Digestao, Transporte e metabolismo de Proteinas e Aminoacidos texto

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Texto adaptado de:
http://www.ufpe.br/dbioq/portalbq04/metabolismo_de_aminoacidos.htm
e
http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0004-28031999000400011&script=sci_arttext
Digestão e Transporte de Proteínas e Aminoácidos
1 - Aminoácidos
No ser humano a maioria dos aminoácidos é obtida pela dieta. A relação entre a quantidade de nitrogênio ingerida diariamente e a quantidade que é excretada expressa o balanço diário de nitrogênio (Balanço Nitrogenado – diferença entre nitrogênio ingerido e excretado). Quando a quantidade de nitrogênio excretada é maior do que a quantidade ingerida diz-se que o balanço é negativo, o que pode ocorrer, por exemplo, em uma dieta pobre em aminoácidos essenciais. Neste caso, parte das proteínas endógenas serão destruídas a fim de repor aqueles aminoácidos essenciais que estão em falta. Tem-se então uma maior excreção de nitrogênio, em função do “pool” de aminoácidos não utilizados. O balanço positivo de nitrogênio ocorre com mais freqüência na criança em crescimento, ou em situação de pacientes em recuperação pós traumático. 
   O ser humano pode sintetizar apenas 11 dos 20 aminoácidos necessários para a síntese de proteínas. Aqueles aminoácidos que não podem ser sintetizados são considerados aminoácidos essenciais (Histidina,Isoleucina, Leucina,Metionina, Fenilalanina, Treonina; são exemplos de aminoácidos essenciais).
2- Proteínas como fonte de aminoácidos 
   A cada dia, proteínas da dieta (cerca de 70-100g) e proteínas endógenas (cerca de 35-200g) sofrem a ação de peptidases e são degradadas às suas unidades fundamentais, os aminoácidos. A degradação das proteínas endógenas é decorrente da constante modificação que ocorre com os componentes celulares e apresentam um tempo de meia-vida que varia de poucos minutos até meses.
3- Digestão e absorção de proteínas e aminoácidos
 As proteínas ingeridas não sofrem na boca, modificações químicas, sendo apenas reduzidas a partículas menores. No estômago, as proteínas e polipeptídios são desnaturados por ação do HCl e hidrolisadas (quebradas) por ação da pepsina, uma protease (enzima que degrada proteínas) que age preferencialmente sobre ligações peptídicas de aminoácidos com radicais aromáticos (Phe, Tyr). A pepsina é gerada a partir de uma forma enzimática inativa, o pepsinogênio (um zimogênio), um polipetídeo que é transformado em função do pH baixo do estômago. Os produtos principais da ação da pepsina são peptídeos grandes e um pouco de aminoácidos. Assim, a digestão no estômago representa apenas 10-20% da digestão total protéica. A maior parte desta digestão ocorre no lúmen do duodeno e jejuno, sob a influência do suco pancreático, processando-se, quase completamente no íleo terminal. Os polipeptídeos que chegam ao duodeno são degradados pelas enzimas tripsina, quimiotripsina, carboxipeptidades A e B e elastase. Os produtos finais da digestão, na superfície celular, são aminoácidos livres, di- e tri-peptídeos, que são absorvidos por sistemas específicos de transporte de aminoácidos e peptídeos. Estes últimos são hidrolisados no compartimento citoplasmático, uma vez que, após uma refeição, o sangue portal não contém peptídeos.
   
Sistemas de transporte estéreo-específicos para aminoácidos e doenças relacionadas à sua deficiência:
	Especificidade para aminoácidos:
	Exemplo
	Doença
	Pequenos e neutros
	Al, Ser, Tre
	 
	Grandes neutros e aromáticos
	Ile, Leu, Val, Tyr, Trp, Phe
	Doença de Hartnup
	Básicos
	Arg, Lys, His
	Cistinúria
	Prolina, Glicina
	 
	Glicinúria
	Ácidos
	Asp, Glu
	 
   O transporte dos outros aminoácidos na borda em escova envolve o co-transporte de 2 íons Na+ e o transporte no sentido contrário de 1 íon K+. 
 
O ciclo do gama-glutamil: 
   De acordo com Alton Meister, os aminoácidos são transportados como dipeptídeos do ácido glutâmico. Nesse sistema de transporte, o glutationa (GSH) se presta como doador do grupo gama-glutamil. A formação do dipeptídeo é catalisada pela enzima gama-glutamil transpeptidase (CGT), uma enzima da membrana celular, presente, principalmente, no fígado, ducto biliar e rim. A determinação dos níveis da enzima no sangue é usada na identificação de doenças nesses órgãos.
  
 
4 - Destino dos aminoácidos
A maioria dos aminoácidos usados pelo organismo para a síntese de proteínas, ou como precursores para outros aminoácidos são obtidos da dieta ou da renovação das proteínas endógenas:
Dependendo do destino destes aminoácidos, eles podem ser classificados como aminoácidos glicogênicos (quando participam da gliconeogênese – síntese de glicose, no fígado), cetogênicos (quando geram corpos cetônicos) e glico-cetogênicos (quando a rota metabólica leva à formação de glicose e de corpos cetônicos). Este “destino” se refere aos “esqueletos carbônicos” dos aminoácidos, ou seja, o que resta do aminoácido após a retirada dos seus grupos amino. 
5 – Metabolismo de Aminoácidos  
 Ação das Aminotransferases (ou Transaminases)
 	Uma das formas de transferência do grupo amino, seja apara a sua eliminação ou em processos de síntese de aminoácidos não essenciais, é por transferência do grupo amino de um aminoácido para um alfa-cetoácido gerando um outro aminoácido e o alfa-cetoácido correspondente. Essa reação é catalisada pelas aminotransferases, também conhecidas como transaminases. Para cada aminoácido existe uma aminotransferase correspondente. A determinação dos níveis séricos das transaminases glutâmico pirúvica (TGP ou ALT) e glutâmico oxaloacética (TGO ou AST) é um dado diagnóstico utilizado rotineiramente na confirmação de problemas cardíacos ou hepáticos. A concentração dessas enzimas no plasma é baixa. No entanto, quando ocorre rompimento de tecido, no enfarto do miocárdio, por exemplo, ou em casos de hepatite, a concentração plasmática aumenta, denunciando a lesão. 
Estas enzimas têm, como coenzima, o piridoxal fosfato (obtido a partir da vitamina B6) e transferem o grupamento amino de um aminoácido (alanina, na figura) para o alfa-cetoglutarato gerando glutamato e o alfa-cetoácido (piruvato, na figura) derivado do aminoácido que perdeu o grupamento amino. Essa reação é necessária uma vez que a amônia não pode participar do ciclo da uréia diretamente a partir de qualquer aminoácido, mas pode ser doada pelo glutamato. A reação inversa ocorre quando há necessidade de um determinado aminoácido para a síntese de proteína.
   
Glutamina sintetase e glutaminase:
A amônia livre é tóxica e é, preferencialmente, transportada no sangue, na forma de grupos amino ou amida, incorporados em aminoácidos. Glutamina representa cinqüenta por cento desses aminoácidos circulantes. A produção de glutamina é catalisada pela glutamina sintetase, que utiliza glutamato e amônia como substrato. A remoção da amônia - na reação reversa - é feita pela glutaminase.
Glutamato desidrogenase:
No fígado, essa enzima está localizada na mitocôndria, onde têm início as reações do ciclo da uréia. A enzima catalisa a incorporação de amônia, como grupo amino, no alfa-cetoglutarato gerando glutamato e utiliza NADPH como coenzima, envolvendo consumo de ATP. A reação reversa é catalisada pela mesma enzima utilizando NAD como coenzima.
   
6 - Ciclo da Uréia
   A uréia é a forma de excreção de amônia em mamíferos terrestres. A enzima carbamoilfosfato sintetase I (presente na micotôndria e sua atividade depende de N-acetil glutamato) catalisa a condensação da amônia com bicarbonato, para formar carbamoilfosfato. O ciclo da uréia tem início, na mitocôndria, com a condensação da ornitina e do carbamoilfosfato gerando citrulina, que sai da mitocôndria e reage com aspartato gerando argininosuccinato e fumarato. A formação da citrulina é catalisada pela transcarbamoilase, enquanto a argininosuccinato sintetase gera argininosuccinato, que sofre a ação da argininosuccinato liase e produz arginina. Finalmente a arginase transforma arginina em uréia e ornitina. Este último composto volta para a mitocôndria, dandocontinuidade ao ciclo. Este ciclo requer 4 ATP para excretar duas moléculas de amônia na forma de uréia, através dos rins. No entanto, se o fumarato, liberado pelo ciclo da Uréia se transformar em malato, e este, em oxaloacetato, será formado 1 NADH que, na mitocôndria, pode levar à formação de 3 ATPs, levando a um consumo líquido de energia, pelo Ciclo da Uréia, de apenas 1 ATP.
O ciclo da uréia é o principal mecanismo de eliminação de amônia. Defeito na atividade de enzimas do ciclo causam aumento nos níveis de amônia circulante (hiperamonemia), que gera coma e morte. Deficiência parcial dessas enzimas causam retardamento mental, letargia e vômitos episódicos. Uma explicação para esses distúrbios talvez seja porque níveis altos de amônia favorecem a transformação de alfa-cetoglutarato em glutamato. Isso deve comprometer as reações do ciclo do ácido cítrico gerando uma redução na produção de ATP. Já foram identificados pacientes com deficiência de cada uma das enzimas do ciclo da uréia. O tratamento pode ser feito pela redução na ingestão de aminoácidos, substituindo-os, se necessário, pelos alfa-cetoácidos equivalentes; ou pela remoção do excesso de amônia, através da administração de fármacos que se ligam covalentemente aos aminoácidos e que são excretados através da urina. Benzoato e fenilacetato são exemplos de fármacos utilizados na eliminação de amônia. Benzoato se liga com a glicina e forma hipurato, enquanto fenilacetato liga-se com a glutamina gerando fenilacetilglutamina. Esses produtos são excretados através da urina. 
7 - Metabolismo de alguns aminoácidos e doenças relacionadas.
Fenilalanina e Tirosina:
A transformação de fenilalanina em tirosina é catalisada pela fenilalanina hidroxilase. A ausência dessa enzima ou de sua coenzima, a tetraidrobiopterina, gera retardo mental devido ao aumento nos níveis de fenilalanina e seus derivados (fenilpiruvato, fenillactato e fenilacetato - que da à urina um odor de rato) na circulação sangüínea. Este defeito genético é conhecido como fenilcetonúria.
A maior parte da tirosina não incorporada às proteínas é metabolizada a acetoacetato e fumarato. Parte é usada na síntese de catecolaminas, cujo processo tem início com a tirosina hidroxilase, enzima dependente de tetraidrobiopterina. O produto dessa reação é a diidroxifenilalanina (DOPA). Dopamina - produto de descarboxilação da DOPA - é convertida, na medula adrenal, em norepinefrina e epinefrina (ou adrenalina). A tirosinase, uma proteína que contém cobre, está envolvida com a conversão de tirosina em melanina. Nessa reação DOPA é usada como cofator interno e produz dopaquinona. A perda da atividade da tirosinase gera albinismo. Existem vários tipos de melanina. Todas são quinonas aromáticas e o sistema conjugado de ligação dá origem à cor.
Triptofano
Serotonina e melatonina são derivadas do triptofano. A serotonina é um neurotransmissor presente no cérebro e causa contração da musculatura lisa de arteríolas e bronquíolos. Como a melatonina, a serotonina também é uma indutora do sono. Níveis elevados na urina de produtos do metabolismo de catecolaminas, como o ácido vanililmandélico (VMA) e do metabolismo da serotonina podem indicar a presença de tumores.
8 – Síntese de aminoácidos não Essenciais
	Os aminoácidos não essenciais são produzidos a partir de intermediários do Ciclo de Krebs (α-cetoglutarato e oxaloacetato) ou da Via gGicolítica (piruvato e 3-fosfo-glicerato), ou ainda, a partir de aminoácidos essenciais obtidos pela dieta (fenilalanina e metionina). Por reações de transaminação, a partir do glutamato, o grupo amino é incorporado em α-cetoácidos, dando origem aos aminoácidos. A partir de outras reações simples ou ainda, pelo Ciclo da Uréia, são produzidos os aminoácidos restantes.