12 - Metabolismo de Aminoácidos e Ciclo da Uréia

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Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 N2 80% no ar 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OBSERVAÇÃO: 
Uréia (animais terrestes) 
Ácido úrico (pássaros) 
Amônia (peixes) 
Metabolismo do nitrogênio 
Rotas anabólicas Rotas catabólicas 
Inclui 
Inibição por retroalimentação 
Transaminação 
Requerem 
Degradação de 
compostos 
nitrogenados 
Incluem 
Fixação do 
nitrogênio Nitrificação 
Bactérias 
Nódulos de 
raízes 
Ocorre nas 
Encontradas nos 
N2 
NH3 
NO3
Reduzido a 
α-cetoglutarato Aminoácidos 
Porfirinas 
Purinas 
Pirimidinas 
Ciclo da uréia 
reage com 
precursor 
precursor 
NO2 
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CICLO DO NITROGÊNIO 
 
• Cianobactérias 
• Bactérias diazotróficas (fixadoras de nitrogênio) 
• Gênero Rhizobium 
• Simbiose com células de raízes de leguminosas (feijão, soja, alfafa) 
• complexo enzimático da nitrogenase 
• ferredoxina (doadora de elétrons, sintetizada no cloroplasto) 
• proteína ferro-molibdênio 
• proteína ferro-enxofre 
 
 N2 + 8e- + 8H+ + 16 ATP + 16 H2O 2NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi 
 
 
• Amônia é tóxica em altas concentrações ⇒ aminoácidos 
 
1) NH4+ + α-cetoglutarato + NADPH + H+ glutamato + NADP+ + H2O 
enzima: glutamato desidrogenase (GDH) 
 
2) NH4+ + glutamato + ATP glutamina + ADP + Pi 
enzima: glutamina sintase (GS) 
Nitrogênio atmosférico 
Fixação do nitrogênio 
(como NH3) 
Redução do nitrato a amônia 
NO3- Æ NH3 
Nitrogênio orgânico 
(plantas) 
Nitrogênio Inorgânico 
Fertilizantes químicos 
NO3- 
Nitrogênio orgânico 
(animais) 
Excreção (uréia) 
ou putrefação 
(amônia) 
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METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Função dos aminoácidos 
• síntese de proteínas 
• síntese de bases nitrogenadas 
• síntese de coenzimas nucleotídicas (NAD+ e NADP+) 
• síntese do anel pirrólico da hemoglobina 
• síntese de hormônios (tiroxina) e neurotransmissores (adrenalina) 
• esqueleto carbonado ⇒ ciclo do ácido cítrico 
 
Rotas biossintéticas de aminoácidos e bases nitrogenadas ⇒ alto consumo 
de energia ⇒ INIBIÇÃO POR RETROALIMENTAÇÃO (FEEDBACK) 
Cadeia carbonada 
Proteínas da dieta Proteínas endógenas 
AMINOÁCIDOS 
Compostos nitrogenados 
não-protéicos 
Síntese de aminoácidos 
não essenciais 
Grupo amino 
Uréia 
Glicose 
Glicogênio 
Corpos cetônicos 
Ácidos graxos CO2 e H2O 
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ANABOLISMO DE AMINOÁCIDOS 
 
 
 
 
Tabela 1 – Aminoácidos essenciais e não-essenciais para seres humanos 
Essenciais Não-essenciais 
Arginina1 Alanina 
Fenilalanina Asparagina 
Histidina2 Aspartato 
Isoleucina Cisteína 
Leucina Glutamato 
Lisina Glutamina 
Metionina Glicina 
Treonina Prolina 
Triptofano Serina 
Valina Tirosina 
1 Mamíferos sintetizam arginina, mas em quantidade insuficiente 
2 Essencial para crianças de até 12 anos de idade 
 
Rotas sintéticas dos aminoácidos não-essenciais 
 
Síntese de aminoácidos ⇒ reações de transaminação e transferência de 
unidades de um carbono
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FAMÍLIAS DE AMINOÁCIDOS BASEADOS EM SUAS ROTAS 
BIOSSINTÉTICAS 
 
A) Família do glutamato 
 
 
 
 
B) Família do aspartato 
 
 
 
 
 
 
C) Família da serina 
 
 
 
 
D) Família do piruvato 
 
 
 
 
 
E) Família dos aromáticos 
 
 
 
 
 
 
F) Família da histidina 
 
 
 
α−cetoglutarato Glutamato 
Arginina 
Prolina 
Glutamina 
Oxalacetato Aspartato 
Asparagina 
Metionina 
Treonina 
Lisina 
Isoleucina 
3-fosfoglicerato Serina 
Glicina 
Cisteína 
Piruvato 
Leucina 
Alanina 
Valina 
Fosfoenolpiruvato 
+ 
Eritrose-4-fosfato 
Triptofano 
Tirosina 
Fenilalanina Tirosina 
Ribose-5-fosfato Histidina 
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REAÇÕES DE TRANSAMINAÇÃO 
 
 
 
Características: 
 
• Reversível 
• Transferência de grupamento amino de um aminoácido para um 
α-cetoácido 
• Coenzima: Piridoxal Fosfato (Vit. B6) 
• 
 
 
Importância: 
 
• Síntese de aminoácidos não-essenciais 
• Formação de α-cetoácidos 
Aspartato → Oxalacetato 
Alanina → Piruvato 
Glutamato → α-cetoglutarato 
• Biossíntese da uréia 
• Conversão de isômeros D → L 
 
 
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Mecanismo da reação de transaminação 
 
 
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Aminoácidos derivados de intermediários da Via Glicolítica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
‘ 
Transaminação 
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Aminoácidos derivados de intermediários do Ciclo de Krebs 
 
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As reações 1, 3 e 4 ocorrem 
na mitocôndria e a reação 2 
no citosol. 
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Aminoácidos Aromáticos 
 
 
 
 
 
 
 
Fenilalanina 
Tirosina
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Histidina 
 
 
DIGESTÃO DE PROTEÍNAS 
 
• Conteúdo protéico variado ⇒ produtos de origem animal 
• Valor biológico das proteínas (albumina do ovo = 100) 
• proteínas vegetais tem menor valor biológico 
⎣ Cereais (arroz, trigo, milho, cevada)⇒ ↑ Met, ↓ Lys 
⎣ Leguminosas (feijão, soja) ⇒ ↓ Met, ↑ Lys 
• menor digestibilidade da proteína vegetal 
• Local: estômago e intestino delgad 
 
 
 
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Principais enzimas envolvidas na digestão de proteínas no homem 
Enzima Local de síntese Forma 
Pepsina Estômago Pepsinogênio 
Tripsina 
Pâncreas 
Tripsinogênio 
Quimiotripsina Quimiotripsinogênio 
Elastase Proelastase 
Carboxipeptidases Procarboxipeptidases 
Enteropeptidases 
Intestino Secretadas na forma 
ativa Aminopeptidases 
Peptidases 
 
 
 
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1) CATABOLISMO DE CARBOIDRATOS E CICLO DA URÉIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Classificação dos aminoácidos de acordo com os produtos de degradação 
 
Aminoácidos Glicogênicos Glico e cetogênicos Cetogênicos 
N
ão
-e
ss
en
ci
ai
s 
Alanina 
Asparagina 
Aspartato 
Cisteína 
Glutamato 
Glutamina 
Glicina 
Prolina 
Serina 
Tirosina 
Es
se
nc
ia
is
 Arginina 
Histidina 
Metionina 
Treonina 
Valina 
Isoleucina 
Fenilalanina 
Triptofano 
Lisina 
Leucina 
Lisina 
 
 
 
 
 
 
 
AMINOÁCIDOS 
Grupo amino 
Cadeia carbonada 
Ciclo da uréia 
Glicose 
Corpos cetônicos 
CO2 e H2O 
Ácidos Graxos 
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Produtos da degradação das cadeias carbonadas 
• Piruvato 
• Intermediários do Ciclo do ácido cítrico 
• α-cetoglutarato 
• oxalacetato 
• succinil-CoA 
• fumarato 
• Acetil-CoA 
• Acetoacetato 
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• Cofatores importantes na degradação de aminoácidos 
• biotina 
• tetraidrofolato 
• S-adenosilmetionina 
• Cobalamina 
 
• Degradação da porção amino: ciclo da uréia 
 
• Nitrogênio do ciclo da uréia ⇒ amônia (íon amônio – NH4+) 
• Fontes de amônia 
• aminoácidos (transaminação) 
• purinas e pirimidinas 
• compostos nitrogenados não protéicos• reações de transaminação (Glutamina ⇒ Glutamato ⇒ α-
cetoglutarato) 
• aspartato 
 
 
 
 
 
 
• Estequiometria da síntese de uréia 
 
 
 
 
• 2 ATP consumidos na síntese de carbomoil-fosfato (fosfato de 
carbomoíla) 
• 1 ATP é consumido na síntese de argininosuccinato 
 
CO2 + NH4+ + 3ATP + aspartato + 2 H2O 
uréia + 2 ADP + 2Pi + AMP + PPi + fumarato 
Ciclo da Uréia 
C
O
NH2-2O3PO
H2N CH C
CH2
OH
O
C
OH
O
 
H2N CH C
CH2
OH
O
CH2
CH2
NH
C
NH2
NH
C NH2H2N
O
 
NH3+
CH
C
H2
C
O-
O
H2
C
H2
C NH3+
NH3+
CH
C
H2
C
O-
O
H2
C
H2
C NH C
NH2
O
 
Ciclo do 
Ácido Cítrico 
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DISTÚRBIOS RELACIONADOS AO METABOLISMO DE 
AMINOÁCIDOS 
 
1) Alergia alimentar (reações imunológicas) 
2) Intolerância alimentar (reações não imunológicas) 
• Doença celíaca (glúten) 
• Distúrbios de aminoácidos 
• Hiperfenilalaninemias (fenilcetonúria) 
• Tirosemias 
• Homocistinúria 
• Alcaptonúria (acúmulo de homogentisato ⇒ melanina) 
• doença de Hartnup (hiperaminoacidúria) ⇒ alanina, serina, 
treonina, leucina, valina, isoleucina, tirosina, triptofano e 
fenilalanina 
3) Deficiência de enzimas do ciclo da uréia 
• Carbomil fosfato sintase (hiperamonemia congênita do tipo I) 
• Ornitina transcarbamilase (hiperamonemia congênita do tipo II) 
• Argininosuccinato sintetase (citrulinemia) 
• Argininosuccinase (acidúria argininosuccínica) 
• Arginase (arginemia) 
4) Desnutrição 
• desnutrição protéica (kwashiorkor) 
• desnutrição protéico-energética (marasmo)