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22/10/2014 1 BIOQUÍMICA II Profa Dra Jane Marlei Boeira METABOLISMO DAS CADEIAS CARBONADAS DOS AMINOÁCIDOS Roteiro da aula • Visão geral do catabolismo de aminoácidos • Produtos da degradação • Classificação – glicogênicos – cetogênicos • Cofatores importantes – piridoxal fosfato - vitamina B6 – biotina – cobalamina - vitamina B12 – tetrahidrofolato – S-adenosilmetionina – tetrahidrobiopterina • Vias individuais de degradação Visão geral da degradação dos aminoácidos Aminoácidos Esqueleto carbonado Degradação da cadeia carbonada dos aminoácidos • Produtos da degradação – Piruvato – Intermediários do Ciclo de Krebs • -cetoglutarato • oxalacetato • succinil-CoA • fumarato – Acetil-CoA – Acetoacetil-CoA (acetoacetato) Glicogênicos Cetogênicos exclusivamente Destino dos esqueletos carbonados dos aminoácidos e classificação Classificação dos aminoácidos em relação ao catabolismo • Aminoácidos glicogênicos São degradados à Piruvato, -cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato ou oxalacetato, sendo portanto, precursores da glicose • Aminoácidos cetogênicos São degradados a acetil-CoA ou acetoacetato e podem, portanto ser convertidos em ácidos graxos ou em corpos cetônicos 22/10/2014 2 Classificação dos aminoácidos em relação ao catabolismo • Os aminoácidos Lys e Leu são exclusivamente cetogênicos, uma vez que os animais não possuem vias metabólicas para a conversão de acetil-CoA ou acetoacetato em precursores gliconeogênicos a partir destes aminoácidos Cofatores importantes no metabolismo dos aminoácidos • Piridoxal Fosfato (PLP)- vit B6 • Tetrahidrofolato (THF) • Biotina • Cobalamina - vit. B12 • S-Adenosilmetionina (SAM) • Biopterina Piridoxal Fosfato (PLP) • Reações: – transaminação – descarboxilação – desidrase PLP cofator necessário para a serina-desidratase, que catalisa a degradação da serina, formando uma base de Schiff Uma base de Schiff é um grupo funcional que contém uma ligação dupla C=N Fórmula geral R1R2C=N-R3, onde R3 é um grupo aril ou alquil que faz da base de Schiff uma imina estável. Reação da Serina-Desidratase 1.Formação da Base de Schiff da serina-PLP 2. Remoção do -H da serina para formar um cabânion estabilizado p/ ressoância 3. Eliminação β-OH- 4. Hidrólise da Base de Schiff produzindo enzima -PLP 5. Tautomerização não-enzimática até imina 6. Hidrólise não- enzimática para formar piruvato e amônia Cofatores que realizam transferência de unidades de Carbono Cofatores: Biotina Tetrahidrofolato (THF) Cobalamina (vit. B12) S-Adenosilmetionina (SAM) Biotina Envolvida em reações de carboxilação No metabolismo dos aminoácidos participa da reação da propionil-CoA carboxilase Metionina Isoleucina Valina Treonina Fontes de Biotina Amplamente distribuída fígado leite amendoim chocolate gema de ovo 22/10/2014 3 Função da Biotina Biotina Metionina Isoleucina Valina Treonina Tetrahidrofolato (THF) THF (N5, N10-metileno-tetraidrofolato) é doador de uma unidade de C; é um derivado da 6-metilpterina unido a uma sequência de -aminobenzóico e a um resíduo de Glu Tetrahidrofolato (THP) O THF é derivado do ácido fólico (folato); o folato é reduzido à THF pela enzima diidrofolato-redutase em duas etapas Os mamíferos não podem sintetizar ácido fólico, que deve ser adquirido da dieta ou por micro-organismos intestinais O THF participa da conversão da Gly em Ser, catalisada pela serina- hidroximetil-transferase; na clivagem da Gly e na degradação da His Tetrahidrofolato Envolvido no metabolismo de compostos de um carbono O desenvolvimento fetal do tubo neural é dependente da presença de ácido fólico A deficiência de folato causa a mal formação conhecida como espinha bífida e outros defeitos no tubo neural Fontes de ácido fólico: em vegetais folhosos verdes, fígado e cereais integrais Cobalamina Conhecida como vitamina B12 ou cianocobalamina 22/10/2014 4 • É sintetizada por micro-organismos, AUSENTE em vegetais • Os animais a obtêm de sua flora bacteriana ou ingerindo alimentos de origem animal • O fígado armazena um suprimento de B12 para até 6 anos deficiência é rara • Presente em grande quantidade no fígado, leite integral, ovos, ostras, camarão fresco, carnes de porco e frango • Necessita do Fator Intrínseco (glicoproteína) para absorção Deficiência de Fator Intrinseco Anemia perniciosa Cobalamina N5-CH3- FH4 FH4 B12 Funções da vitamina B12 metionina sintetase Metilmalonil- CoA mutase Funções da vitamina B12 • A vitamina B12 funciona como co-fator para duas enzimas, metilmalonil-CoA mutase, e metionina sintetase • Metilmalonil-CoA mutase necessita de Adenosil- cobalamina para converter L-metilmalonil-CoA (intermediário da degradação da Metionina) a succinil- CoA •A metionina sintetase atua na síntese de metionina (aa essencial) Atua juntamente com o ácido fólico na formação das células do sangue, os eritrócitos, e da timidina (nucleotídeo do DNA) Deficiência de vitamina B12 B12 Metilmalonil-CoA Succinil-CoA Pode contribuir para os sintomas neuropsiquiátricos resultantes da deficiência vitamínica (confusão mental, depressão e diminuição da função intelectual) Ácidos graxos de cadeia impar Valina, Isoleucina, Treonina, Metionina Metilmalonil-coA mutase Deficiência de vitamina B12 Diminuição da síntese de DNA nas células precursoras eritropoiéticas ANEMIA N5-metilFH4 FH4 B12 metil-B12 Homocisteína Metionina Diminuição da síntese de purinas e timidina S-Adenosilmetionina (SAM) Metionina ATP • Cofator enzimático envolvido na transferência de grupos metila • É formada a partir de ATP e metionina pela enzima metionina adenosiltransferase Metionina adenosiltransferase 22/10/2014 5 S-Adenosilmetionina (SAM) (SAM) Tetrahidrobiopterina • Formado a partir de GTP • Cofator necessário em reações de hidroxilação • Envolvido nos metabolismos dos aa: – Fenilalanina (cofator da fenilalanina hidroxilase) – tirosina (tirosina hidroxilase) – Triptofano (triptofano-hidroxilase) NADPH / NADH + H+ NADP+ / NAD+ Tetrahidrobiopterina Grupo 1. Aminoácidos que são convertidos a PIRUVATO Ala, Cys, Gly, Ser, Thr, Trp Triptofano (C11) Formato 3CO2 Acetoacetil-CoA (C4) Alanina (C3) Cisteína(C3) PIRUVATO (C3) C1C1 Serina (C3) Succinil-CoA (C4) Treonina (C4) Glicina (C2) Acetil-CoA (C2) C1 CO2 SO4 -2 Catabolismo de aminoácidos a Piruvato Grupo 2. Aminoácidos que são convertidos a OXALACETATO Asp e Asn Asparagina (C4) Aspartato (C4) OXALOACETATO (C4) NH4 + 22/10/2014 6 •Asparagina é convertida em oxaloacetato após ser hidrolisado à aspartato •Aspartato é convertido em oxaloacetato diretamente por meio de uma aminotransferase Asn e Asp são convertidos em OXALOACETATO Grupo 3. Aminoácidos que são convertidos a FUMARATO Asp, Phe, Tyr Fenilalanina (C9) Tirosina (C9) CO2 Acetoacetato (C4) Fumarato (C4) Aspartato (C4) Ciclo da uréia Diidrobiopterina + H2O Enzimas: 1. Fenilalanina-hidroxilase 2. Aminotransferase 3. -Hidroxifenilpiruvato 4. Homogentisato-dioxigenase 5. Maleil-acetoacetato-isomerase 6. Fumaril-acetoacetase Fenilalanina e a Tirosina são degradados a FUMARATO E ACETOACETATO Valina (C5) Treonina (C4) 2CO2 CO2 CO2 CO2 Metionina (C5) Isoleucina (C6) Acetil-CoAPROPIONIL-CoA(C3) C1 SUCCINIL-CoA (C4) CO2 Grupo 4. Aminoácidos que são convertidos a SUCCINIL-CoA Ile, Val, Met, Thr Ile, Val, Met e Thr são degradados a SUCCINIL-CoA Grupo 5. Aminoácidos que são convertidos a -CETOGLUTARATO Glu, Gln, Pro, Arg, His Glutamina (C5) Prolina (C5) Arginina (C6) Histidina (C6) Uréia (C1) C1 Glutamato (C5) NH4 + -cetoglutarato Aminoácido -CETOGLUTARATO (C5) 22/10/2014 7 Enzimas: 1. Glutamato-desidrogenase 2. Glutaminase 3. Arginase 4. Ornitina--aminotransferase 5. Glutamato-5-semialdeído- desidrogenase 6. Prolina-oxidase 7. Espontânea 8. Histidina-amônia-liase 9. Uroconato-hidratase 10. Imidazol-propionase 11. Glutamato- formiminotransferase Glu, Gln, Pro, Arg e His são convertidos em -CETOGLUTARATO Grupo 6. Aminoácidos que são convertidos a ACETIL-CoA Phe, Tyr, Trp, Lys, Ile, Thr, Leu Fenilalanina (C9) Tirosina (C9) Fumarato (C4) CO2 ACETOACETATO (C4) Triptofano (C11) ACETOACETIL-CoA (C4) Lisina (C6) Formato Alanina (C3) CO2 2CO2 Isoleucina (C6) Propionil-CoA (C3)CO2 ACETIL-CoA (C2) Treonina (C4) Leucina (C6) Glicina (C2) Diidrobiopterina + H2O ACETIL-CoA Fenilalanina hidroxilase Aminotransferase p-Hidroxifenil- piruvato Homogentisato- dioxigenase Maleil- acetoacetato- isomerase Fumaril- acetoacetase ACETIL-CoA 22/10/2014 8 • LEHNINGER, L. A.; COX, N. Princípios de Bioquímica, São Paulo: Editora Savier, 2002 • STRYER, L. Bioquímica. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008 • VOET, D.; VOET, J. G; PRATT, C. W. Fundamentos de bioquímica. Porto Alegre: Artmed, 2008 Referências
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