Biossíntese de Aminoácidos, Nucleotídeos e Moléculas

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Piauí- UFPI
Campus Senador Helvécio Nunes de Barros
Curso : Bacharelado em Nutrição
Disciplina : Bioquímica 
Picos-PI
 2016
Biossíntese de Aminoácidos
e
 Nucleotídeos 
Introdução
Fontes Exógenas 
Fontes Endógenas 
 Fontes
Donald,2008
Ambas as classes contém o nitrogênio
Compartilham vias intermediárias
Alguns Aminoácidos ou partes deles estão incorporadas as bases purínicas ou pirimidínicas
Compartilham muitos passos químicos comuns em geral a transferência de nitrogênio ou de grupos monossacarídeos. 
	Qual o motivo para se fazer a discussão conjunta das vias Biosintéticas? 
LEHNINGER, 2012
LEHNINGER, 2012
 4/5 da atmosfera terrestre são constituídos por nitrogênio molecular (N2).
Biossínteses de Aminoácidos 
Ciclo do Nitrogênio 
 um pequeno número de espécies pode converter o nitrogênio atmosférico em formas químicas uteis para todos os demais organismos vivos. 
 O N2 biologicamente disponível é recuperado e reempregado.
LEHNINGER, 2012
Ciclo do Nitrogênio 
LEHNINGER, 2012
 Fixação: redução do N2 em NH4+ (amômia) por fixadoras ( complexo Nitrogenase)
Etapas 
Nitrificação: oxidação da amônia em nitritos (NO2-) e nitratos (NO3-)
Redução do nitrato em amônia: empregada para biossíntese de aminoácidos.
Redução por algumas bactérias anaeróbias e pela maioria dos vegetais
Ciclo do Nitrogênio 
LEHNINGER, 2012
Fixação do nitrogênio 
 fixação do nitrogênio é realizada por um complexo proteico denominado: complexo da nitrogenase
 principais componentes: dinitrogenase redutase e dinitrogenase. 
LEHNINGER, 2012
	
	Glutamato e o oxaloacetato, produzindo α-cetoglutarato (oxoglutarato) e aspartato, numa reação catalisada pela aspartato aminotransferase. Os grupamentos amida da glutamina e amina do glutamato são intensamente transferidos para o ácido oxaloacético formando o aminoácido aspartato ou para o próprio aspartato formando asparagina, reação catalisada pela asparagina sintetase.
LEHNINGER, 2012
A glutamina pode dar o seu grupo amino para o ácido aspártico se transforma em asparagina. A glutamina e asparagina são amidas armazenadas de nitrogênio especialmente nas leguminosas.
LEHNINGER, 2012
Estrutura em subunidades da glutamina sintetase 
LEHNINGER, 2012
Síntese de 
Aminoácidos
14
Aminoácidos Não-Essenciais
LEHNINGER, 2012
Cisteína
Glutamato
Glicina
Serina
Prolina
Glutamina
Tirosina
Alanina
Asparagina
Aspartato
Aminoácidos Essenciais
LEHNINGER, 2012
Metionina
Valina
Histidina
Treonina
Lisina
Fenilalanina
Triptofano
Leucina
Isoleucina
Arginina
LEHNINGER, 2012
Famílias Biosintéticas
LEHNINGER, 2012
a-cetoglutarato
 
Glutamina
Prolina
Arginina
Glutamato
LEHNINGER, 2012
LEHNINGER, 2012
GLUTAMATO
GLUTAMINA
LEHNINGER, 2012
Prolina
 A prolina possui todos os cinco átomos de carbono originados no glutamato. A carboxila y do glutamato vai reagir com ATP, formando assim um acil-fosfato. Este anidrido misto é então reduzido a um aldeído. Esse intermediário, y-semi-aldeído , é ciclizado de forma espontânea, rápida e é reduzido para liberar a prolina.
LEHNINGER, 2012
Serina
Cisteína
Glicina
LEHNINGER, 2012
3-fosfoglicerato
Desidrogenase 3-fosfoidroxipiruvato
Transaminado 3-fosfo-serina
Transaminada Serina 
Cisteína
Glicina
LEHNINGER, 2012
SERINA
GLICINA
LEHNINGER, 2012
LEHNINGER, 2012
LEHNINGER, 2012
ASPARTATO
LEHNINGER, 2012
ASPARAGINA
Aspartato
Glutamina
Doando NH3
+
LEHNINGER, 2012
LEHNINGER, 2012
Alanina
Piruvato
Glutamato
Piruvato
+
Corismato
Triptofano
Fenilalanina
Tirosina
LEHNINGER, 2012
Fosfoenolpiruvato e eritrose-4-Fosfato
Corismato
 Na ramificação do corismato que vai levar ao triptofano, o corismato vai adquirir uma amina da cadeia lateral da glutamina e liberar piruvato, formando antranilato, que vai se condensar com 5-fosforribosil-1-pirofosfato, que é uma forma ativa de ribose fosfato. 
LEHNINGER, 2012
TIROSINA
O corismato é convertido em prefenato por uma mutase. O prefenato sofre uma descarboxilação oxidativa formando p-hidroxi fenilpiruvato. O p-hidroxi fenilpiruvato é então transaminado formando a tirosina. 
LEHNINGER, 2012
LEHNINGER, 2012
Biossíntese de Aminoácidos
LEHNINGER, 2012
A biossíntese de aminoácidos é regulada de forma alostérica
	A maneira mais sensível de controle da biossíntese dos aminoácidos é por meio da inibição por retroalimentação da primeira reação da sequência biossintética; essa retroalimentação é exercida pelo produto final da via. Em geral, em uma via metabólica, a primeira reação da sequência é irreversível e catalisada por uma enzima alostérica.
LEHNINGER, 2012
LEHNINGER, 2012
Moléculas derivadas dos aminoácidos
	
	Em adição ao seu papel de unidades fundamentais com quais são contituídas as proteínas, os aminoácidos são também precursores de muitas biomoléculas como hormônios, coenzimas, nucleotídeos, alcalóides, polímeros de paredes celulares, porfirinas, antibióticos, pigmentos e neurotransmissores. 
LEHNINGER, 2012
	A biossíntese das porfirinas devido à importância central do seu núcleo nas hemoproteínas, como a hemoglobina e os citocromos; nessa biossíntese a glicina é um importante precursor. As porfirinas são construídas com quatro moléculas de derivado monopirrólico, chamado porfobilonogênio, que, por sua vez, é formado por duas moléculas de δ-aminolevulinato.
LEHNINGER, 2012
LEHNINGER, 2012
Moléculas derivadas 
de aminoácidos
Bioquímica em medicina
As porfirias constituem um grupo de pelo menos oito doenças, herdadas e adquiridas, que ocorrem em decorrência da produção excessiva e do acúmulo de substâncias químicas que produzem porfirina - uma proteína responsável pelo transporte de oxigênio na corrente sanguínea, essencial para a produção de hemoglobina. Por causa disso, ocorre uma série de deficiências enzimáticas na produção de uma estrutura muito importante da hemoglobina, o heme. O heme é formado a partir da ligação entre a porfirina e o ferro contido no corpo.
Porfiria de Doss
Porfiria Intermitente Aguda
Eritropoiética Congênita 
Porfiria Cutânia Tardia
Coproporfiria Hereditária 
Porfiria variegata
Protoporfiria Eritropoiética
LEHNINGER, 2012
Bioquímica em medicina
Porfiria Cutânia Tardia
Porfiria variegata
Porfiria Intermitente Aguda
Os sintomas da maioria das porfirias são agora facilmente controlados, com mudanças de hábitos alimentares e com a administração de heme e seus derivados.
LEHNINGER, 2012
Os precursores da creatina e da glutationa são os aminoácidos.
	A fosfocreatina, derivada da creatina, é um importante reservatório de energia no musculo esquelético. A creatina é sintetizada a partir da glicina e da arginina; a metionina, como a S-adenosilmetionina, é a doadora de grupos metila.
LEHNINGER, 2012
LEHNINGER, 2012
BIOSSÍNTESE E DEGRADAÇÃO DOS NUCLEOTÍDIOS
LEHNINGER, 2012
BASES NITROGENADAS
DNA
PURÍCAS
PIRIMÍDICAS
ADENINA
GUANINA
CITOSINA
TIMINA
RNA
PURÍCAS
ADENINA
GUANINA
PIRIMÍDICAS
CITOSINA
URACILA
LEHNINGER, 2012
Bases púricas e pirimídicas
Via de recuperação
dieta
metabolismo
Via de novo
LEHNINGER, 2012
SÍNTESE DAS BASES PÚRICAS
	A partir da glicose 6-fosfato é sintetizado a ribose 5-fosfato, que é utilizada como substrato da síntese de PRPP, a enzima ribose fosfato pirofosfoquinase adiciona um pirofosfato à ribose, originando então 5-fosforribosil 1-pirofosfato e a partir disso as purinas são sintetizadas.
LEHNINGER, 2012
SÍNTESE DE NOVO 
1º PASSO
O grupamento fosfato é retirado (amido transferase)
Um grupo amino doado da glutamina é ligado em C-1 do PRPP;
LEHNINGER, 2012
2º PASSO
Adição de três átomos do aminoácido glicina
Em seguida ocorre várias reações intermediárias até formar inosinato (IMP)
LEHNINGER, 2012
CONVERSÃO DE IMP EM ADENILATO (AMP)
Requer grupo amino
GTP é empregado em lugar do ATP
LEHNINGER, 2012
CONVERSÃO DE IMP EM GUANILATO (GMP)
LEHNINGER, 2012
Oxidação do inosinato no C-2 usandoNAD+
O ATP é rompido em AMP e PPi
SÍNTESE DAS BASES PIRIMIDÍCAS
Os nucleotídeos pirimidínicos são feitos a partir de aspartato, PRPP e carbamoil fosfato
Todo anel pirimidínico será sintetizado e só no final liga-se à PRPP
O carbamoil fosfato necessário na síntese do anel pirimidínico é feito no citosol, por uma forma diferente de enzima, a carbamoil fosfato sintetase II
LEHNINGER, 2012
SÍNTESE DE NOVO DOS NUCLEOTÍDIOS PIRIMIDÍNICOS
Biossíntese do UTP e do CTP via orotidilato.
LEHNINGER, 2012
SÍNTESE DAS BASES PIRIMIDICAS
Os ribonucleotídios são precursores dos desorribonucleotídios
Ribonucleotídio redutase: reação é catalisada 
Tiorredoxina: transportadora de hidrogênio 
Glutarredoxina: redutora
LEHNINGER, 2012
Regulação da nucleotídeo redutase
Sitio de atividade: regulam a síntese de desoxinucleotídeos em geral.
Sitio de especificidade: regulam a síntese de desoxinucleotídeo especifico (estimuladores especificos).
Além do sitio especifico de catalise, há dois pontos de controle alostérico. 
LEHNINGER, 2012
 A síntese “de novo” de pirimidina nucleotídeos requer ASPARTATO como doador de carbono e nitrogênio e GLUTAMINA como doador de nitrogênio, e CO2 como doador de carbono. Cinco das 6 reações da via ocorrem no citosol da célula, enquanto a outra reação ocorre em mitocôndrias. As atividades enzimáticas citosólicas residem em proteínas multifuncionais. 
LEHNINGER, 2012
LEHNINGER, 2012
Síntese de recuperação/salvamento
Bases purínicas e pirimidínicas são constantemente produzidas no interior das células durante a degradação metabólica dos nucleotídeos. Entretanto, essas purinas livres são em grande parte recuperadas e empregadas na síntese de nucleotídeos, isso ocorre por vias muito mais simples que a biossíntese descrita anteriormente.
A ausência dessas atividades, a pessoa pode desenvolver doenças como a síndrome de Lesch-Nyhan, devido o acúmulo de urato e alto consumo de ATP pela via “de novo”.
LEHNINGER, 2012
LEHNINGER, 2012
A superprodução de acido úrico é a causa da gota 
Gota
articulações
↑ ácido úrico  sangue/tecidos
Deposito de cristais de urato de sódio 
Inflamação/dolorosa e artríticas 
alopurinol
LEHNINGER, 2012
 “ O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um objetivo. Mesmo não atingindo o alvo, quem busca e vence obstáculos, no mínimo fará coisas admiráveis.”
José de Alencar
Referências bibliográficas
LEHNINGER, A.L.; NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de Bioquímica. 2. ed. São Paulo: Sarvier, 2012. 839p.
SERGIO ARAUJO. Curso de Bioquímica: Biossíntese de aminoácidos. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=xzhKUSaw6YA>. Acesso em: 15 jul. 2016.
SERGIO ARAUJO. Curso de Bioquímica: Metabolismo de bases nitrogenadas purínicas e pirimidínicas. Disponível em:<https://www.youtube.com/watch?v=wOJJP1Tnhco>. Acesso em: 19 jul. 2016.
VOET, Donald. Bioquímica. 1 ed. Artmed, 2006.