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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 Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 2 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) Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 3 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 Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 4 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 Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 5 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 Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 6 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 Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 7 Mecanismo da reação de transaminação Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 8 Aminoácidos derivados de intermediários da Via Glicolítica ‘ Transaminação Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 9 Aminoácidos derivados de intermediários do Ciclo de Krebs Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 10 Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 11 As reações 1, 3 e 4 ocorrem na mitocôndria e a reação 2 no citosol. Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 12 Aminoácidos Aromáticos Fenilalanina Tirosina Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 13 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 Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 14 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 Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 15 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 Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 16 Produtos da degradação das cadeias carbonadas • Piruvato • Intermediários do Ciclo do ácido cítrico • α-cetoglutarato • oxalacetato • succinil-CoA • fumarato • Acetil-CoA • Acetoacetato Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 17 • 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 Professor Alexandre Soares dos Santos DCB/UFVJM 2007 18 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)
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