nutrientes proteínas

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PROBLEMA 03 – NUTRIENTES (PROTEÍNAS)
OBJETIVOS;
1- Definir a classificação, estrutura e funções das proteínas e aminoácidos.
2- Estudar as fontes e recomendações de proteínas e aminoácidos.
3- Compreender o processo de digestão, absorção e excreção das proteínas. (lembrar de falar dos hormônios e enzimas);
4- Entender como ocorre o metabolismo das proteínas e aminoácidos.
5- Estudar a suplementação e sua recomendação.
1 classificação, estrutura e funções das proteínas e aminoácidos
As proteínas são a classe de biomoléculas mais abundantes e as mais versáteis funcionalmente das macromoléculas, elas representam cerca de 20% da massa de uma célula.
ESTRUTURA
As proteínas são moléculas de grande porte compostas por estruturas bem definidas chamadas de aminoácidos. Quando unimos uma pequena quantidade de aminoácidos temos moléculas chamadas peptídeos, esses podem ser definidos de acordo com a quantidade de aminoácidos em sua composição, na união de dois aminoácidos temos um dipeptídeo, na de três um tripeptídeo e assim por diante, quando juntamos alguns aminoácidos temos uma molécula chamada oligopeptídeo.
OBS: um polipeptideo é uma proteína com o peso molecular inferior. 
ESTRUTURA DO AMINOÁCIDO
É formado por um grupo amina (que está ligado ao carbono alfa, centro quiral) , um grupo carboxila, um hidrogênio solitário e uma cadeia lateral também chamada de radical, esse último é o que vai diferenciar um aminoácido do outro cada aminoácido tem seu próprio radical. 
Os aminoácidos têm a mesma geometria da água, é um tretraédico, devido a esta forma ele pode ter duas conformações (estereoisômeros), de acordo com o posicionamento dos seus grupos. Essas conformações são definidas de acordo com o posicionamento do meu grupamento principal (nesse caso amina), meu grupo amina está no lado esquerdo é chamado de conformação L, se meu grupo amina está no lado direito é chamado conformação D.
Isso é importante pois vai determinar o tipo de ativação óptica da minha molécula, por exemplo no corpo humano a maioria dos meus aminoácidos ativos (que compõem as proteínas) estão na conformação L, assim se tiver um aminoácido de conformação D no meu organismo este não vai conseguir interagir com minhas proteínas, ou se é uma conformação não ativa.
Existe um tipo de interação entre os aminoácidos e alguns receptores que são chamadas de estereoespecíficas (ex, ligação peptídica) , que ocorre quando meus grupamentos conseguem interagir com outras moléculas, porem isso só será possível se a mesma se encontrar em sua forma ativa ou seja conformação L.
CLASSIFICAÇÃO 
Os aminoácidos são divididos em essenciais (adquiridos na dieta), são aqueles que o organismo precisa pra formação e não essências, são aqueles sintetizados pelo próprio organismo.
CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM A CADEIA LATERAL
Grupos R apolares, alifáticos: são grupos em que a cadeia lateral não tem polaridade, esses geralmente ficam na parte interna das proteínas pois são responsáveis pelas ligações hidrofóbicas que estabilizam a molécula.
Grupos R aromáticos: são moléculas que contém um anel aromático, e seu radical é apolar, também é responsável pelas interações hidrofóbicas. O grupo hidroxila da Tirosina pode estabelecer ligações de hidrogênio com outras moléculas, isso torna a tirosina mais polar que a fenilalanina, já que a triptofano tem um nitrogênio no seu anel.
Grupos R polares, não carregados: são grupos em que o radical é solúvel (hidrofílico), pois contem grupos funcionais que consegue estabelecer ligações de hidrogênios e disulfeto (hidrofóbicas), a responsável por essa última é a cisteína que é um ácido fraco.
Grupos R carregados positivamente (básicos): esse contém no seu radical um grupo amina (polar) que pode receber prótons e ficar carregado positivamente (ionizar), isso acontece no pH 7,0 com o seu PK próximo a neutralidade, essas moléculas ajudam as enzimas catalisadoras em algumas reações pois funcionam como doadores\aceptores de prótons.
Grupos R carregados negativamente (ácidos): esse contém em seu radical um grupo carboxila que dá a característica negativa a essa molécula. 
AMINOÁCIDOS INCOMUNS 
São aminoácidos que sofreram transformação pós-traducional (foram modicados no processo de formação de proteínas), como exemplo temos a 4-hidroxiprolina derivado da prolina e a 5-hidroxilisina derivado da lisina ambos são encontrados no colágeno. 6-Nmetil-lisina é um constituinte da miosina, e assim vai. 
AMINOÁCIDOS PODEM SE IONIZAR EM PH NEUTRO
Podem agir como acido ou base em pH neutro dependendo do seu radical (amina ou carboxila), quando são ionizados são chamados de zwitteríon (do alemão “íon híbrido”), essa condição é chamada de anfotérica.
Aminoácidos têm curvas de titulação características
LIGAÇÃO PEPTIDICA (PROTEÍNAS E PEPTIDIOS)
Os grupos que estão envolvidos nessa ligação são o grupo carboxila e o grupo amina, na célula essa ligação é feita no ribossomo, pra que ela acontece os aminoácidos tem que ser ligados no RNA transportador, leva um aminoácido ao outro onde o nitrogênio do grupo amina se liga com o carbono da carboxila, nesse processo é perdido uma molécula de água e por pode ser chamada de síntese de desidratação, essa reação é catalisada por um enzima chamada peptidil transferase.
Quando unimos alguns aminoácidos desta forma temos uma estrutura chamada oligopeptidios, quando unimos muitas moléculas assim temos uma estrutura chamada proteína. Os aminoácidos que compõem essas estruturas são chamados de “resíduos”, isso porque eles perdem partes da sua estrutura quando estão estabelecendo suas ligações. 
Os aminoácidos têm nomes para suas extremidades, podem ser N terminal quando tem o grupo amina na mesma e temos a C terminal que quando tem o grupo carboxila na sua extremidade. isso serve para informar se o aminoácido se comporta como ácido ou como base, de forma que se na minha extremidade (aminoácidos livres) for N terminal digo que é uma base se for um C terminal digo que um ácido.
PROTEÍNA VS. POLIPEPTIDIO
Toda proteína sintetizada no nosso organismo precisa passar pelo TRNA para acontecer a ligação entre os aminoácidos, já os polipeptídios não precisam passar por esse processo, esses têm a massa molar (10 mil) inferior à de uma proteína (massa molar acima de 10 mil). 
ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS 
As proteínas apresentam níveis estruturais os quais vão de um até quatro.
Estrutura primaria: é a estrutura linear de uma proteína, é a sequencia de aminoácidos que formam a molécula, é a identidade (é o que diferencia uma proteína da outra) da minha molécula. Essas podem sofrer mutação pós- traducional.
Estrutura secundaria: a medida que os peptídeos vão se ligando para formar as proteínas elas vão se dobrando (enovelamento), esses dobramentos seguem certos padrões de maneira que pode ser um dobramento alfa ou um beta.
Alfa: essa conformação forma uma figura geométrica chamada hélice, Ocorre quando os ângulos diedros (phi e psi) permanecem quase iguais durante todo um segmento da proteína, Esqueleto polipeptídico fica enrolado em torno de um eixo imaginário onde Cada volta contém 3,6 resíduos e o Grupos R se voltam para fora do eixo, A hélice é comum porque nesse modelo as posições das ligações de hidrogênio estão otimizadas Entre um H ligado ao NH2 e um O do COOH e Cada ligação peptídica participa de ligação de hidrogênio, conferindo estabilidade O grupo lateral interfere na capacidade do aminoácido em formar hélices pois vai depender das cargas dos aminoácidos.
	
Beta: é quando tenho os esqueletos estendidos em forma de zigue-zaguei, a força que mantem a molécula nessa posição é as pontes de hidrogênio.
 
 Estrutura terciária: é o formato tridimensional da proteína, é por essa estrutura que definimos algumas funções das proteínas. É determinada pela estrutura primaria.
Estrutura quartenária: nem todas proteínas tem essa estrutura, pois para forma-la é necessário duas ou mais cadeias peptídicas. 
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
Transporte( ex; oxigênio)
Estruturação – seda e colágeno
Movimentação – músculos e flagelos 
Catalise de reações químicas- metabólicas 
Sinalização- ação hormonal 
Resposta imunológica- defesa 
FUNÇÃO ESTRUTURAL
O colágeno é composto por fibras que são proteínas, essas fibras formam determinada estrutura em função de um outro composto químico que também é rico em carbono (lisina modificada).
FUNÇÃO DE CATALISE 
Enzimas são proteínas com função específica. As enzimas apresentam atividade catalítica e são altamente seletivas e especializadas, ou seja, uma enzima é capaz de acelerar uma determinada reação bioquímica em milhares de vezes, mas (quase sempre) não apresenta nenhuma atividade em outro meio reacional. Atualmente, são conhecidas mais de 2 mil enzimas, sendo cada uma capaz de catalisar um tipo específico de reação química/bioquímica.
As enzimas têm PH especifico, que é quando elas vão interagir com determinado substrato.
 
TRANSPORTE: HEMOGLOBINA 
Essa proteína tem função de carregar oxigênio, ela consegue fazer isso devido a fenômenos chamados cooperativadade e alosteria.
Como a hemoglobina é uma transportador de oxigênio essa molécula precisa de um grupo que faça essa ligação, esse grupo é um grupo prostético (não contem aminoácidos, é formado por carbonos, nitrogênio, que pode assumir a conformação Fe (ferro), e dessa conformação surgi duas possibilidades, primeira o ferro pode se ligar com o nitrogênio de uma cadeia lateral de uma estidina presente na hemoglobina e assim deixar o outro campo livre para o oxigênio. 
hemoglobina do adulto contém dois tipos de globina, duas cadeias a (com 141 resíduos cada uma) e duas cadeias b (com 146 resíduos cada uma).
A gente sabe que a hemoglobina tem que ter uma alta afinidade com o oxigênio nos pulmões, mas uma baixa afinidade nos tecidos que é o local de liberação desse oxigênio captado, sendo assim existe duas conformações da hemoglobina, existe a conformação T (tenso) é quando eu tenho baixa afinidade pelo oxigênio, e tem a conformação R (relaxado) é quando essa molécula tem alta afinidade. 
Alosteria: interconverção de formas ou conformações causadas pelo ligante. O ligante pode favorecer ou não uma determinada reação. 
3- Compreender o processo de digestão, absorção e excreção das proteínas. (lembrar de falar dos hormônios e enzimas);
A digestão de proteínas começa no estomago, é iniciada aí por dois aspectos o primeiro é a produção de ácido clorídrico e o segundo é pela produção e liberação do pepsiniogêneo, agora as proteínas que foram parcialmente digeridas adentram no duodeno onde essas moléculas vão sofrer digestão das enzimas do suco pancreático que contem enzimas como quimiotripsina, tripsina, posteriormente as proteínas vão ser absorvidas pela borda em escova do intestino delgado que corresponde a terceira etapa da digestão que ocorre através das enzimas proteolíticas que estão inseridas na borda, aminoácidos vão ser absorvidos pelos enterócitos dessa borda enquanto os di ou tripeptidios seguem para quarta etapa que corresponde a digestão pela peptidase localizadas nos enterócitos.
O objetivo das enzimas proteolíticas é quebrar as ligações peptídicas, são classificadas em endopeptidases: cliva ligações no meio da cadeia peptídica (no suco gástrico pepsina, no suco pancreático tripsina e quimiotripsina e elastase), e exopeptidases: cliva ligações nas extremidades da cadeia peptídica (carboxipeptidase C- terminal e aminopeptidase N- terminal).
Digestão no estômago 
 A digestão é iniciada no estomago pelo ácido clorídrico que tem a função de desnaturar as proteínas até sua forma primaria, posteriormente o pepsiniogêneo é secretado pelas células principais onde é ativado pelo ácido clorídrico para formar a pepsina e essa cliva as proteínas nos seus anéis aromáticos (triptofano, tirosina, fenilalanina), o que resta nessa fase é um emaranhado de proteínas solúveis e insolúveis, peptídios e aminoácidos.
Ação das enzimas no estomago o ácido clorídrico é secretado pelas células parietais pois estas contem uma bomba de prótons, essas células agem pelo estimulo de hormônios grastrina, histamina e acetilcolina, a gastrina é liberada da seguinte maneira, quando essas moléculas alcançam o estomago estimulam as células G (mecanorreceptor) que liberam a gastrina na circulação e alcançam as células parietais para produção do ácido, mas a gastrina age nas células chamadas enteroncromafim, produz histamina, essa por sua vez age nos receptores H2 das células parietais, e existe um terceiro estimulo que o nevo vago que libera (alimento na boca etc) acetilcolina que age nos receptores muscarínicos para produção do acido também. 
 
Quando o alimento chega no antro é preciso conter a secreção ácida já que preciso neutralizar o alimento porque as enzimas do intestino delgado só atuam em PH alcalino. O H+ presente no ácido clorídrico estimula as células D que produz somatostatina, que inibe a célula G na produção de gastrina, e inibe as células enteroncromafim na produção da histamina.
Digestão no intestino delgado
 Nessa parte são secretadas diversas enzimas pancreáticas proteolíticas (tripsinogênio, quimiotripsinogênio, pro- carboxipeptidase e elastase, colagenase) que estão em suas formas inativas (zimogênios) até que chega a enteropeptidase e ativa a tipsina quimiotripsina carboxipeptidase.
Quando o alimento chega nessa região a acidez tem que ser totalmente anulada então a alimento ácido estimula a liberação do hormônio secretina pelas células S. A secretina atua sobre o pâncreas estimulando o mesmo a produzir bicarbonato que neutraliza a acidez.
Além disso os lipídios que devem estar no quimo também, estimulam as células I a liberar o hormônio CCK que atua sobre o pâncreas estimulando a liberação enzimática e como consequência a digestão das proteínas.
Agora já na borda em escova as proteínas vão sofrer ação das enzimas localizadas no citoplasma dos enterócitos, são elas: aminopeptidase (cliva a regiões N terminal), dipeptidase (cliva dipeptidios), e as enteroquinases (tipsina e assim vai), e por meio das ações dessas enzimas são liberados os aminoácidos e absorvidos pelos enterócitos e liberados na circulação.
 
Absorção de proteínas 
Para os aminoácidos adentrarem a corrente sanguínea, é preciso atravessar os enterócitos, por serem moléculas apolares precisam de um carreador tais carreador possuem algumas características que vão atrapalhar ou ajudar no transporte, comportam melhor os aminoácidos com as seguintes características: maior cadeia lateral, isômeros L, AA neutros, dipeptidios, Com menor afinidade: cadeias menores, isômeros D, AA ácidos e básicos e tripeptidios
Os aminoácidos livres atravessam a borda em escova através de sistemas carreadores específicos. Existem dois sistemas um que fica na borda em es. Com 7 tipos de carreadores e 3 tipos de carreadores na membrana basolateral. Na borda em escova os AA podem ser absorvidos por transporte passivo (hidrofóbicos), facilitado e por transporte ativo. Quando adentram o citoplasma sofrem o processo metabólico e são liberados pela membrana basolateral pelos mesmos transportes. 
Agora os di ou tripeptidios que conseguiram adentrar na célula, por simportador prótons onde há gasto de energia, não conseguem atravessar a membrana basolateral sem antes passar por processos de enzimas digestivas chamadas di e tripeptidases.
4- Entender como ocorre o metabolismo das proteínas e aminoácidos.
Como já foi dito existem proteínas exógena e endógenas, as exógenas são as que fornecem energia para o organismo e as endógenas podem ser fonte de energia como pode ser destinado para uma determinada função. Esses aminoácidos consumidos em excesso na dieta podem seguir as seguintes vias: podem virar compostos (devido seu grupo amina os aa são uma importante fonte de nitrogênio assim servem para formar outras moléculas ricas em nitrogênio), além disso os aminoácidos podem ser usados para fazer glicose, ácidos graxos. Porem nenhuma dessas vias já citadas temo nitrogênio na sua composição, então é necessário liberar o grupo amina (a amônia é convertida em úreia) e de forma que reste apenas o esqueleto carbônico do aa.
A amônia é convertida em ureia pq é extremamente toxica, e é muito solúvel em água então se ela saísse assim na urina iria provocar uma grande perde de água.
 
 RETIRADA DO GRUPO AMINA
Para maioria dos aa o grupo amina sai em uma transaminação (é o processo de transferir o grupo amina de uma molécula para outra)
1 reação alfa-cetoglutarato glutamato e aa alfa-cetoácido
O aminoácido transfere seu grupo amina para a molécula de ceto., a aminino transferase é a enzima que vai catalisar a seguinte reação, o aa libera o grupo amina e o H, e a molécula de alfa-cetoglutarato vai liberar a dupla O, assim o alfa- cetoglutarato ao receber a molécula de amina vira o glutamato, e o aa ao ganhar o dupla O vira o alfa-cetoácido.
O cetoácido está pronto para seguir nas vias metabólicas. 
2 reação dasaminação e transaminação 
A dasaminação (glutamato-desidrogenase) ocorre da seguinte forma, o glutamato reage ou com o NAD+(P) e com uma molécula de água, e é o NAD+ que vai receber o grupo amina.
Visão geral da desaminação e transaminação 
Ciclo da ureia 
A molécula de ureia é formada por um carbono (CO2) e dois nitrogênio (transaminação e desaminação) 
 1 reação: Carbamoil-fosfato (Carbamoil-fosfato-sintetase i)
o ciclo começa unindo um CO2 à amônia (que veio desaminação) que forma uma molécula chamada carbamoil-fosfato, para essa reação foram gatos dois ATPs, um ATP (ADP+Pi) foi hidrolisado e forneceu energia para a reação o outro ATP também foi hidrolisado porem seu fosfato entrou na outra molécula. 
2 reação: ornitina citrulina (ornitina-transcarbamoilase)
A ornitina é um aminoácido porem não a usamos na síntese proteica. O carbamoil vai se unir a ornitina formando a uma molécula chamada citrulina, a energia para ocorrer essa reação veio da saída do fosfato.
3 reação: citrulina + aspartato Arginino-succinato (arginino-succinato-sintetase)
A molécula de citrulina se une com o aspartato para formar a Arginino-succinato, a energia para formação de dessa molécula é advinda do ATP que liberou dois fosfatos para essa reação.
4 reação: arginino-succinato clivado em arginina e fumarato (arginino-succinase) 
O arginino-succinato é clivado formando um fumarato e uma arginina, essa uultima é a que vai seguir no ciclo.
5 reação formação da ureia (arginase):
A arginina libera parte de sua molécula que é a ureia. A arginina volta a ser a ornitina.
Interação com o ciclo de Krebs (bicicleta de Krebs)
na transaminação o oxalacetato forma o aspartato que está vindo do ciclo de Krebs, agora o fumarato que veio do ciclo da ureia vai para o ciclo de Krebs.
ciclo da glicose-alanina
1 glutamato alanina (alanina-aminotransferase)
o glutamato pode ao doar seu grupo amina para o piruvato, formando a alanina e assim a transformar um carregador de amônia.
2 alanina piruvato 
A alanina segue na circulação e vai para o fígado onde sofre ação da a alanina aminotransferase transfere o grupo amino da alanina para o alfa-cetoglutarato, formando piruvato e glutamato. O glutamato então entra na mitocôndria, onde a reação da glutamato-desidrogenase libera NH4 (amônia).
Síntese de ‘novo’:
A síntese e a degradação de nucleotídeos é de importância impar para no metabolismo das células.
O nucleotídeo é formado por bases nitrogenadas ligada a uma pentose e um grupamento fosfato, as bases são divididas em púricas e pirimídicas 
2- Estudar as fontes e recomendações de proteínas e aminoácidos.