Metabolismo de Proteínas

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VITOR PIVOTTO MT103 
METABOLISMO DAS PROTEÍNAS 
 
1 – EXPLIQUE O METABOLISMO DAS PROTEÍNAS 
DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS 
 As proteínas são grandes demais para serem 
absorvidas diretamente pelo intestino, portanto, devem 
ser hidrolisadas, produzindo di e tripeptídeos, além de 
aminoácidos livres. As enzimas proteolíticas responsáveis 
por degradar as proteínas são produzidas no estômago, 
pâncreas e intestino delgado. 
 DIGESTÃO POR SECREÇÃO GÁSTRICA 
 A digestão das proteínas começa no estômago, 
que secreta: 
 Ácido clorídrico: é secretado pelas células 
parietais e está muito diluído (pH 2 a 3) para hidrolisar 
as proteínas. Tem também função de matar algumas 
bactérias e desnaturar proteínas, tornando-as mais 
suscetíveis à hidrólise por proteases. 
 Pepsina: endopeptidase estável em meio ácido, 
secretada pelas células principais na forma de zimogênio 
inativo (pró-enzima), o pepsinogênio. Zimogênios possuem 
aminoácidos que os impedem de ser cataliticamente 
ativos. Pepsinogênio é ativado produzindo pepsina, seja 
pelo HCl ou de moto autocatalítico por outra molécula de 
pepsina já ativa. Pepsina libera peptídeos e poucos 
aminoácidos livres a partir de proteínas da dieta. 
 DIGESTÃO POR ENZIMAS PANCREÁTICAS 
 Ao entrar no delgado, polipeptídeos produzidos 
no estômago pela pepsina são clivados por proteases 
pancreáticas, resultando em oligopeptídeos e 
aminoácidos. 
 Especificidade: cada uma dessas enzimas possui 
diferente especificidade de acordo com o grupo R do 
aminoácido adjacente à ligação peptídica suscetível. Por 
exemplo, tripsina cliva somente quando grupo carbonila da 
ligação peptídica é fornecido por arginina ou lisina. 
 Liberação de zimogênios: liberação e ativação dos 
pancreáticos é mediada pela secreção de colecistocinina 
e secretina. 
 Ativação dos zimogênios: a enteropeptidase 
converte o zimogênio pancreático tripsinogênio em 
tripsina pela remoção de um hexapeptídeo da extremidade 
-NH2 do tripsinogênio. Depois, tripsina converte outros 
tripsinogênios em tripsina pela clivagem de um número 
limitado de ligações peptídicas específicas. 
Enteropeptidase, desse modo, desencadeia cascata de 
atividades proteolíticas, pois tripsina é ativador comum 
de todos os zimogênios pancreáticos. 
 Em indivíduos com deficiência de secreção 
pancreática, a digestão e absorção de gorduras e 
proteínas é incompleta. Gera aparecimento de proteínas 
e gorduras não digeridas nas fezes. 
ABSORÇÃO DE AMINOÁCIDOS 
 Aminoácidos livres são captados pelos 
enterócitos por um sistema de transporte secundário 
ligado ao Na+ da membrana apical. Já os di e tripeptídeos 
são captados por um sistema de transporte ligado ao H+. 
 Peptídeos são hidrolisados no citosol, produzindo 
aminoácidos, antes de irem para o sistema porta por 
difusão facilitada. Assim, apenas aminoácidos livres são 
encontrados na veia porta pós refeição proteica. Esses 
aminoácidos serão metabolizados pelo fígado ou liberados 
na circulação. 
TRANSPORTE DE PROTEÍNAS PARA MEIO CELULAR 
 Algumas proteínas são importadas para dentro 
das células, exemplos são LDL e transferrina. Existem 
várias vias para esse processo, em uma delas, as 
proteínas se ligam a receptores em invaginações da 
membrana, as depressões revestidas, onde existe 
concentração de receptores endocíticos em relação a 
outras proteínas da superfície celular. 
 
 
 As depressões são revestidas, no lado citosólico, 
por uma rede formada pela proteína clatrina. Essa rede 
aumenta à medida que mais receptores vão sendo 
ocupados pelas proteínas-alvo. 
 Por fim, uma vesícula endocítica completa ainda 
ligada à membrana se solta da membrana plasmática com 
ajuda da dinamina e entra no citoplasma. 
 Clatrina rapidamente é removida por enzimas 
removedoras de revestimento e a vesícula se funde a um 
endossomo. A atividade ATPásica na membrana reduz pH 
do endossomo, facilitando dissociação dos receptores de 
proteínas-alvo. 
REMOÇÃO DE NITROGÊNIO DOS AMINOÁCIDOS 
 A presença do grupo alfa-amino nos aminoácidos 
é o que impede que oxidação deles ocorra. Sua remoção 
é essencial para o catabolismo. 
 TRANSAMINAÇÃO 
 O primeiro passo para o catabolismo de 
aminoácidos á a transferência de seus grupos alfa-amino 
para o alfa-cetoglutarato. 
 Os produtos são um alfa-cetoácido (derivado do 
aminoácido original) e glutamato. Esse glutamato pode ser 
desaminado oxidativamente ou usado como doador de 
grupo amino na síntese de aminoácidos não essenciais. 
 Esse processo é catalisado pela família de 
enzimas aminotransferases. 
 
 Quanto ao equilíbrio, a reação pode ocorrer em 
ambos os sentidos, degradando aminoácidos pela remoção 
do grupo alfa-amino (pós consumo de refeição proteica) 
e sintetizando pela adição de grupos amino a esqueletos 
carbonados de alfa-cetoácidos (suprimento de 
aminoácidos da dieta não supre necessidades de síntese 
das células). 
 DESAMINAÇÃO OXIDATIVA 
 A desaminação pela glutamato-desidrogenase 
resulta na liberação de um grupo amino como amônia livre 
(NH3). Essas reações ocorrem principalmente no fígado e 
rim. Elas fornecem alfa-cetoácidos que podem entrar nas 
vias centrais do metabolismo energético, e amônia, fonte 
de nitrogênio na síntese de ureia. 
 Os grupos amino da maioria dos aminoácidos são 
afunilados na síntese de glutamato por meio da 
transaminação com o alfa-cetoglutarato. O glutamato é 
o único aminoácido que sofre desaminação oxidativa 
rápida, catalisada pela glutamato-desidrogenase. 
 Portanto, a reação de transaminação (grupo 
amino inserido no alfa-cetoglutarato produzindo 
glutamato), com a subsequente desaminação oxidativa 
desse glutamato (regenerando alfa-cetoglutarato), 
fornece uma via pela qual os grupos amino da maioria dos 
aminoácidos podem ser liberados como amônia. 
 O trifosfato de guanosina (GTP) é inibidor 
alostérico da glutamato-desidrogenase, enquanto o ADP é 
ativador dessa enzima. Assim, quando nível energético da 
célula está baixo, a degradação pela enzima está 
aumentada, facilitando a produção de energia a partir 
dos esqueletos carbonados derivados dos aminoácidos. 
 
 
 
 
AMÔNIA 
 TRANSPORTE 
 Dois mecanismos de transportes são usados para 
levar a amônia para o fígado para ser convertida em 
ureia. 
 O primeiro, presente na maioria dos tecidos, usa 
a enzima glutamina-sintetase para combinar amônia (NH3) 
com glutamato e formar glutamina – forma não tóxica 
de transporte de amônia. A glutamina é transportada pelo 
sangue ao fígado, onde é clivada pela glutaminase, 
produzindo glutamato e amônia livre. 
 O segundo mecanismo é usado principalmente pelo 
músculo, envolve a transaminação do piruvato (produto 
final da glicólise aeróbia) para formar alanina. A alanina 
é transportada pelo sangue ao fígado, onde é novamente 
convertida em piruvato por transaminação. Esse piruvato 
pode ser usado na gliconeogênese para gerar glicose que 
será usada no músculo – via glicose-alanina. 
 CICLO DA UREIA 
 A ureia é a principal forma de eliminar os grupos 
amino oriundos de aminoácidos e perfaz cerca de 90% 
dos componentes nitrogenados da urina. 
 Um átomo de nitrogênio da ureia é fornecido pelo 
NH3 livre e o outro é fornecido pelo aspartato. O carbono 
e oxigênio da ureia são derivados do CO2. Ela é produzida 
pelo fígado e transportada pelo sangue até os rins, para 
ser excretada na urina. 
 As duas primeiras reações do ciclo ocorrem na 
mitocôndria, ao passo que as demais enzimas usadas 
estão no citosol. 
 Depois de sair do fígado por difusão, chega aos 
rins pelo sangue, onde é filtrada e excretada na urina. 
Parte dela difunde do sangue para o intestino, onde é 
clivada em CO2 e NH3 pela urease bacteriana. Essa amônia 
é parcialmente perdida nas fezes e parcialmente 
absorvida para o sangue. 
 Insuficiência renal: níveis de ureia no plasma 
aumentam, promovendo maior transferência de ureia do 
sangue para o intestino. A urease intestinal sobre essa 
ureia torna-se uma fonte clinicamente importante de 
amônia, contribuindo para a hiperamonemia observadanesses pacientes. Uso de neomicina reduz bactérias 
intestinais responsáveis pela produção de NH3. 
2 – EXPLIQUE O METABOLISMO ENERGÉTICO DURANTE LONGAS 
PRIVAÇÕES ALIMENTARES 
 No jejum, os níveis plasmáticos de glicose, 
aminoácidos e triglicerídeos caem, acarretando um 
declínio na secreção de insulina e aumento na secreção 
de glucagon. Esse processo gera o catabolismo, 
caracterizado pela degradação de triglicerídeos, 
glicogênio e proteína. Assim, ocorre troca de substratos 
entre fígado, tecido adiposo, músculo e cérebro, guiada 
por prioridades: 
 - Necessidade de manter níveis plasmáticos 
adequados de glicose para o metabolismo energético do 
cérebro e outros tecidos; 
 - Necessidade de mobilizar ácidos graxos do 
tecido adiposo e corpos cetônicos do fígado para suprir 
energia a todos os outros tecidos. 
 Apenas um terço da proteína corporal pode ser 
usada para a produção energética sem comprometer 
funções vitais. 
 
 
 
FÍGADO NO JEJUM 
 Carboidratos: 
 O fígado utiliza primeiramente a degradação do 
glicogênio e em seguida a gliconeogênese para manter a 
glicemia e sustentar o metabolismo energético do 
cérebro e demais tecidos. 
 Níveis baixos de glicose no sangue causam maior 
secreção de glucagon, essa alta causa mobilização dos 
depósitos de glicogênio hepático. O glicogênio hepático é 
exaurido após 10 a 18 horas de jejum, assim, essa 
resposta de glicogenólise hepática é uma resposta 
transitória ao jejum inicial. 
 Ocorre aumento da gliconeogênese. Os esqueletos 
de carbono para esse processo são derivados 
principalmente de aminoácidos, glicerol e lactato. A 
gliconeogênese inicia cerca de 4 a 6 horas após a última 
refeição e torna-se muito ativa assim que os depósitos 
de glicogênio hepático são exauridos. 
 
 Lipídeos: 
 A oxidação dos ácidos graxos derivados do tecido 
adiposo aumenta e é a principal fonte de energia no 
tecido hepático no estado pós-absortivo. 
 Ainda existe aumento na síntese de corpos 
cetônicos. Essa síntese é favorecida quando a 
concentração de acetil-CoA, produzido pelo metabolismo 
dos ácidos graxos, excede a capacidade absortiva do ciclo 
de Krebs. Uma produção significativa de corpos cetônicos 
inicia durante os primeiros dias de jejum. 
 Eles podem ser usados como combustível para a 
maioria dos tecidos, incluindo o cérebro, desde que seus 
níveis sanguíneos estejam suficientemente elevados. Isso 
reduz a necessidade de gliconeogênese a partir dos 
esqueletos de carbonos dos aminoácidos, diminuindo perda 
de proteína essencial. 
 
TECIDO ADIPOSO NO JEJUM 
 Carboidratos: 
 Transporte de glicose ao adipócito e seu 
metabolismo subsequente estão deprimidos pelos baixos 
níveis de insulina circundante. Isso leva a diminuição na 
síntese de ácidos graxos e triglicerídeos. 
 Lipídeos: 
 Aumento na degradação de triglicerídeos. O 
aumento nos níveis de catecolaminas (epinefrina) 
favorece aumento da ativação de lipase sensível a 
hormônio e hidrólise subsequente de triglicerídeo 
armazenado. A epinefrina e, particularmente, a 
norepinefrina liberadas no tecido adiposo são ativadores 
da LHS. 
 Aumento na liberação de ácidos graxos. Os ácidos 
graxos obtidos pela hidrólise de triglicerídeos 
armazenados são liberados no sangue. Ligados a albumina 
são transportados a uma série de tecidos para serem 
usados como combustível. 
 
 
O glicerol produzido pós degradação do 
triglicerídeo é usado como precursor gliconeogênico pelo 
fígado. 
No jejum, a ação da lipase lipoproteica do tecido 
adiposo é baixa. Assim, o triglicerídeo circulante 
proveniente das lipoproteínas não está disponível para a 
síntese de triglicerídeo no tecido adiposo. 
MÚSCULO ESQUELÉTICO NO JEJUM 
 Carboidratos: 
 Transporte de glicose às células do musculo 
esquelético via proteínas de transporte dependentes de 
insulina na membrana plasmática e subsequente 
metabolismo da glicose estão deprimidos devido aos baixos 
níveis de insulina circulante. 
 Lipídeos: 
 Durante as primeiras duas semanas de jejum, o 
músculo usa ácidos graxos do tecido adiposo e corpos 
cetônicos do fígado como combustíveis. 
 Após 3 semanas de jejum, o musculo reduz sua 
utilização de corpos cetônicos e oxida os ácidos graxos 
quase exclusivamente. Isso leva ao aumento de corpos 
cetônicos circulantes, que já estava elevado. 
 - Aumento do uso de corpos cetônicos pelo 
encéfalo está relacionado ao amento desses compostos 
no sangue, portanto, relaciona-se ao decréscimo do 
consumo deles pelos músculos. 
 Proteínas: 
 Nos primeiros dias de jejum, ocorre degradação 
rápida de proteínas musculares, fornecendo aminoácidos 
que serão usados no fígado para a gliconeogênese 
(alanina e glutamina os mais importantes). A proteólise 
provavelmente é estimulada pela diminuição da insulina e 
mentida pelo aumento de glicocorticoides, pois o musculo 
não possui receptores para o glucagon. 
Após semanas em jejum, a proteólise muscular 
diminui pelo declínio da necessidade de glicose como 
combustível ao encéfalo, já que ele começa a usar os 
corpos cetônicos. 
 
ENCÉFALO NO JEJUM 
 Nos primeiros dias de jejum, SNC usa 
exclusivamente glicose como fonte de energia (glicemia 
mantida pela gliconeogênese hepática). 
 No jejum prolongado, corpos cetônicos atingem 
níveis elevados no plasma e, junto com a glicose, se 
tornam combustível no encéfalo. Isso reduz a necessidade 
de catabolismo proteico para a gliconeogênese. 
 Os corpos cetônicos poupam glicose e, assim, 
proteína muscular. 
 As mudanças metabólicas durante o jejum 
asseguram que todos os tecidos tenham suprimento 
adequado de combustíveis. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
• Bioquímica ilustrada – Harvey.