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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE E DESPORTO CURSO DE BACHARELADO EM ENFERMAGEM DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA PROF. DR. RICARDO DE ARAÚJO MARQUES 2017.1 ROTEIRO DA AULA I. INTRODUÇÃO II. DESTINOS METABÓLICOS DOS GRUPOS AMINO III. EXCREÇÃO DE NITROGÊNIO E CICLO DA URÉIA IV. VIAS DE DEGRADAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA I. INTRODUÇÃO VISÃO GERAL DO METABOLISMO NOS ANIMAIS, OS AMINOÁCIDOS SOFREM DEGRADAÇÃO OXIDATIVA EM TRÊS CIRCUNSTÂNCIAS METABÓLICAS DIFERENTES: I) DURANTE A SÍNTESE E DEGRADAÇÃO NORMAIS DE PROTEÍNAS CELULARES (RENOVAÇÃO PROTEICA) II) QUANDO A DIETA É RICA EM PROTEÍNAS E OS AMINOÁCIDOS INGERIDOS EXCEDEM AS NECESSIDADES DO ORGANISMO PARA A SÍNTESE PROTEICA III) DURANTE O JEJUM OU NO DIABETES NÃO CONTROLADO EM TODAS ESSAS CONDIÇÕES METABÓLICAS, OS AMINOÁCIDOS PERDEM O SEU GRUPO AMINO PARA FORMAR -CETOÁCIDOS (ESQUELETOS DE CARBONO) OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA • POUCOS ORGANISMOS SÃO CAPAZES DE UTILIZAR O N2 ATMOSFÉRICO • OS AMINOÁCIDOS DERIVADOS DAS PROTEÍNAS DA DIETA SÃO A ORIGEM DA MAIORIA DOS GRUPOS AMINO • A MAIOR PARTE DOS AMINOÁCIDOS É METABOLIZADA NO FÍGADO • PARTE DA AMÔNIA GERADA NESSE PROCESSO É RECICLADA E O EXCESSO É EXCRETADO DIRETAMENTE OU CONVERTIDO EM URÉIA OU ÁCIDO ÚRICO OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA II. DESTINOS METABÓLICOS DOS GRUPOS AMINO CATABOLISMO DOS GRUPOS AMINO OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA AS PROTEÍNAS DA DIETA SÃO ENZIMATICAMENTE DEGRADADAS ATÉ AMINOÁCIDOS • NO ESTÔMAGO, A PEPSINA HIDROLISA AS PROTEÍNAS INGERIDAS EM UMA MISTURA DE PEPTÍDEOS MENORES • NO INTESTINO, A TRIPSINA E A QUIMIOTRIPSINA CONTINUAM A HIDRÓLISE DOS PEPTÍDEOS PRODUZIDOS PELA PEPSINA NO ESTÔMAGO • A MISTURA RESULTANTE DE AMINOÁCIDOS LIVRES É TRANSPORTADA PARA DENTRO DAS CÉLULAS EPITELIAIS • OS AMINOÁCIDOS ENTRAM NOS CAPILARES SANGUÍNEOS NAS VILOSIDADES E SÃO TRANSPORTADOS ATÉ O FÍGADO O PIRIDOXAL-FOSFATO PARTICIPA DA TRANSFERÊNCIA DE GRUPOS -AMINO PARA O -CETOGLUTARATO OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA • NO FÍGADO, A PRIMEIRA ETAPA DO CATABOLISMO DA MAIORIA DOS L-AMINOÁCIDOS É A REMOÇÃO DOS SEUS GRUPOS -AMINO • AS REAÇÕES SÃO CATALISADAS POR ENZIMAS CHAMADAS AMINOTRANSFERASES OU TRANSAMINASES (PIRIDOXAL-FOSFATO: COFATOR) • NAS TRANSAMINAÇÕES O GRUPO AMINO É TRANSFERIDO PARA O CARBONO DO - CETOGLUTARATO • AS TRANSAMINAÇÕES COLETAM GRUPOS AMINO DE DIFERENTES AMINOÁCIDOS, NA FORMA DE L- GLUTAMATO BIOSSÍNTESE OU EXCREÇÃO O GLUTAMATO LIBERA SEU GRUPO AMINO NA FORMA DE ÍONS AMÔNIO NO FÍGADO OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA • NOS HEPATÓCITOS, O GLUTAMATO É TRANSPORTADO DO CITOSOL PARA A MATRIZ MITOCONDRIAL, ONDE SOFRE DESAMINAÇÃO OXIDATIVA • A REAÇÃO É CATALISADA PELA L-GLUTAMATO- DESIDROGENASE • A AÇÃO COMBINATA DE UMA AMINOTRANSFERASE E DA GLUTAMATO-DESIDROGENASE É CONHECIDA COMO TRANSDESAMINAÇÃO • O –CETOGLUTARATO FORMADO PODE SER UTILIZADO NO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO OU PARA A SÍNTESE DE GLICOSE A GLUTAMINA TRANSPORTA AMÔNIA NA CORRENTE SANGUÍNEA OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA • A AMÔNIA É BASTANTE TÓXICA PARA OS TECIDOS ANIMAIS • EM MUITOS TECIDOS, COMO O CÉREBRO, ALGUNS PROCESSOS GERAM AMÔNIA LIVRE • A AMÔNIA LIVRE PRODUZIDA NOS TECIDOS É COMBINADA COM O GLUTAMATO, PRODUZINDO GLUTAMINA • A GLUTAMINA É A FORMA DE TRANSPORTE NÃO TÓXICO PARA A AMÔNIA NO SANGUE FÍGADO E RIM • A GLUTAMINA TAMBÉM SERVE COMO FONTE DE GRUPOS AMINO EM VÁRIAS REAÇÕES BIOSSINTÉTICAS A ALANINA TRANSPORTA A AMÔNIA DOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS PARA O FÍGADO OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA • A ALANINA TAMBÉM DESEMPENHA UM PAPEL ESPECIAL NO TRANSPORTE DE GRUPOS AMINO PARA O FÍGADO DE FORMA NÃO TÓXICA – CICLO DA GLICOSE-ALANINA • O GRUPO AMINO DO GLUTAMATO É TRANSFERIDO PARA O PIRUVATO • O CUSTO DA GLICONEOGÊNESE É IMPOSTO AO FÍGADO E NÃO AO MÚSCULO • TODO ATP DISPONÍVEL NO MÚSCULO É DESTINADO À CONTRAÇÃO MUSCULAR OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA III. EXCREÇÃO DE NITROGÊNIO E CICLO DA URÉIA VIA DESCOBERTA POR HANS KREBS EM 1932 SANGUE RINS (EXCREÇÃO) AMÔNIA (GRUPOS AMINO) URÉIA (HEPATÓCITO) SANGUE OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA OS CICLOS DO ÁCIDO DO CÍTRICO E DA URÉIA PODEM SER LIGADOS BICICLETA DE KREBS • TRANSPORTE DE MALATO E GLUTAMATO PARA DENTRO DA MATRIZ • TRANSPORTE DE ASPARTATO E - CETOGLUTARATO PARA O CITOSOL • TRANSPORTA NADH NA FORMA DE EQUIVALENTES REDUTORES DO CITOSOL PARA A MATRIZ • A ATIVIDADE DO CICLO DA URÉIA É REGULADA OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA IV. VIAS DA DEGRADAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS • O CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS, EM CONJUNTO, REPRESENTAM NORMALMENTE APENAS 10 A 15% DA PRODUÇÃO DE ENERGIA NO ORGANISMO HUMANO • AS 20 VIAS CATABÓLICAS CONVERGEM PARA FORMAR APENAS 6 PRODUTOS PRINCIPAIS • OS ESQUELETOS DE CARBONO TOMAM VIAS DISTINTAS: I – GLICONEOGÊNESE OU CETOGÊNESE II – OXIDAÇÃO COMPLETA A CO2 E H20 OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA ALGUNS AMINOÁCIDOS SÃO CONVERTIDOS EM GLICOSE, OUTROS EM CORPOS CETÔNICOS ACETOACETIL-CoA E/OU ACETIL-CoA AMINOÁCIDOS CETOGÊNICOS CORPOS CETÔNICOS FENILALANINA TIROSINA ISOLEUCINA TRIPTOFANO TREONINA AMINOÁCIDOS GLICOGÊNICOS PIRUVATO -CETOGLUTARATO SUCCINIL-CoA FUMARATO E/OU OXALOACETATO GLICOSE/GLICOGÊNIO OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA SEIS AMINOÁCIDOS SÃO DEGRADADOS ATÉ PIRUVATO • OS ESQUELETOS DE CARBONO DE 6 AMINOÁCIDOS SÃO CONVERTIDOS, TOTAL OU PARCIALMENTE, EM PIRUVATO ALANINA TRIPTOFANO CISTEÍNA SERINA GLICINA TREONINA PIRUVATO ACETIL-CoA CO2 E H2O CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO OXALOACETATO GLICONEOGÊNESE GLICOSE VIAS CATABÓLICAS PARA ALANINA, GLICINA, SERINA, CISTEÍNA, TRIPTOFANO E TREONINA OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA VIAS CATABÓLICAS PARA TRIPTOFANO, LISINA, FENILALANINA, TIROSINA, LEUCINA, ISOLEUCINA E TREONINA OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA SETE AMINOÁCIDOS SÃO DEGRADADOS PRODUZINDO ACETIL-CoA OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA CINCO AMINOÁCIDOS SÃO CONVERTIDOS EM α- CETOGLUTARATO VIAS CATABÓLICAS PARA ARGININA, PROLINA, HISTIDINA, GLUTAMINA E GLUTAMATO OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA QUATRO AMINOÁCIDOS SÃO CONVERTIDOS EM SUCCINIL-CoA VIAS CATABÓLICAS PARA METIONINA, TREONINA, ISOLEUCINA E VALINA OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA AMINOÁCIDOS DE CADEIA RAMIFICADA NÃO SÃO DEGRADADOS NO FÍGADO • SÃO OXIDADOS COMO COMBUSTÍVEL PRINCIPALMENTE NO TECIDO MUSCULAR, ADIPOSO, RENAL E CEREBRAL – POSSUEM UMA AMINO TRANSFERASE AUSENTE NO FÍGADO OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA CONCEITOS IMPORTANTES 1 – HUMANOS OBTÊM UMA PEQUENA FRAÇÃO DE SUA ENERGIA OXIDATIVA A PARTIR DO CATABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS. 2 – OS AMINOÁCIDOS PROVÊM DA DEGRADAÇÃO NORMAL DE PROTEÍNAS CELULARES (RECICLAGEM), DA DEGRADAÇÃO DE PROTEÍNAS DA DIETA E DA DEGRADAÇÃO DAS PROTEÍNAS TECIDUAIS (JEJUM E DIABETES NÃO CONTROLADO). 3 – PROTEASES DEGRADAM AS PROTEÍNAS DA DIETA NO ESTÔMAGO E NO INTESTINO DELGADO. 4 – A PRIMEIRA ETAPA NO CATABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS É SEPARAR O GRUPO AMINO DO ESQUELETO DE CARBONO. 5 – O GRUPO AMINO É TRANSFERIDO PARA O -CETOGLUTARATO , FORMANDO GLUTAMATO (REAÇÃO DE TRANSAMINAÇÃO). 6 – O GLUTAMATO É TRANSPORTADO PARA A MITOCÔNDRIA HEPÁTICA, ONDE A GLUTAMATO- DESIDROGENASE LIBERA O GRUPO AMINO NA FORMA DE ÍON AMÔNIO (NH4 +). OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA CONCEITOS IMPORTANTES 7 –A AMÔNIA PRODUZIDA EM OUTROS TECIDOS É TRANSPORTADA AO FÍGADO COMO NITROGÊNIO AMÍDICO DA GLUTAMINA OU, NO TRANSPORTE A PARTIR DO MÚSCULO ESQUELÉTICO, COMO GRUPO AMINO DA ALANINA. 8 – A AMÔNIA É ALTAMENTE TÓXICA PARA OS TECIDOS ANIMAIS E A MESMA É ELIMINADA DO ORGANISMO APÓS CONVERSÃO EM URÉIA NO FÍGADO (CICLO DA URÉIA). 9 – O CICLO DA URÉIA E O CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ESTÃO INTERCONECTADOS (BICICLETA DE KREBS). 9 – APÓS A REMOÇÃO DOS GRUPOS AMINO, OS ESQUELETOS DE CARBONO DOS AMINOÁCIDOS SOFREM OXIDAÇÃO A COMPOSTOS CAPAZES DE ENTRAR NO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO PARA OXIDAÇÃO A CO2 E H20. 10 – ALGUNS AMINOÁCIDOS PODEM SER CONVERTIDOS EM CORPOS CETÔNICOS, ALGUNS EM GLICOSE E ALGUNS EM AMBOS . OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA URÉIA CONCEITOS IMPORTANTES 11 – OS ESQUELETOS DE CARBONO DOS AMINOÁCIDOS ENTRAM NO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO POR MEIO DE CINCO INTERMEDIÁRIOS: ACETIL-CoA, -CETOGLUTARATO, SUCCINIL-CoA, FUMARATO E OXALOACETATO. 12 – ALGUNS SÃO DEGRADADOS EM PIRUVATO, QUE PODE SER CONVERTIDO EM ACETIL-CoA OU EM OXALOACETATO. 13 – OS AMINOÁCIDOS DE CADEIA RAMIFICADA (ISOLEUCINA, LEUCINA E VALINA), DIFERENTEMENTE DOS DEMAIS AMINOÁCIDOS, SÃO DEGRADADOS APENAS NOS TECIDOS EXTRA-HEPÁTICOS.
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