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1 1 Nos animais, os aminoácidos podem sofrer degradação oxidativa em três circunstâncias metabólicas diferentes: 1. Durante a síntese e degradação normais das proteínas celulares (renovação ou turnover das proteínas) alguns dos aminoácidos liberados pela quebra das proteínas serão degradados por oxidação, caso eles não sejam necessários para a síntese de novas moléculas. 2. Aminoácidos livres não podem ser armazenados, assim, quando a dieta é rica em proteínas e a quantidade de aminoácidos ingeridos é maior que as necessidades corporais de biossíntese, o excedente é catabolizado. 3. Durante o jejum prolongado ou o diabetes melito, quando os carboidratos estão inacessíveis ou não são utilizados adequadamente, as proteínas corporais serão hidrolisadas e seus aminoácidos empregados como combustível. Oxidação dos aminoácidos Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Lehninger - Princípios de Bioquímica, 2000. 2 Visão geral do catabolismo dos aminoácidos nos mamíferos Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Lehninger - Princípios de Bioquímica, 2000. 3 Ciclo do nitrogênio Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Biesalski – Nutrição texto e atlas, 2007. 4 Níveis estruturais das proteínas Estrutura primária Estrutura secundária Estrutura terciária Estrutura quaternária Dois monômeros Proteínas globulares Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Hélice Não estruturada Folha dobrada Biesalski – Nutrição texto e atlas, 2007. 2 5 Ciclo endógeno de nitrogênio Degradação de proteínas Síntese protéica Ingestão de N Excreção de N Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Biesalski – Nutrição texto e atlas, 2007. 6 Importância dos aminoácidos Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Biesalski – Nutrição texto e atlas, 2007. 7 Princípios da digestão Biesalski – Nutrição texto e atlas, 2007. 8 Energia dos alimentos Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Biesalski – Nutrição texto e atlas, 2007. 3 9 Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Parte do trato digestivo humano (gastrointestinal) Champe – Bioquímica ilustrada, 2006. 10 Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Clivagem da proteína da dieta pelas proteases do pâncreas Champe – Bioquímica ilustrada, 2006. 11 Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Digestão e absorção Biesalski – Nutrição texto e atlas, 2007. 12 Digestão e absorção Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Biesalski – Nutrição texto e atlas, 2007. 4 13 Fontes e destinos dos aminoácidos Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Champe – Bioquímica ilustrada, 2006. 14 Metabolismo dos aminoácidos após absorção Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Biesalski – Nutrição texto e atlas, 2007. 15 Para transporte de aminoácidos (intestino, rim e cérebro) (a associação ao radical glutation facilita a absorção dos aminoácidos pelas células) Ciclo do γγγγ-glutamil Glutationa (γγγγ-glutamilcisteinilglicina) Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Devlin – Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas, 2003. 16 REMOÇÃO DO NITROGÊNIO DOS AMINOÁCIDOS 1. Transaminação: direcionamento dos grupos amino ao αααα-cetoácido Transaminações catalisadas por enzimas a) Alanina aminotransferase (ALT): transaminase glutâmico-pirúvica (TGP) Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Lehninger - Princípios de Bioquímica, 2000. 5 17 b) Aspartato aminotrasferase (AST): transaminase glutâmico-oxalacética (TGO) Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Champe – Bioquímica ilustrada, 2006. 18 2. Desaminação oxidativa a) Glutamato desidrogenase (específico para o glutamato) aminotransferase aminotransferase Glutamato desidrogenase αααα-cetoácidos αααα-aminoácidos αααα-cetoglutarato glutamato Glutamato desidrogenase Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Champe – Bioquímica ilustrada, 2006. 19 b) aminoácido oxidase (todos os AAs, exceto serina, treonina, AAs diácidos e AAs dibásicos) αααα-aminoácido + FMN αααα-iminoácido ΗΗΗΗ2222ΟΟΟΟ αααα-cetoácido ΝΗΝΗΝΗΝΗ3333+ serina Aminoacrilato (instável) H2O serina desidratase Ác. pirúvico+NH3 H2O iminoácido H2O 3. Desaminação não-oxidativa (ocorre em ser, thr, AA diácidos e AA dibásicos) FMNH2+ oxidase aminotransferase O2 H2O2 αααα-cetoácidos αααα-cetoácidos L-aminoácidos D-aminoácidos Champe – Bioquímica ilustrada, 2006. 20 Aminoácidos da proteína ingerida Proteína celular Fígado Alanina do músculo Glutamina do músculo ou de outros tecidos NH4+, uréia, ou ácido úrico Aminoácidos Piruvato αααα-cetoácidos αααα-cetoglutarato Glutamina αααα-cetoglutarato Glutamato Catabolismo dos grupos amino Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Lehninger - Princípios de Bioquímica, 2000 6 21 Eliminação hepática de nitrogênio Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Biesalski – Nutrição texto e atlas, 2007. 22 4. Descarboxilação dos aminoácidos Exemplos: aspartato Aspartato ββββ-descarboxilase alanina histidina histamina triptófano serotonina lisina cadaverina ornitina putrescina serina etanolamina CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 * * • É uma reação de retirada do grupo carboxila do carbono beta dos aminoácidos, havendo a formação de outro aminoácido ou composto aminado. Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia 23 Ciclo da glicose-alanina (alanina transporta amônia dos músculos para o fígado) Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Lehninger - Princípios de Bioquímica, 2000 24 EXCREÇÃO DO NITROGÊNIO E O CICLO DA URÉIA Champe – Bioquímica ilustrada, 2006. 7 25 Carbamoil sintetase I CO2 + NH3 + 2 ATP Carbamoil fosfato Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Regulação do ciclo da uréia + NH3 - uréia Champe – Bioquímica ilustrada, 2006. 26 Metabolismo da amônia Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Glutamato Glutamina sintetase Glutaminase Glutamato Champe – Bioquímica ilustrada, 2006. 27 Interconexões entre o ciclo da uréia e o ciclo do ácido cítrico (bicicleta de Krebs) Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Lehninger - Princípios de Bioquímica, 2000. 28 Sumário do catabolismo dos aminoácidos Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Lehninger - Princípios de Bioquímica, 2000. Triptófano- fenilalanina, tirosina e isoleucina (glicocetogênicos) 8 29 Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Erros inatos do metabolismo dos aminoácidos Lehninger - Princípios de Bioquímica, 2000. 30 Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Hiperamonemia hereditária [NH3] > 1000 µmol/L Erros Inatos do Metabolismo 31 Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Erros inatos do metabolismo dos aminoácidos Champe – Bioquímica ilustrada, 2006. Fenilalanina hidroxilase Tirosina 3- monoxigenase Homogentisato 1,2-dioxigenase 32 Vias alternativas para o catabolismo da fenilalanina em pessoas com fenilcetonúria Fenilcetonúria (acúmulo de fenilpiruvato nos tecidos, sangue e na urina) Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Lehninger - Princípios de Bioquímica, 2000. 9 Síntese de aminoácidos Biossíntese de aminoácidos não-essenciais glutamato + piruvato → ← αααα-cetoglutarato + alanina Na maioria dos animais os aminoácidos não-essensiais, a alanina e o aspartato, se originam a partir do piruvato e do oxaloacetato, respectivamente, por transaminação a partir do glutamato glutamato + oxaloacetato →← αααα-cetoglutarato + aspartato Em muitas bactérias o aspartato é o precursor direto da asparagina, numa reação catalisada pela asparaginasintetase, que é análoga à reação da glutamina sintetase. aspartato + glutamina → ← asparagina + glutamato Asparagina sintetase ATP AMP + PPi Síntese de aminoácidos Biossíntese de aminoácidos não-essenciais Síntese de tirosina Fenilalanina + NADPH + H+ O2+ Tirosina NADP++ + H2O Biossíntese de cisteína a partir da metionina Metionina S-adenosilmetionina Metionina adenosil trasnferase S-adenosilomocisteína Transferência do grupo metil Adenosilomocisteinase Homocisteína adenosina Cistationa ββββ-sintetase Cistationina Cistationina γγγγ-liase Cisteína αααα-cetobutirato e íon amônio Síntese de aminoácidos Biossíntese da serina a partir do 3-fosfoglicerato 3-fosfoglicerato 3-fosfoidroxipiruvato Fosfoglicerato desidrogenase 3-fosfoserina Fosfoserina transaminase Serina (3c) H2O Glicina (2C) Serina hidroximetil transferase THF NAD+ NADH + H+ Fosfoserina fosfatase Síntese de aminoácidos Biossíntese de prolina αααα-cetoglutarato Glutamato desidrogenaseNADPH + NH4 + NADP+ Glutamato αααα-semialdeído Glutamato quinase desidrogenase Glutamina Glutamina sintetase Pirrolina 5-carboxilato Prolina Pirrolina carboxilato redutaseNADPH NADP + 10 Síntese de aminoácidos Biossíntese da isoleucina a partir da treonina na E. coli treonina Treonina desidratase αααα- cetobutirato αααα- ceto-αααα-hidroxibutirato α,βα,βα,βα,β- diidroxi-ββββ-metilvalerato αααα- ceto-ββββ-metilvalerato isoleucina Acetolactato sintetase Cetol-ácido redutoisomerase Diidroxiácido desidratase transaminase Síntese de aminoácidos Família dos aminoácidos – Via de Biossíntese Família do glutamato αααα-cetoglutarato Glutamato Glutamina Prolina Arginina Família do aspartato ΟΟΟΟxaloacetato Aspartato asparagina metionina treonina lisina isoleucina Família da serina Síntese de aminoácidos Família dos aminoácidos – Via de Biossíntese 3333−−−−fosfoglicerato Serina cisteína glicina Família do piruvato Piruvato valina alanina leucina 40 Desaminação de aminoácidos e ciclo da uréia Bibliografia Básica • Princípios de Bioquímica. A. Lehninger; D.I. Nelson & M.M. Cox. Ed. Savier, 3ª edição, 2000. • Bioquímica Ilustrada. P.C. Champe & R.A. Harvey. Ed. Artes Médicas, 3ª edição, 2006. • Nutrição: Texto e Atlas. H. K. Biesalski & P. Grimm. Ed. Artes Médicas, 1ª edição, 2007. • Bioquímica. J.M. Berg, J.L. Tymoczko, & L.Stryer. Ed. Guanabara Koogan, 5ª edição, 2004. • Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas. Devlin, T.M. Ed. Edgard Blucher, 5ª edição, 2003. Complementar • Bioquímica Básica. A. Marzzoco, & B.B. Torres. Ed. Guanabara Koogan, 2ª edição, 1999. • Bioquímica. Voet, D. & Voet, J.G. Ed. Artes Médicas, 2004.
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