
NITRIFICAÇÃO: Amônia oxidada em nitrito e
nitrato por bactérias do solo.
COMPLEXO DA NITROGENASE- bactérias têm por isso
conseguem fazer a fixação.
Dinitrogenase-redutase: reduz pela transferência
de elétrons.
SÍNTESE DE AMINOÁCIDOS:
Nitrogênio entra na forma de aa no nosso
organismo, principalmente pelo glutamato e
glutamina.
São formados a partir dos intermediários
metabólicos.
essenciais condicionais: são aqueles que, caso
tenhamos o precursor, conseguimos sintetizar.
EX.: tirosina pode ser formada após a ingestão
de fenilalanina. Prolina e glutamina precisam de
glutamato.
INTERMEDIÁRIOS METABÓLICOS PARA SÍNTESE DE AMINOÁCIDOS:
ALFA CETOGLUTARATO-> alfa-cetoácido
glutamato ->
glutamina- prolina - arginina
obs: prolina também pode ser sintetizada através
da arginina;
OXALACETATO-> alfa-cetoácido
aspartato ->
asparagina- metionina- lisina- treonina
PIRUVATO-> alfa-cetoácido
Alanina- valina- leucina- isoleucina
3-FOSFOGLICERATO->
Serina->
glicina- cisteína
RIBOSE 5-FOSFATO->
Histidina (relação com as vias dos nucleotídeos)
+++ complexos: Aa aromáticos:
intermediário em comum: CORISMATO
Principal via de formação de anel aromático.
Vias de síntese reguladas alostericamente:
próprias enzimas iniciais e finais são
responsáveis pela regulação.
Moléculas derivadas de aminoácidos
● Porfirinas:
sintetizadas a partir da reação da glicina e
succinil-coa.
síntese do heme, grupo onde o oxigênio se liga.
-hemoglobinas e citocromos.
Defeitos podem gerar as porfirias, causando um
acúmulo de intermediários tóxicos. Regulação:
concentração do produto heme, o qual serve como
inibidor por retroalimentação dos passos
iniciais da via de síntese.
Produção de hemes, importância: O ferro fica
armazenado no heme como fectina, sendo utilizado
quando necessário, dando origem a biliverdina
que vai ser metabolizada a bilirrubina
(insolúvel). A bilirrubina é metabolizada no
fígado e eliminada na bili pelas fezes. A
bilirrubina é transportada junto à albumina. A
insuficiência hepática ou bloqueio da bile podem
gerar o acúmulo de bilirrubina no sangue,
gerando icterícia, doença que deixa a pele e os
olhos com coloração amarelada.
Regulação: próprio heme.
● CREATINAS:
Sintetizadas a partir da arginina e glicina;
Fonte rápida de ATP para manutenção muscular.
creatina-cinase: creatina em fosfocreatina.
GLUTATIONA:
Sintetizados a partir da ativação do glutamato
por uma molécula de ATP e logo reagindo com a
cisteína.
GamaGlut… Enzima que regula a velocidade de
síntese da glutationa.
tripeptídeo antioxidante endógeno celular
● NEUROTRANSMISSORES:
- produção de serotonina, dopamina,
adrenalina, GABA, glutamato.
Catecolaminas: produzidas a partir da tirosina,
fenilalanina. Dopamina, adrenalina e
noradrenalina. Melatonina, Gaba, Glutamato.
Óxido Nítrico:
Produzido a partir da arginina, pela enzima
óxido nítrico sintase. Vasodilatador e
sinalizador celular, precursor de peróxido
nítrico (reativo).
Metabolismo dos nucleotídeos
Nucleosídeos – açúcar mais base nitrogenada: A,
G, C, U
Nucleotídeos – nucleosídeo mais grupamento
fosfato: ATP, GTP
Purinas x Pirimidinas: adenina, guanina e
uracila, timina, citosina.
nucleotídeos:
ATP: adenosina trifosfato-
Importância dos nucleotídeos:
• Precursores do DNA e do RNA;
• Moléculas altamente energéticas: ATP e GTP;
• Componentes de coenzimas: NAD, FAD,
S-adenosilmetionina, Coenzima A;
• Intermediários biossintéticos ativados:
UDP-glicose, CDP diacilglicerol;
• Mensageiros celulares: cAMP e cGMP.
Síntese de nucleotídeos:
“de novo”: síntese onde vai ser formado o
anel da base hidrogenada, importante a
presença dos precursores metabólicos.
Um aminoácido é precursor importante para
cada tipo de via: a glicina para as purinas,
aspartato para as pirimidinas e Glutamina
como fonte de amina.
O anel purínico é sintetizado já ligado ao
açúcar.
● Síntese do PRPP: vem da via das pentoses
e doa ribose 5- fosfato, precursor da
sintese das purinas.
● Sintese de IMP (inosinato) :
- PRPP recebe grupo amino a glutamina ->
5- fosforribosilamina -> anel purínico
inosinato -aspartato-> adenilato
Regulação da biossíntese das purinas:
Inibição alostérica por retroalimentação
● Síntese das Pirimidinas:
Necessário: carbamoil- fosfato sintetizado no
citosol pela Carbamoil fosfato sintetase II
Carbamoil Fosfato reage com aspartato;Remoção
de água e anel se fecha; Uma vez que orotato
esteja formado, a cadeia lateral de ribose-5-
fosfato é fornecida mais uma vez pelo PRPP.
● Os ribonucleotídeos são precursores dos
desoxirribonucleotídeos:
São formados a partir dos ribonucleotídeos
correspondentes, via redução do C 2’ da
D-ribose formando o 2’-desoxi;
Enzima Ribonucleotídeo redutase;
Substratos: ribonucleotídeos difosfato;
Ex: difosfato de adenosina (ADP) é reduzido
a difosfato de 2’- desoxiadenosina (dADP) e o
GDP é reduzido a dGDP.
Doador de um par de átomos de Hidrogênio:
NADPH;
Os H são transferidos para a tioredoxina,
através da tioredoxina redutase
A tioredoxina reduzida é utilizada pela
ribonucleotídeo redutase para reduzir os
nucleosídeos difosfato (NDP)
A glutaredoxina pode substituir a
tioredoxina nessa função.
Degradação de purinas em ácido úrico e
pirimidinas em amonia, ureia.
● Catabolismo de pirimidina:
Excesso de ácido úrico causa gota;
A gota é uma doença das articulações,
causada pela concentração elevada de ácido
úrico no sangue e nos tecidos;
As articulações tornam-se inflamadas,
doloridas e artríticas;
Os rins também são afetados, pois ácido
úrico em excesso se deposita nos túbulos
renais.
Estudos Dirigidos
Metabolismo dos aminoácidos
1- Quais são os precursores dos aminoácidos?
Os intermediários da glicólise ciclo de krebs e via das
pentoses são os pontos de partida para a síntese dos
aminoácidos.
2- O que acontece com os aminoácidos
ingeridos a mais? Eles são armazenados?
Os aminoácidos não são armazenados, são
utilizados como fonte de energia ou
excretados. Assim que as proteínas chegam ao
estômago, sofrem ação das peptidases, enzimas
que quebram as ligações peptídicas. Logo os
aa são levados pela corrente sanguínea ou
para a síntese de proteínas, compostos
nitrogenados, ou, quando em excesso, oxidados
e transformados em ácidos graxos.
3- Quais as três condições metabólicas em que
ocorre oxidação dos aminoácidos?
Dieta rica em proteínas, jejum ou diabetes e
renovação proteica
4- Quais os locais de digestão das proteínas
da dieta no nosso organismo?
Estômago e intestino.
5- Descreva os destinos metabólicos dos
grupos aminos.
Ou vão para síntese de proteínas e compostos
nitrogenados, ou são excretados em forma de
amônia pelas vias renais.
6-Qual o efeito das reações de Transaminação?
As transaminações coletam o grupamento amino
e formam GLUTAMATO. Cadeia desaminada forma o
alfa cetoácido. Enzima: Aminotransferase;
7-Qual a função do glutamato, no que diz
respeito ao metabolismo do grupamento amino?
O glutamato atua como doador do grupamento
amino para as vias de excreções ou síntese.
8- Em que tecido ocorre a desaminação
oxidativa e consequente produção de amônia?
Na mitocôndria dos hepatócitos.
9- Quais são as formas de transporte de
amônia para o fígado?
Ciclo da alanina (músculos -> fígado) ou
glutamina (extra-hepáticos -> fígado)
10- Onde ocorre o ciclo da ureia? Qual função
deste ciclo?
No citosol e na mitocôndria do fígado,
excretar o grupamento amino na forma de
uréia.
11- Quais os destinos possíveis das cadeias
carbonadas dos aminoácidos?
Jejum: formação corpos cetonicos (Coa’s) ou
glicose (oxalacetato, piruvato e aspartato)
alimentado: Oxidação
12- Os humanos conseguem sintetizar todos os
aminoácidos?
Não, somente os não essenciais ou
condicionais.
13- Qual a diferença entre aminoácidos
essenciaise não-essenciais?
Os não essenciais nós conseguimos sintetizar,
já os essenciais nós não conseguimos
sintetizar, por isso devemos ingeri-los.
14 - Quem são os organismos capazes de fixar
nitrogênio?
Bactérias fixadoras de nitrogênio,
procariotos.
15 – Porque a simbiose entre algumas plantas
e bactérias é importante no ciclo do
nitrogênio?
Pois plantas e bactérias conseguem reduzir
nitrato à nitrito, a partir dessa relação é
que nós conseguimos adquirir nitrogênio na
forma de amônia.
16- Qual a importância da proteólise
limitada na digestão?
A proteólise é um mecanismo de proteção do
nosso organismo para que não haja a
degradação de células ricas em proteínas,
como ocorre na pancreatite aguda. Sendo
assim, os zimogênios, enzimas na sua forma
inativa, só podem ser ativadas no momento da
degradação proteica. Regulação irreversível.
17- Explique o ciclo glicose-alanina que
ocorre no metabolismo muscular com
participação do tecido hepático.
ALANINA:
CICLO DA GLICOSE ALANINA que ocorre no músculo
quando o músculo está em exercício:
● Obs: No sangue o glutamato não está em
maior concentração, sendo assim o
grupamento amino é transportado pela
glutamina e alanina.
Lá no músculo o grupamento amino presente no
glutamato, formado pelo catabolismo dos
aminoácidos, vai ser usado para converter o
piruvato em alanina. A alanina sai do músculo e
leva o grupamento amino para o fígado,
lá recebe o grup. amino do alfa-cetoglutamato,
formando glutamato e piruvato (usado na
gliconeogênese para gerar glicose).
GLUTAMINA:
Tecido extra hepático: Glutamato é convertido em
glutamina (recebe mais um grupamento amonia) vai
para o sangue, chega no fígado onde é hidrolisada
gerando amônia para o ciclo da ureia e glutamato.
18- No jejum, quais os principais destinos
das cadeias carbonadas dos aminoácidos?
Formam intermediários do ciclo de krebs, que
gera glicose (gliconeogênese) ou corpos
cetônicos (cetogênese).
19 – Qual metabolismo está afetado na
fenilcetonúria?
Fenilalanina hidroxilase enzima com defeito gera
o acúmulo de fenilalanina e consequentemente dos
20 – Explique a importância dos cofatores
enzimáticos no metabolismo dos aminoácidos.
Atua na regulação da atividade catalítica.
21 – De que maneira os animais obtêm
nitrogênio?
Os animais obtêm nitrogênio pelos alimentos,
uma vez que somente bactérias conseguem fixar
o nitrogenio do ar e plantas reduzir o
nitrato em nitrito, para assim produzir
amonia.
1- Cite outras moléculas além de proteínas
que também são sintetizadas a partir de
aminoácidos.
Neurotransmissores, creatina, porferias e
óxido nítrico.
2- Qual a importância clínica das profirias?
Carregam ferro e são importantes para a
sintese do heme. Defeitos causam o acumulo de
intermediários toxicos.
3- Qual a origem da bilirrubina?
Da degradação da molécula do heme, 1° biliverdina
→ 2° bilirrubina
4- Qual órgão está envolvido com o
metabolismo da bilirrubina? Fígado
5- Qual sinal clínico de que está havendo
algum problema com o metabolismo da
bilirrubina?
Insuficiência hepática ou bloqueio da bile
determina o extravasamento da bilirrubina
causando icterícia.
6- Qual o papel da creatina no musculo
esquelético?
Fonte de energia ATP, de maneira rápida.
Manutenção energetica.
7- Explique o sistema da glutationa.
A glutationa atua como oxidante nas espécies
reativas de oxigênio na cadeia transportadora
de elétrons.
8- Cite neurotransmissores e os seus
respectivos aminoácidos precursores de
síntese.
Adrenalina (aventura): Tirosina;
• GABA (epilepsia): Glutamato;
• Histamina (sistema imune) : Histidina;
• Serotonina (depressão): Triptofano.
9- Qual a importância dos nucleotídeos?
Precursores do DNA e do RNA;
• Moléculas altamente energéticas: ATP e GTP;
• Componentes de coenzimas: NAD, FAD,
S-adenosilmetionina, Coenzima A;
• Intermediários biossintéticos ativados:
UDP-glicose, CDP diacilglicerol;
• Mensageiros celulares: cAMP e cGMP.
10-Como pode se dar a síntese dos
nucleotídeos?
11-Qual a principal fonte de amina para a
via de síntese dos nucleotídeos?
GLUTAMINA
12-Qual o precursor para síntese de PRPP? Em
que via se forma esse precursor?
Ribose - fosfato, via das pentoses
13- Cite a importância do carbamoil-fosfato e
do PRPP.
Síntese de pirimidas e PRPP purinas
14-Quais enzimas fazem parte do complexo
multienzimático CAD? Em que via de síntese
esse complexo está presente?
Carnamoil fosfato sintetase, aspartato
transcarbamoila, dihidropotassio. Síntese de
novo das pirimidinas.
15-Quem é o doador de ribose-5-fosfato na
via de síntese das pirimidinas?
PRPP
16-Qual a função da enzima Ribonucleotídeo
redutase?
Catalisar a etapa limitante dos desoxirribonucleotideos.
17-Quais são os produtos da degradação de
purinas e pirimidinas?
Purinas: Ácido úrico; Pirimidinas: Uréia.
18-Qual o papel da alantoína?
Facilitar a degradação do ácido úrico.
19- Qual o efeito do medicamento alopurinol?
Inibe axantina oxidase(produção deac úrico) a
partir do percursor hipoxantina. Interromper
a produção deac úrico.
20- Qual destino da amônia produzida na
degradação das pirimidinas?
Ciclo da uréia.