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<p>Aula de Bioquímica II</p><p>Tema:</p><p>Metabolismo de aminoácidos</p><p>Prof. Dr. Júlio César Borges</p><p>Depto. de Química e Física Molecular – DQFM</p><p>Instituto de Química de São Carlos – IQSC</p><p>Universidade de São Paulo – USP</p><p>E-mail: borgesjc@iqsc.usp.br</p><p>Metabolismo do Nitrogênio</p><p> Nitrogênio: para ser utilizado pelos animais, ele precisa ser fixado</p><p>- Grande custo energético</p><p> Reduzido de N2 para NH3 (amônia)</p><p>- Somente algumas poucas bactérias de solo ou que vivem associadas a raízes de plantas</p><p>podem converter N2 a NH3-  Fixação de nitrogênio</p><p> As rotas de biossíntese de aminoácido e nucleotídeos necessitam de nitrogênio na forma</p><p>solúvel e reacional</p><p> Amônia, aminoácidos e nucleotídeos são utilizados de forma econômica pela maioria dos</p><p>organismos</p><p>- Reciclagem  menor custo energético</p><p>- Excedente é eliminado na natureza</p><p>Principais formas de excreção de N</p><p>Degradação oxidativa de Aminoácidos</p><p>Energia metabólica gerada nos tecidos</p><p>1. Metabolismo dos carboidratos e lipídeos (~90%)</p><p>2. Metabolismo dos aminoácidos (~10%)</p><p>- Derivados de proteínas endógenas e exógenas</p><p> Carnívoros – podem obter até 90% de energia proveniente de aminoácidos</p><p> Herbívoros – obtém apenas uma pequena fração de suas necessidades energéticas a</p><p>partir dessa via</p><p> Microrganismos – retiram aminoácidos do ambiente e podem utilizá-lo como fonte de</p><p>energia</p><p> Plantas – utilizado para biossíntese de proteínas. Raramente ou nunca oxidam</p><p>aminoácidos</p><p>Aminoácidos podem sofrer degradação oxidativa:</p><p>1. Dieta rica em proteínas – excedente de aminoácidos podem ser catabolizados e virar</p><p>gordura ou glicogênio</p><p>2. Durante o jejum ou diabetes mellitus – proteínas são utilizadas como combustível</p><p>3. Protein turnover – Durante a dinâmica normal de síntese e degradação das proteínas no</p><p>organismo</p><p>Degradação das proteínas da dieta</p><p>A digestão de proteínas pode ser dividida em fases</p><p>1º: Gástrica 2º: Pancreática 3º: Intestinal</p><p>Estômago  Gastrina</p><p> HCl do suco gástrico –</p><p>elimina microrganismos e</p><p>desnatura proteínas.</p><p> O muco da mucosa gástrica</p><p>protege da agressão do suco</p><p>gástrico.</p><p> A desnaturação torna as</p><p>proteínas mais susceptíveis à</p><p>hidrólise de proteases</p><p>gástricas.</p><p> Pepsinas são enzimas que</p><p>são ativas em pH ácido.</p><p> Pepsina é gerada a partir da</p><p>pró-enzima pepsinogênio</p><p>(remoção de 46 aminoácidos</p><p>do NH2 terminal), em pH</p><p>abaixo de 2.</p><p> Pepsina corta proteínas (em</p><p>Phe, Trp e Tyr) em peptídeos</p><p>menores e aminoácidos livres</p><p>Intestino delgado</p><p> A chegada do hidrolisado no</p><p>Intestino induz a secreção de</p><p>secretina e liberação de HCO3</p><p>- pelo</p><p>pâncreas, neutraliza o pH no</p><p>intestino delgado</p><p> Secreção de colescitocinina</p><p>induz a secreção de precursores de</p><p>enzimas pancreáticas:</p><p>Quimiotripsinogênio, Tripsinogênio</p><p>e Procarboxipeptidase</p><p> Enteropepdidase ativa o</p><p>tripsinogênio em tripsina, esta</p><p>ativa as outras pró-enzimas</p><p> Carboxipeptidase e</p><p>aminopeptidase hidrolisam os</p><p>peptídeos em aminoácidos livres</p><p> Os aminoácidos livres entram</p><p>nos capilares sanguíneos das</p><p>vilosidades e são transportados até</p><p>o fígado.</p><p>Renovação de proteínas</p><p> As proteínas estão em constante processo de degradação e síntese.</p><p>- A concentração proteica geral mantém-se constante no indivíduo adulto e saudável.</p><p>- Entretanto há grande variação na velocidade de degradação para cada proteína.</p><p>- Os aminoácidos excedentes são oxidados e o N é excretado  NH3 é tóxico.</p><p>Renovação</p><p> Renovação de cerca de 400 g de proteínas/dia</p><p>em um adulto com dieta adequada</p><p> Eliminação de N correspondente a 100 g de</p><p>proteína/dia</p><p> Como 400 g são renovados, os 100 g eliminados</p><p>devem ser repostos pela alimentação</p><p> Aminoácidos em excesso não são armazenados</p><p>para utilização futura e tampouco excretados</p><p>São convertidos em intermediários metabólicos,</p><p>como piruvato, oxalacetato, acetil-coenzima</p><p>(Acetil-CoA) e -cetoglutarato</p><p>HMG-CoA redutase 3.0</p><p>Degradação das proteínas intracelulares</p><p>Processo controlado para regular a fisiologia das células</p><p> Proteínas regulatórias que tem sua concentração ajustada às variações de condições do</p><p>organismo.</p><p> Remoção de proteínas defeituosas, velhas, mal enoveladas, etc.</p><p>Dois processos para a degradação intracelular de proteína:</p><p>1) Catepsinas: proteases de lisossomos. Atuam na degradação de proteínas de membrana,</p><p>extracelulares e proteínas de meia-vida longa.</p><p>2) Proteólise mediada pelo sistema ubiquitina-proteassoma: processo mais geral que ocorre</p><p>no citoplasma.</p><p> A ubiquitina é uma</p><p>proteína de 76</p><p>aminoácidos de organismos</p><p>eucarióticos</p><p> Encontrada livre ou</p><p>covalentemente ligada a</p><p>outras proteínas</p><p> Proteína abundante e</p><p>muito conservada</p><p>evolutivamente</p><p>Papel da adição</p><p>de ubiquitina</p><p> marcador para</p><p>degradação de</p><p>proteínas pelo</p><p>proteossoma 26S</p><p>Degradação das proteínas intracelulares</p><p>Principais alvos da via</p><p>ubiquitina-proteossoma</p><p> Proteínas velhas</p><p> Proteínas mutantes</p><p> Proteínas enoveladas</p><p>erroneamente ou</p><p>desnaturadas</p><p> Reguladores de</p><p>processos bioquímicos</p><p>(proliferação, diferenciação,</p><p>resposta inflamatória e</p><p>imunológica)</p><p>Doenças genéticas,</p><p>neurogenerativas e tumores</p><p>malignos são induzidos</p><p>quando certos</p><p>componentes desse sistema</p><p>de degradação estão</p><p>ausentes ou desregulados</p><p>Ligação isopeptídica</p><p>Envolve o grupo -NH3</p><p>+ da</p><p>cadeia lateral da Lys</p><p>Visão geral da degradação de Aminoácidos</p><p>¼ do</p><p>total</p><p>¾ do</p><p>total</p><p>Destino dos Aminoácidos</p><p>1) Unidades monoméricas para a</p><p>biossíntese de proteínas</p><p>2) Metabolismo energético</p><p>Oxidação dos aminoácidos  10-</p><p>15% das necessidades energéticas</p><p>3) Precursores de compostos</p><p>nitrogenados: heme, aminas</p><p>biologicamente ativas,</p><p>nucleotídeos e coenzimas (NADH)</p><p>Visão geral da degradação de Aminoácidos</p><p>Ocorre em 2 etapas</p><p>2) Cadeias laterais dos aminoácidos: oxidação por vias variadas.</p><p> 20 cadeias carbônicas laterais são convertidas em compostos</p><p>comuns do metabolismo dos carboidratos e lipídios</p><p> Aminoácidos glicogênicos</p><p> Aminoácidos cetogênicos</p><p>1) Separação do grupo α-NH3</p><p>do esqueleto carbônico gerando</p><p>o α-cetoácido correspondente.</p><p>O destino do -NH3</p><p>+ de Aminoácidos</p><p>A amônia é tóxica para os animais</p><p> As bases moleculares não são totalmente</p><p>esclarecidas</p><p> Em humanos, estágios finais de intoxicação</p><p>leva a encefalopatia e coma</p><p> Mudanças de pH celular</p><p> Redução de intermediários de ciclo de</p><p>Krebs</p><p> Excesso de NH3 leva a alcalinização de</p><p>fluidos celulares</p><p> A maioria dos aminoácidos é</p><p>metabolizado no fígado.</p><p> O N2 é abundante na atmosfera mas</p><p>muito inerte para ser usado na maioria</p><p>dos processos bioquímicos.</p><p> A amônia gerada no fígado é reciclada</p><p>é usada nas sínteses</p><p> O excesso de NH4</p><p>+ é excretado.</p><p>4 aminoácidos tem papel central</p><p>Glu, Gln, Asp, Ala  prontamente convertidos</p><p>em intermediários no ciclo de Krebs</p><p>As Aminotransferases</p><p>Aminotransferases</p><p>ou transaminases</p><p>- Catalisam a transferência</p><p>do -NH3</p><p>+ dos aminoácidos</p><p>para o α-cetoglutarato</p><p>gerando Glutamato </p><p>carreador de -NH3</p><p>+ para</p><p>excreção ou reações</p><p>bossintéticas</p><p>Reações de transaminação</p><p> Transaminases específicas para cada aminoácido</p><p>- Dependem de Pirodoxal-Pi  PLP (vitamina B6 = pirodoxina)</p><p>- Sofre transformações reversíveis entre as formas:</p><p>PLP  Piridoxamina-Pi</p><p>As Aminotransferases</p><p>TRANSAMINAÇÃO  Coleta de grupos -NH3</p><p>+ de diferentes aminoácidos na forma de Glu</p><p> Presentes no citossol e na mitocôndria</p><p> Diferentes aminotransferases dentro das células</p><p>- Muitas são específicas para α-cetoglutarato como aceptor de -NH3</p><p>+</p><p>- Em menor grau para oxalacetato</p><p> Diferem na especificidade para aminoácido</p><p> Reações reversíveis</p><p> Mecanismo de reação comum  mecanismo pingue-pongue</p><p>Reação geral de Transaminação</p><p> “Ping”</p><p>1) O aminoácido se liga ao sítio ativo</p><p>2 Grupo amino é transferido ao</p><p>piridoxal fosfato, que é convertido a</p><p>piridoxamina-fosfato</p><p>3) Liberação do -cetoácido</p><p> “Pong”</p><p>4) Grupo amino é transferido para o -</p><p>cetoácido (-cetoglutarato)</p><p>5) Formação do produto: Glu</p><p>6) Regenera a enzima</p><p>Co-fator aminado</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>4</p><p>5 6</p><p>O destino do Glu no hepatócito</p><p> Nos hepatócitos, Glu é transportado do citossol para a mitocôndria onde sofre:</p><p>1. Desaminação oxidativa ou 2. Transaminação</p><p> Esses dois caminhos levam a produção de Asp e/ou amônia</p><p>1. Desaminação oxidativa do Glu com a liberação do íon amônio</p><p>Glutamato desidrogenase</p><p>(mitocondrial - fígado)</p><p>Utiliza NAD+ ou NADP+</p><p>Além da Glu desidrogenase, não se conhece</p><p>enzimas análogas para outros aminoácidos</p><p>Isso significa que para ser retirado o grupo</p><p>amino deve estar contido essencialmente no</p><p>Glu</p><p>Regulada alostericamente:</p><p>GTP (-)</p><p>ADP (+)</p><p>O destino do Glu no hepatócito</p><p> Nos hepatócitos, Glu é transportado do citossol para a mitocôndria onde sofre:</p><p>1. Desaminação oxidativa ou 2. Transaminação</p><p> Esses dois caminhos levam a produção de Asp e/ou amônia</p><p>2. Transaminação do Glu formando Asp</p><p>(o segundo repositório de grupo α-NH3</p><p>+ dos aminoácidos)</p><p>Aspartato aminotransferase (AST)</p><p>Transaminase glutâmico-oxalacética (TGO)</p><p>AST é a aminotransferase mais ativa na</p><p>maioria dos tecidos de mamíferos</p><p>O destino do Glu no hepatócito</p><p>A ação conjunta das transaminases (T) e da glutamato</p><p>desidrogenase (GD) permite canalizar o nitrogênio da maioria dos</p><p>aminoácidos para dois compostos: Asp e NH4</p><p>+ num processo</p><p>chamado de transdeaminação.</p><p>Excreção</p><p>Direta ou indireta</p><p>Excreção Indireta</p><p>(ciclo da ureia)</p><p>Ala, Gln e Glu: Carreadores de -NH3</p><p>+</p><p>Plasma</p><p>sanguíneo</p><p>Tecido</p><p>hepático</p><p>Circuito GluGlnGlu</p><p>Tecido</p><p>periférico</p><p>- Músculo e</p><p>outros</p><p> O Glu e a Gln desempenham papel crucial</p><p>no metabolismo do nitrogênio</p><p> Como a NH3 é tóxica e sua conversão em</p><p>ureia ocorre no fígado, o NH4</p><p>+ produzido</p><p>em outros tecidos é incorporado em</p><p>compostos não tóxicos para serem</p><p>transportados na circulação.</p><p> No citosol de hepatócitos, α-NH3</p><p>+ da</p><p>maioria de aminoácidos são transferidos</p><p>para o α-cetoglutarato formando Glu</p><p> O excesso de -NH3</p><p>+ gerado na maioria dos</p><p>tecidos é convertida no grupo -NH3</p><p>+ da Gln</p><p>para encaminhamento para o fígado</p><p>1. GLUTAMATO</p><p>2. GLUTAMINA</p><p>3. ALANINA</p><p> Fígado (intracelular)</p><p> Músculo e outros tecidos</p><p> Músculo  Piruvato</p><p>O papel de Ala, Gln e Glu</p><p>Ciclo da Glicose-Alanina</p><p> Ala atua como um transportador da NH3 e piruvato do</p><p>músculo (em atividade anaeróbica) até o fígado.</p><p> Músculo e tecidos que degradam aminoácidos como</p><p>combustível o grupo -NH3</p><p>+ como Glu.</p><p> O grupo -NH3</p><p>+ do Glu pode ser transformado em Gln (via</p><p>Gln-sintetase) e transportada para o fígado</p><p>OU</p><p> Transferido ao piruvato (produto da glicólise muscular)</p><p>pela ação da Ala-aminotransferase</p><p> Ala no fígado é convertida em Glu (ALT ou TGP) o qual</p><p>pode entrar na mitocôndria e sob a ação da glutamato</p><p>desidrogenase libera amônia</p><p> O gasto energético da gliconeogênese é imposto somente</p><p>ao fígado. O músculo precisa de todo ATP para a contração</p><p>muscular.</p><p> O N é excretado via UREIA ou usado na biossíntese</p><p> O piruvato será empregado na produção de glicose, via</p><p>gliconeogênese, que pode retornar ao músculo.</p><p>- Ação complementar ao Lactato no Ciclo de Cori</p><p>O destino final do NH3 em ureotélicos:</p><p>Excreção na forma de ureia</p><p> Animais terrestres necessitam de vias metabólicas para a excreção de N e diminuição da</p><p>toxicidade da NH3 e diminuição da perda de água</p><p> Plantas reciclam essencialmente todos os grupos NH3 e a excreção de N ocorrem em</p><p>condições específicas</p><p> Nos animais ureotélicos a NH3 atinge a mitocôndria dos hepatócitos será convertida em</p><p>UREIA</p><p> Ciclo da UREIA ou ciclo Krebs-Henseleit (1932; 1° ciclo metabólico a ser descrito!!)</p><p> No ciclo da UREIA um dos átomos de N é derivado do Asp, o outro é derivado do próprio</p><p>NH4</p><p>+ livre.</p><p> O átomo de C vem do bicarbonato (HCO3</p><p>-) oriundo do metabolismo oxidativo.</p><p> A UREIA, que tem alta solubilidade (~10-11 mol/L), atinge a circulação e chega aos rins</p><p>onde é excretada na urina</p><p>O destino final do NH3 em ureotélicos:</p><p>Excreção</p><p>O ciclo da ureia</p><p>- Inicia na mitocôndria e termina no</p><p>citoplasma</p><p>- Requer lançadeiras</p><p> Fase mitocondrial</p><p>- Carbamoil-Pi-sintetase I</p><p>- Ativa NH4</p><p>+</p><p>- Isoenzima I comprometida com o ciclo da</p><p>ureia</p><p>- Isoforma II gera carbamoil-Pi para síntese</p><p>de pirimidinas no citoplasma</p><p> Fase citoplasmática</p><p>1) Ornitina-transcabamoilase</p><p>2) Arginino-succinato-sintetase</p><p>-Une Asp (oriundo da AST) com citrulina</p><p>- Requer intermediário ativado com AMP</p><p>3) Arginino-sucninase</p><p>- Única reação reversível do ciclo</p><p>4) Arginase</p><p>- Hidrólise da Arg gerando Ureia e</p><p>regenerando Ornitina</p><p>As reações de ativação</p><p>Uso de ATP para ativar intermediários do ciclo de Krebs</p><p>Gasto de energia para eliminar substância tóxica  NH4</p><p>+</p><p>O bi-ciclo de Krebs</p><p>Interconexão do Ciclo da ureia e de Krebs</p><p>Fumarato é metabólito comum em ambos os ciclos</p><p> Depende de transporte de intermediários comuns entre mitocôndria e citoplasma</p><p>Trocadores envolvidos: 1) Glu-Asp 2) Malato-α-cetoglutarato - Glu-OH-</p><p>Isoenzimas</p><p>mitocondriais e</p><p>citoplasmáticas</p><p>cuidam da</p><p>interconversão de</p><p>intermediários para o</p><p>transporte por</p><p>membranas por</p><p>sistema lançadeira</p><p>Sistema lançadeira</p><p>Malato-Aspartato é</p><p>responsável pelo</p><p>encaminhamento</p><p>de NADH gerado na</p><p>via glicolítica no</p><p>citoplasma para a</p><p>mitocôndria</p><p>(1)</p><p>Argininosuccinato</p><p>sintetase</p><p>(2)</p><p>Argininosuccinase</p><p>1</p><p>22</p><p>(3) Fumarase</p><p>(citossólica)</p><p>3</p><p>(4) MDH</p><p>(citossólica)</p><p>4 5</p><p>(5) AST</p><p>(citossólica)</p><p>Regulação do ciclo da ureia</p><p>Regulação de curto prazo</p><p> Regulação alostérica da carbamoil fosfato</p><p>sintetase I</p><p>- Estimulo por N-acetilglutamato (produzido a</p><p>partir de condensação de glutamato e acetil-</p><p>CoA pela N-acetilglutamato sintase).</p><p>Regulação a longo prazo</p><p>1) A quantidade de ureia excretada em</p><p>humanos é dependente da dieta</p><p>- ↑ em condições alta ingestão proteica –</p><p>produção de ácidos graxos a partir dos α-</p><p>cetoácidos correspondentes dos</p><p>aminoácidos ingeridos.</p><p>- ↑ em condições de jejum prolongado onde</p><p>as cadeias carbônicas dos aminoácidos são</p><p>utilizadas como precursores</p><p>gliconeogênicos.</p><p> Nessas condições há ↑ da síntese das</p><p>enzimas do ciclo da ureia e da carbamoil</p><p>fosfato sintetase I (elevação de cerca de 10</p><p>a 20 vezes).</p><p>2) Diminui em condições de dieta pobre</p><p>em proteínas e rica em carboidratos e</p><p>lipídios</p><p>Redução da concentração das enzimas</p><p>envolvidas no ciclo</p><p>- A N-</p><p>acetilglutamato</p><p>sintase é ativada</p><p>por arginina, que</p><p>sinaliza acúmulo de</p><p>intermediários do</p><p>ciclo da ureia e</p><p>excesso de NH4</p><p>+.</p><p>- A Arg adequa a</p><p>velocidade de</p><p>formação de NH4</p><p>+ a</p><p>sua conversão em</p><p>ureia.</p><p>Balanço energético</p><p>A síntese de uma molécula de ureia consome 4 ligações Pi</p><p>- 2 ATP para a síntese de carbamoil-Pi</p><p>- 2 equivalentes ATP: ativação citrulina em citruil-AMP libera PPi</p><p>Pirofosfatase alcalina hidroliza PPi em 2 Pi</p><p>2 NH4</p><p>+ + 1 HCO3</p><p>- + 3 ATP4- + 1 H2O → 1 ureia + 2 ADP3- + 4 Pi2- + 1 AMP2- + 2 H+</p><p>O custo é substancialmente reduzindo pelo acoplamento do transporte de equivalentes</p><p>redutor na forma de NADH para a mitocôndria pela lançadeira Malato-aspartato</p><p>1 NADH = 2,5 ATP na fosforilação oxidativa</p><p>Hiperamonemia</p><p> Depleção de intermediários do ciclo de Krebs e diminuição da taxa de oxidação da</p><p>glicose  vital para o tecido cerebral.</p><p>- Alto consumo de α-cetoglutarato para a síntese de Glu.</p><p> Comprometimento da transmissão do impulso nervoso e encefalopatia via ação</p><p>exacerbada da transmissão GABAérgica  alta [Glu].</p><p> Falhas genéticas ocasionam hiperamonemia ou aumento dos intermediários</p><p>- Intolerância a dietas proteicas</p><p>- Reações irreversíveis causam aumento dos intermediários do ciclo</p><p>- Dieta deve ser suprida com os aminoácidos essenciais</p><p>VISÃO GERAL do metabolismo de NH3</p><p>Principais vias do transporte de nitrogênio entre órgãos, após</p><p>proteólise muscular</p><p> Aminoácidos oriundos de proteólise intracelular ou da</p><p>digestão</p><p>- Grupo NH3 é encaminhado via Ala ou Gln para o Fígado,</p><p>gerando Glutamato</p><p>- Ciclo da UREIA capta o NH4</p><p>- livre e NH3 do Asp, ambos</p><p>oriundos do Glutamato via glutamato desidrogenase e AST</p><p>- Ureia e Gln são liberados na corrente sanguínea</p><p>e excretados</p><p>pelos Rins na urina</p><p>- Rins tem Glutaminase gerando NH4</p><p>- livre e Glu</p><p>Compostos nitrogenados excretados pelo homem</p><p>Composto Quantidade excretada (g/dia)</p><p>Ureia 30</p><p>NH4</p><p>+ 0,7</p><p>Creatinina 1,4</p><p>Ácido úrico 0,8</p><p>Degradação da cadeia carbônica dos aminoácidos</p><p> Rende 10-15% da energia extraída pelo organismo</p><p> Removido o grupo NH3, resta o esqueleto carbônico do aminoácido na forma de α-</p><p>cetoácido.</p><p> As 20 cadeias carbônicas são oxidadas por vias próprias, porém convergem para 6</p><p>componentes do metabolismo: piruvato, acetil CoA, oxaloacetato, fumarato, α-</p><p>cetoglutarato e succinato (4 últimos são intermediários do ciclo de Krebs).</p><p> A partir desse ponto o metabolismo da cadeia carbônica dos aminoácidos confunde-se</p><p>com o dos carboidratos ou ácidos graxos.</p><p> Um mesmo aminoácido pode contribuir para diferentes componentes do metabolismo.</p><p> O destino final do α-cetoácido depende do tecido e do estado fisiológico podendo ser:</p><p>- Oxidado pelo ciclo de Krebs</p><p>- Utilizado na Gliconeogênese</p><p>- Conversão em triacilglicerol</p><p>O destino do esqueleto de C de Aminoácidos</p><p> Aminoácidos</p><p>cetogênicos</p><p>- Corpos</p><p>cetônicos</p><p>- Ácidos graxos</p><p> Aminoácidos</p><p>glicogênicos</p><p>- Gliconeogênese</p><p>Rearranjos químicos na degradação de cetoácidos</p><p> Transaminação (transferência de grupo NH3): coenzima piridoxal-fosfato</p><p> Transferência de carbono auxiliada por 3 cofatores principais</p><p>Transfere CO2</p><p>Transfere grupo metil</p><p>(-CH3)</p><p>Transfere grupo: -CH3, -CH2OH e -COH</p><p> 6 Aminoácidos convertidos, total</p><p>ou parcialmente, em piruvato</p><p>Treonina Glicina</p><p>Serina Cisteína</p><p>Alanina Triptofano</p><p>Piruvato pode ser convertido em Acetil-CoA e</p><p>oxidado no ciclo de Krebs, usado para</p><p>gliconeogênese via oxaloacetado ou para síntese</p><p>de ácidos graxos</p><p> 7 Aminoácidos</p><p>convertidos, totalmente</p><p>ou parcialmente, em</p><p>Acetil-CoA</p><p>Triptofano;</p><p>Lisina</p><p>Fenilalanina;</p><p>Tirosina</p><p>Leucina;</p><p>Isoleucina</p><p>Treonina</p><p>Tyr é precursor de melanina</p><p>Falhas genéticas na degradação</p><p>da Phe pode causar fenilcetonúria</p><p>Trp é precursor de</p><p>Serotonina,</p><p>Niacina e outros</p><p> 5 Aminoácidos convertidos em</p><p>α-cetoglutarato</p><p>Prolina Glutamina</p><p>Glutamato Arginina</p><p>Histidina</p><p> 4 Aminoácidos</p><p>convertidos em Succnil-CoA</p><p>Metionina Isoleucina</p><p>Treonina Valina</p><p> 2 Aminoácidos</p><p>convertidos em</p><p>Oxaloacetado</p><p>Asparagina e Aspartato</p><p>Os Aminoácidos de cadeia ramificada não são degradados no Fígado</p><p>Leucina Isoleucina Valina</p><p>Sofrem transaminação e descarboxilação oxidativa por enzimas específicas no tecido</p><p>periférico</p><p>A origem do Nitrogênio das moléculas orgânicas</p><p> Os organismos apresentam dependência variada do meio ambiente com relação ao</p><p>suprimento de aminoácidos</p><p> A principal fonte de nitrogênio para os seres vivos é o N2 atmosférico</p><p>- Diferentemente do O2, o N2 é um gás pouco reativo</p><p> Para ser assimilado pelas células, o N2 precisa ser convertido em NH3</p><p>- Processo chamado de Fixação de nitrogênio</p><p> 30-40% são fixados por:</p><p>- Processo naturais, não biológicos como descargas elétricas (raios) e radiação UV (10-15%)</p><p>- Processos industriais (fertilizantes) (25%)  processo Haber-Bosch: ~10% da energia</p><p>industrial mundial</p><p>A origem do Nitrogênio das moléculas orgânicas</p><p>Fixação de nitrogênio</p><p> 60-70% do nitrogênio disponível para os seres vivos são fixados por bactérias</p><p>- bactérias fixadoras de N2 compreendem um grande número de espécies que habitam os</p><p>mais diversos nichos ecológicos (solo, oceano, rios, etc.)</p><p> Vegetais e muitas bactérias</p><p>conseguem sintetizar todos os</p><p>aminoácidos sendo o grupo NH3</p><p>+ obtido</p><p>a partir de NH3 e a cadeia carbônica a</p><p>partir de carboidratos</p><p>As bactérias, produzem um excesso de</p><p>NH3 que é liberado para o solo.</p><p> Bactérias da família Rhizobiaceae invadem as raízes de leguninosas, induzindo a</p><p>formação de nódulos complexos, responsáveis pela fixação do nitrogênio.</p><p> Bactérias endofíticas como as do gênero Burkholderia ganham acesso ao sistema</p><p>vascular de não-leguminosas como gramíneas (milho, arroz, gramas, etc)</p><p>Bactérias de vida livre como Azobacter</p><p> A fixação por simbiose é mais eficiente que a realizada por bactérias de vida livre.</p><p>A origem do Nitrogênio das moléculas orgânicas</p><p>Fixação de nitrogênio</p><p> Bactérias de dois gêneros e convertem NH3 em nitratos e</p><p>nitritos</p><p> Porém, ANIMAIS tem que obter, a partir dos aminoácidos,</p><p>TODO o N para a síntese de suas macromoléculas nitrogenadas</p><p> Plantas (em geral) e bactérias</p><p>são capazes de converter NO2</p><p>-</p><p>e NO3</p><p>- em NH3.</p><p>A quantidade total anual de</p><p>nitrogênio fixado excede 1011 Kg.</p><p>Setas vermelhas indicam reações</p><p>que em sua maior parte ocorrem em</p><p>ambientes anaeróbios.</p><p>Redução de Nitrato e Nitrito</p><p>Nitrogenase: a maquinaria de fixação de N</p><p>A nitrogenase é a enzima que N2 a amónia (NH3)</p><p>Duas proteínas:</p><p>Dinitrogenase (propriamente dita – Tetrâmero α2β2): cujo sítio ativo é composto por um</p><p>centro de ferro-molibdénio (FeMo)  Componente I.</p><p>Dinitrogenase redutase: proteína de ferro-enxofre contendo centros de ferro-enxofre (FeS)</p><p>do tipo [4Fe-4S]  Componente II.</p><p>Local onde o N2 é</p><p>reduzido</p><p> Canalizador de e’</p><p>para o cofator FeMo.</p><p> Seria capaz de</p><p>sofrer oxirredução</p><p>multi-eletrônica ou</p><p>seriada</p><p>Nitrogenase: a maquinaria de fixação de N</p><p>Na conversão de N2 a NH3, a ligação tripla do tem de ser</p><p>(pelo menos parcialmente) quebrada, sendo este</p><p>processo energeticamente custoso.</p><p>8 e- + 8 H+ + N2 + 16 ATP + 16 H2O</p><p>1) O centro [4Fe-4S]2+, recebe um e’ do doador</p><p>eletrônico (por ex, ferredoxina), convertendo-se na</p><p>forma reduzida [4Fe-4S]+;</p><p>2) ATP liga-se ao Componente II, induzindo uma</p><p>alteração na sua conformação estrutural;</p><p>3) Componente II associa-se ao Componente I,</p><p>ocorrendo hidrólise simultânea do ATP a ADP e</p><p>transferência do e’ do centro [4Fe-4S]+ para o centro</p><p>P do componente I;</p><p>4) Ocorre dissociação das duas proteínas e liberação de</p><p>ADP do Componente I;</p><p>5) O componente I utiliza o e’ recebido num dos passos</p><p>catalíticos de redução do N2.</p><p>1</p><p>2</p><p>3/4</p><p>5</p><p>2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi</p><p>Nitrogenase: a maquinaria de fixação de N</p><p>Reação seriada</p><p>8x</p><p>Nitrogenase: a maquinaria de fixação de N</p><p>Reação seriada</p><p>Dissociação entre componente II e componente I não mostrado.</p><p>Componente I</p><p>Dinitrogenase</p><p>Componente</p><p>II</p><p>Dinitrogenase</p><p>redutase</p><p>Próton é entregue (1 a 1) por uma rede de transferência de moléculas de água</p><p>A amônia é incorporada em Glu e Gln</p><p> A amônia é, primeiramente, incorporada em Glu e Gln</p><p>- os coletores de grupos amino, sendo, então, utilizados para a síntese dos demais</p><p>aminoácidos.</p><p>- Bactérias como E. coli sintetizam os 20</p><p>aminoácidos</p><p>- Humanos sintetizam apenas 11 dos 20</p><p>aminoácidos</p><p>- Os demais 9 aminoácidos são</p><p>denominados AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS</p><p>que devem ser obtidos da dieta.</p><p>Tyr e Cys, apesar de serem considerados</p><p>não essenciais, são sintetizados a partir de</p><p>aminoácidos essenciais obtidos da dieta.</p><p>Síntese de aminoácidos</p><p>Os aminoácidos não essenciais são sintetizados por reações bem simples, enquanto as vias</p><p>para formação dos essenciais são bem complexas</p><p>Precursores da biossíntese dos 11 aminoácidos</p><p>não essenciais no organismo humano</p><p>O nitrogênio</p><p>entra nessas</p><p>vias à partir</p><p>do glutamato</p><p>e glutamina</p><p>P</p><p>re</p><p>c</p><p>u</p><p>rs</p><p>o</p><p>r</p><p>d</p><p>e</p><p>á</p><p>to</p><p>m</p><p>o</p><p>s</p><p>d</p><p>e</p><p>C</p><p>Precursores da biosíntese de aminoácidos</p><p>em plantas e bactérias</p><p>Os aminoácidos são derivados de intermediários do ciclo de Krebs, da glicólise ou da via</p><p>das pentoses fosfato</p>