Metabolismo das proteínas e lipídios resumo

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Metabolismo das proteínas e lipídios
Metabolismo das proteínas:
As proteínas são produtos finais da maioria das vias de informação. Toda hora, uma célula típica requer milhares de proteínas diferentes, as quais precisam ser sintetizadas em resposta às necessidades da célula naquele momento, transportadoras (direcionadas) para seus locais apropriados na célula e degradadas quando não mais se fizerem necessárias. 
A síntese proteica em eucariotos envolve mais de 70 proteínas ribossomais diferentes; 20 ou mais enzimas para ativar os precursores de aminoácidos; uma dúzia ou mais de enzimas auxiliares e outros fatores proteicos para as etapas de iniciação, alongamento e término de polipeptídeos; talvez 100 enzimas adicionais para o processamento final das diferentes proteínas, e 40 ou mais tipos de RNAs transportadores e ribossomais. Ao todo, quase 300 macromoléculas diferentes cooperam para a síntese de polipeptídeos. Muitas dessas macromoléculas estão organizadas dentro da complexa estrutura tridimensional do ribossomo.
A síntese de proteínas é de suma importância para a célula, uma vez que ela chega a consumir 90% do total de energia utilizada por uma célula para reações biossintéticas. Todas as células de bactérias, arquibactérias e eucariotos contêm de algumas a milhares de cópias de diferentes proteínas e RNAs. 
Sabe-se que o processo de síntese é complexo, porém as proteínas são produzidas de forma extraordinariamente rápida. A síntese de milhares de proteínas diferentes em uma célula é firmemente regulada, de modo que as cópias são feitas apenas em números suficientes para suprir as necessidades metabólicas daquele dado momento. Para manter a combinação e as concentrações apropriadas de proteínas, os processos de endereçamento e degradação devem estar sincronizados com o de síntese.
Síntese proteica 
A síntese de biomoléculas poliméricas pode ser considerada como consistindo nos estágios de início (ou iniciação), alongamento e término (ou terminação). Geralmente, esses processos fundamentais são acompanhados por dois estágios adicionais: a ativação de precursores, anterior à síntese, e o processamento pós-sintético do polímero completo. A síntese de proteínas segue o mesmo padrão. A ativação dos aminoácidos antes da sua incorporação nos polipeptídios e o processamento pós-traducional do polipeptídio completo desempenham papéis especialmente importantes em garantir tanto a fidelidade da síntese quanto a função adequada do produto proteico. 
Figura: Os componentes celulares envolvidos nos cinco estágios da síntese proteica em E. coli e em outras bactérias; os requerimentos nas células eucarióticas são bastante semelhantes, mas em alguns casos o número de componentes envolvidos é maior. 
A biossíntese de proteínas ocorre em cinco estágios:
Estágio 1: Ativação de aminoácidos Para a síntese de um polipeptídio de sequência definida, dois requerimentos químicos fundamentais devem ser alcançados: (1) o grupamento carboxil de cada aminoácido deve ser ativado para facilitar a formação da ligação peptídica, e (2) um elo deve ser estabelecido entre cada novo aminoácido e a informação contida no mRNA que o codifica. Ambos os requerimentos são cumpridos ligando-se o aminoácido a um tRNA no primeiro estágio da síntese proteica. A ligação do aminoácido certo ao tRNA certo é fundamental nesse processo. Essa reação ocorre no citosol, e não no ribossomo. Cada um dos 20 aminoácidos é covalentemente ligado a um tRNA específico, às custas da energia do ATP, utilizando enzimas ativadoras dependentes de Mg21, conhecidas como aminoacil-tRNA-sintases. Quando ligados aos seus aminoácidos (aminoaci-lados), os tRNAs são considerados “carregados”.
Estágio 2: Iniciação O mRNA contendo o código para a síntese do polipeptídio se liga à subunidade menor do ribossomo e ao aminoacil-tRNA iniciador. A subunidade ribossomal maior se liga então para formar um complexo de iniciação. O aminoacil-tRNA iniciador estabelece um pareamento de bases com o códon AUG do mRNA, que sinaliza o começo do polipeptídio. Esse processo, que requer GTP, é promovido por proteínas citosólicas denominadas fatores de iniciação.
Estágio 3: Alongamento O polipeptídio nascente é alongado pela adição de unidades sucessivas de aminoácidos, as quais são ligadas covalentemente após serem levadas até o ribossomo e posicionadas corretamente pelo respectivo tRNA, o qual, por sua vez, realiza um pareamento de bases com o códon correspondente no mRNA. O alongamento requer proteínas citosólicas conhecidas como fatores de alongamento. A ligação de cada aminoacil-tRNA que entra e o movimento do ribossomo ao longo do mRNA são facilitados pela hidrólise de GTP à medida que cada resíduo é adicionado ao polipeptídio nascente.
Estágio 4: Terminação e reciclagem do ribossomo A conclusão da cadeia polipeptídica é sinalizada por um códon de paradano mRNA. O novo polipeptídeo é liberado do ribossomo, auxiliado por proteínas denominadas fatores de liberação, e o ribossomo é reciclado para um novo ciclo de síntese.
Estágio 5: Enovelamento e processamento pós-traducional para que possa atingir sua forma biologicamente ativa, o novo polipeptídio precisa dobrar-se em sua conformação tridimensional apropriada. Antes ou depois de dobrar-se, o novo polipeptídio pode sofrer processamento enzimático, incluindo remoção de um ou mais aminoácidos (geralmente da extremidade aminoterminal); adição de grupamentos acetil, fosforil, metil, carboxil, ou outros grupos a certos resíduos de aminoácidos; clivagem proteolítica, e/ou ligação de oligossacarídeos ou grupos prostéticos.
A síntese de proteínas começa na extremidade aminoterminal e procede à adição de aminoácidos passo a passo em direção à extremidade carboxiterminal do polipeptídio nascente. 
A síntese proteica é inibida por muitos antibióticos e toxinas:
A síntese proteica constitui uma função central na fisiologia celular e é o alvo principal de muitos antibióticos e toxinas naturais. A maioria desses antibióticos inibe a síntese proteica nas bactérias. As diferenças entre a síntese de proteínas em bactérias e em eucariotos, apesar de muito tênues em alguns casos, bastam para que a maioria dos compostos seja relativamente inofensiva para células eucarióticas.
 A seleção natural favoreceu a evolução de compostos que fazem uso de diferenças mínimas para afetar seletivamente os sistemas das bactérias, de forma que essas armas bioquímicas são sintetizadas por alguns microrganismos, sendo extremamente tóxicas para outros. Uma vez que quase todas as etapas da síntese proteica podem ser inibidas por um ou outro antibiótico, esses compostos têm se tornado ferramentas valiosas no estudo da biossíntese de proteínas.
A puromicina, produzida pelo fungo Streptomyces alboniger, é um dos mais bem conhecidos antibióticos inibidores da síntese proteica. A sua estrutura é bastante semelhante à extremidade 39 de um aminoacil-tRNA, permitindo que ele se ligue ao sítio A do ribossomo e participe na formação da ligação peptídica, produzindo peptidil-puromicin. No entanto, por se assemelhar apenas à extremidade 39 do tRNA, a puromicina não participa da translocação e se dissocia do ribossomo logo após se ligar à extremidade carboxil do peptídeo. Isso causa o término prematuro da síntese do polipeptídio. 
As tetraciclinas inibem a síntese proteica em bactérias por meio do bloqueio do sítio A do ribossomo, impedindo a ligação do aminoacil-tRNA.
 O cloranfenicol inibe a síntese proteica realizada nos ribossomos das bactérias (bem como das mitocôndrias e dos cloroplastos) pelo bloqueio da atividade peptidil-transferase; ele não afeta a síntese citosólica das proteínas em eucariotos. Por outro lado, a cicloeximida bloqueia a peptidil-transferase dos ribossomos 80S de eucariotos, mas não aquela dos ribossomos 70S das bactérias (nem das mitocôndrias nem dos cloroplastos). 
A estreptomicina, um trissacarídeo básico, causa uma leitura errada do código genético (em bactérias) em concentrações relativamente baixas e inibe a iniciação em concentraçõesmais altas.
Vale ressaltar que muitos antibióticos e toxinas bem estudados inibem alguns aspectos da síntese proteica.
Degradação das proteínas:
A célula eucariótica é composta por muitas estruturas, organelas e compartimentos, cada um com funções específicas que requerem conjuntos distintos de proteínas e enzimas. Essas proteínas (com exceção daquelas produzidas nas mitocôndrias e nos plastídeos) são sintetizadas nos ribossomos, no citosol. 
As proteínas destinadas à secreção, à integração na membrana plasmática ou à inclusão nos lisossomos geralmente compartilham das primeiras etapas de uma via que inicia no retículo endoplasmático (RE). As proteínas destinadas às mitocôndrias, aos cloroplastos ou ao núcleo utilizam três mecanismos separados. 
E aquelas destinadas ao citosol simplesmente permanecem no local onde são sintetizadas. O elemento mais importante em muitas dessas vias de endereçamento é uma sequência curta de aminoácidos, denominada sequência sinal, ou peptídeo sinalizador.
A sequência sinal direciona a proteína para seu local apropriado na célula, e, em muitas proteínas, ela é removida durante o transporte ou depois que a proteína tenha alcançado seu destino final. Nas proteínas cujo destino é o transporte para mitocôndrias, cloroplastos ou RE, a sequência sinal está localizada na porção aminoterminal do polipeptídio recém-sintetizado. 
Em muitos casos, a capacidade de endereçamento de certas sequências sinal foi confirmada por meio da fusão da sequência sinal de uma proteína com outra proteína, mostrando que o sinal direciona a segunda proteína para o local onde a primeira proteína é geralmente encontrada. A degradação seletiva das proteínas que não são mais necessárias para a célula também se baseia, em grande parte, em um conjunto de sinais moleculares incrustados na estrutura de cada proteína. Nesta seção final, serão examinados o endereçamento e a degradação das proteínas, com ênfase nos sinais e na regulação molecular envolvido, os quais são fundamentais para o metabolismo celular. 
Metabolismo dos lipídios:
Os lipídeos desempenham uma grande variedade de funções celulares. Eles são a principal forma de armazenamento de energia na maioria dos organismos e os principais constituintes das membranas celulares. Lipídeos especializados atuam como pigmentos (retinal, caroteno), cofatores (vitamina K), detergentes (sais biliares), transportadores (dolicóis), hormônios (derivados da vitamina D, hormônios sexuais), mensageiros extracelulares e intracelulares (eicosanoides, derivados do fosfatidilinositol) e âncoras para proteínas de membrana (ácidos graxos covalentemente ligados, grupos prenila e fosfatidilinositol). 
A capacidade de sintetizar uma variedade de lipídeos é essencial para todos os organismos. Existe e as vias biossintéticas para alguns dos lipídeos celulares mais comuns, que usam estratégias utilizadas para sintetizar esses produtos insolúveis em água a partir de precursores hidrossolúveis, como o acetato. Assim como outras vias biossintéticas, essas sequências de reações são endergônicas e redutoras. Utilizam ATP como fonte de energia metabólica e um transportador de elétrons reduzido (geralmente o NADPH) como agente redutor.
Os ácidos graxos são os principais componentes dos triacilgliceróis e dos fosfolipídeos; junto com a montagem dos ácidos graxos em triacilgliceróis e nos tipos mais simples de fosfolipídeos de membrana. A síntese do colesterol, componente de algumas membranas e o precursor de esteroides, como os ácidos biliares, os hormônios sexuais e os hormônios adrenocorticais.
Funções biológicas dos lipídios: são componentes de membranas - isolantes térmicos isolantes térmicos - reservas de energia reserva de energia - proteção de órgãos internos contra choques proteção de órgãos internos contra choques - síntese de vitaminas e hormônios* síntese de vitaminas e hormônios*
CLASSIFICAÇÃO:
Lipídios Simples: Ésteres de ácidos graxos com diversos álcoois;
Gorduras e ésteres de ácidos Ésteres de ácidos graxos com o glicerol;
Lipídios Compostos: Ésteres de ácidos graxos contendo outro grupo além do álcool e do ácido graxo. 
Fosfolipídios que contem ácido graxo e glicerol, resíduo fosfórico, bases nitrogenadas e outros substituintes. 
Ex:. glicerofosfolipídios glicerofosfolipídios, esfingolipídios, etc.
Lipídios Derivados: Ácidos graxos, graxos, glicerol, glicerol, esteróides, esteróides, álcoois álcoois não glicerol, glicerol, esteróis, esteróis, aldeídos aldeídos graxos, graxos, corpos cetônicos cetônicos.
Biossíntese de ácidos graxos:
A oxidação dos ácidos graxos ocorre pela remoção oxidativa e sucessiva de unidades com dois átomos de carbono (acetil-CoA). A biossíntese e a degradação dos ácidos graxos ocorrem por meio de diferentes vias, são catalisadas por diferentes grupos de enzimas e localizam-se em compartimentos distintos na célula. Além disso, a biossíntese requer a participação de um intermediário de três carbonos, a malonil-CoA, que não está envolvido na degradação dos ácidos graxos.
A síntese dos ácidos graxos ocorre em uma sequência de reações que se repetem em todos os organismos, as longas cadeias de carbono dos ácidos graxos são construídas por uma sequência de reações repetitivas, em quatro etapas, catalisadas por um sistema coletivamente conhecido como ácido graxo-sintase. Um grupamento acila saturado, produzido em cada série de reações em quatro etapas, torna-se o substrato da condensação subsequente com um grupo malonila ativado. Em cada uma das passagens pelo ciclo, à cadeia do grupo acila graxo aumenta em dois carbonos. Na sequência anabólica redutora, tanto o cofator transportador de elétrons quanto os grupos ativadores diferem daqueles do processo catabólico oxidativo.
A biossíntese de ácidos graxos é precisamente regulada quando uma célula ou um organismo tem combustível metabólico mais que suficiente para suprir suas necessidades energéticas, geralmente o excesso é convertido em ácido graxo e estocado como lipídeos, como os triacilgliceróis. A reação catalisada pela acetil-CoA-carboxilase é a etapa limitante na biossíntese de ácidos graxos, e essa enzima é um ponto importante de regulação.
Os ácidos graxos saturados de cadeia longa são sintetizados a partir do palmitato: O palmitato, produto principal do sistema do ácido graxo-sintase nas células animais, é o precursor de outros ácidos graxos de cadeia longa. 
A dessaturação dos ácidos graxos requer uma oxidase de função mista: O palmitato e o estearato servem como precursores dos dois ácidos graxos monoinsaturados mais comuns nos tecidos animais: o palmitoleato, e o oleato, os dois ácidos graxos contêm uma única ligação dupla cis. 
Oxidação dos ácidos graxos:
A oxidação dos ácidos graxos oco rre em algumas etapas. Na primeira delas, a β – 
oxidação, os ácidos graxos sofrem sucessivas retiradas de unidades de dois átomos 
de carbono na forma de acetil CoA, começando pelo carbono beta, isto é a 
extremidade da carboxila da cadeia do ácido graxo. 
A beta-oxidação do s ácidos graxos saturados pares 
ocorre em quatro etapas. Primeiro, uma 
desidrogenação produz uma ligação dupla entre os 
carbonos alfa e beta (C2 e C3) do ácido graxo. Esta 
reação é catalisada por isoenzimas 
A oxidação dos ácidos graxos oco rre em algumas etapas. Na primeira delas, a β – 
oxidação, os ácidos graxos sofrem sucessivas retiradas de unidades de dois átomos 
de carbono na forma de acetil CoA, começando pelo carbono beta, isto é a 
extremidade da carboxila da cadeia do ácido graxo. 
A beta-oxidação do s ácidos graxos saturados pares 
ocorre em quatro etapas. Primeiro, uma 
desidrogenação produz uma ligação dupla entre os 
carbonos alfa e beta (C2 e C3) do ácido graxo. Esta 
reação é catalisada por isoenzimas 
A oxidação dos ácidos graxos oco rre em algumas etapas. Na primeira delas, a β – 
oxidação, os ácidos graxos sofremsucessivas retiradas de unidades de dois átomos 
de carbono na forma de acetil CoA, começando pelo carbono beta, isto é a 
extremidade da carboxila da cadeia do ácido graxo. 
A beta-oxidação do s ácidos graxos saturados pares 
ocorre em quatro etapas. Primeiro, uma 
desidrogenação produz uma ligação dupla entre os 
carbonos alfa e beta (C2 e C3) do ácido graxo. 
A oxidação dos ácidos graxos ocorre em algumas etapas. Na primeira delas, a β – oxidação, os ácidos graxos sofrem sucessivas retiradas de unidades de dois átomos de carbono na forma de acetil CoA, começando pelo carbono beta, isto é a extremidade da carboxila da cadeia do ácido graxo. A beta-oxidação do s ácidos graxos saturados pares ocorre em quatro etapas. Primeiro, uma desidrogenação produz uma ligação dupla entre os carbonos alfa e beta (C2 e C3) do ácido graxo.
Esta reação é catalisada por isoenzimas acil-CoA desidrogenase e tem o FAD como grupo prostético, que recebe os elétrons removidos do acil -CoA graxo. No segundo passo, uma molécula de água é adicionada à dupla ligação, com a catálise da enoil CoA hidratase. Na terceira reação, há a desidrogenação pela ação da β-hidroxiacil-CoA desidrogenase e o NAD+ é o receptor de elét rons. 
A última reação é catalisada pela acil-CoA acetil transferase, que se constitui da adição de uma molécula livre de coenzima A para romper o fragmento carboxiterminal de dois átomos de carbono do ácido graxo. Esse conjunto de 4 reações é repetido até que todo o ácido graxo seja quebrado em unidades de acetil CoA. Na segunda etapa da oxidação, o acetil CoA pode ser totalmente oxidado no ciclo de Krebs e , na última, o NADH e o FADH2 são aceptores de elétrons na cadeira respiratória. 
s.: A ligação carbono-carbono dos ácidos graxos é relativamente estável e a 
beta-oxidação é portanto uma forma de solucionar o problema da quebra dessas 
ligações, uma vez que forma um dupla ligação em um passo(muito mais instável).
Obs.: A ligação carbono-carbono dos ácidos graxos é relativamente estável e a beta-oxidação é, portanto uma forma de solucionar o problema da quebra dessas ligações, uma vez que forma uma dupla ligação em um passo (muito mais instável).
Durante a oxidação dos ácidos graxos no fígado da maioria dos mamíferos, o acetil CoA pode entrar no ciclo do ácido cítrico ou pode ser convertido a corpos cetônicos. Isto é, acetoacetato, acetona e β-hidroxibutirato, que são transportados para os tecidos extrahepáticos, o nde são oxidados no ciclo do ácido. A acetona, produzida em menores quantidades, é exalada, demonstrando odor característico. O primeiro passo na formação de acetoacetato no fígado é a co ndensação enzimática de dois acetil CoA catalisada pela tiolase (é a reversão da última etapa da beta-oxidação). 
Depois ele condensa-se com acetil CoA e é quebrado, formando acetil CoA e acetoacetato livre. Ele pode ser depois reduzido a β-hidroxibutirato. Nos tecidos extrahepáticos, o acetoacetato ou o β-hidroxibutirato são revertidos a acetil CoA que entra no ciclo do ácido cítrico. Assim, são empregados na produção de energia. 
A produção de corpos cetônicos no fígado, geralmente, permitem a oxidação continuada de ácidos graxos neste órgão, mesmo quando o acetil CoA não está sendo incorporado no ciclo de Krebs. A oxidação mínima de acetil CoA no fígado e a consequente produção de co rpos cetônicos deve-se : 1) a uma falta de intermediários do ciclo de Krebs devido a uma possível gliconeogênese prolongada ; ou 2) a uma limitação de coenzima A. Neste caso, a produção e exportação de corpos cetônicos liberariam coe nzima A, permitindo que a oxidação dos ácidos graxos (beta-oxidação) continue.
Referências Bibliográficas: 
Nelson, David L.; COX, Michael M. Princípios de bioquímica de Lehninger. Porto Alegre: Artmed, 2011. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.