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Metabolismo das Proteínas As proteínas são nutrientes essenciais ao crescimento e manutenção do corpo humano. Com a exceção da água, as proteínas são as moléculas mais abundantes no corpo, sendo o principal componente estrutural de todas as células. Função das proteínas Não há sequer um processo biológico do qual as proteínas não participem, isto porque, além de estarem envolvidas de forma ativa no conjunto de reações químicas, muitas células são compostas por proteínas. Sendo assim, são funções das proteínas: assumir o papel de enzimas, influenciando diretamente a aceleração de uma reação química; movimentar músculos (realizado pela miosina e actina); composição hormonal; composição de anticorpos; coagulação sanguínea; transporte de oxigênio (feito pela hemoglobina). As proteínas são também usadas em membranas, como é o caso das glicoproteínas. Depois de serem repartidas em aminoácidos, são usadas como precursores do ácido nucleico, coenzimas, hormonas, resposta imunitária, reparação das células e outras moléculas essenciais para a vida. As proteínas são ainda fundamentais para a formação de células sanguíneas. Os aminoácidos são usados na produção de tecido muscular e na reparação de tecido danificado. As proteínas só são usadas como fonte de energia quando os recursos de hidratos de carbono e lipídios no corpo diminuem. Síntese As proteínas são produzidas a partir de aminoácidos usando informação codificada nos genes. Cada proteína tem a sua própria sequência de aminoácidos que é especificada pela sequência de nucleótidos do gene que codifica a proteína. O código genético é um grupo de conjuntos com três nucleótidos cada um, denominados codões. O processo de síntese de uma proteína a partir de um molde de ARNm é denominado tradução. O ARNm é carregado no ribossoma, no qual são lidos três nucleótidos de cada vez. A leitura é feita fazendo corresponder cada codão com o seu anticodão situado numa molécula de ARN transportador (ARNt), a qual transporta o aminoácido correspondente ao codão por si reconhecido. A enzima aminoacil-tRNA sintetase carrega as moléculas de ARNt com o aminoácido correto. As proteínas são sempre sintetizadas a partir do N-terminal em direção ao C-termina As proteínas não são como os carboidratos que podem ser armazenados nas células, elas fazem parte da estrutura biológica. De modo que a construção e a manutenção do organismo humano dependem do fornecimento dessas proteínas. https://www.stoodi.com.br/blog/2018/08/16/reacoes-quimicas/ https://www.stoodi.com.br/blog/2018/08/09/cinetica-quimica/ https://www.stoodi.com.br/blog/2018/08/09/cinetica-quimica/ https://www.stoodi.com.br/blog/2018/07/24/tecido-muscular/ https://www.stoodi.com.br/blog/2018/07/09/sistema-endocrino/ https://www.stoodi.com.br/blog/2018/08/16/tipos-sanguineos/ https://www.stoodi.com.br/blog/2018/08/27/oxigenio/ https://pt.wikipedia.org/wiki/Glicoprote%C3%ADna https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_nucleico https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_nucleico https://pt.wikipedia.org/wiki/Coenzima https://pt.wikipedia.org/wiki/Hormona https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_imunit%C3%A1rio https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_imunit%C3%A1rio https://pt.wikipedia.org/wiki/Gene https://pt.wikipedia.org/wiki/Nucle%C3%B3tido https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_gen%C3%A9tico https://pt.wikipedia.org/wiki/Cod%C3%A3o https://pt.wikipedia.org/wiki/Tradu%C3%A7%C3%A3o_(gen%C3%A9tica) https://pt.wikipedia.org/wiki/ARN_transportador https://pt.wikipedia.org/wiki/ARN_transportador https://pt.wikipedia.org/wiki/Aminoacil-tRNA_sintetase https://brasilescola.uol.com.br/biologia/carboidratos.htm Digestão de proteínas (Proteólise) Na degradação proteica, o esqueleto carbônico do aminoácido é separado do amino grupo. Sendo o esqueleto carbônico oxidado por diferentes vias, já que existem diferentes esqueletos carbônicos. Digestão A proteína, ao contrário dos carboidratos, não possui enzimas na boca que quebram-nas em moléculas menores. A digestão das proteínas é feita ao longo do sistema digestório, iniciando no estômago e finalizando no intestino. A oxidação (quebra) das proteínas começa no estômago. A entrada das proteínas no estômago estimula a mucosa gástrica a secretar o hormônio gastrina, o qual, por sua vez, estimula a secreção do ácido clorídrico pelas células gástricas. A acidez do suco gástrico age como agente desnaturante, desenrolando as proteínas globulares e tornando suas ligações peptídicas mais acessíveis a ação das enzimas. A pepsina é uma enzima digestiva que é produzida pelas paredes do estômago. Essa enzima só reage em meio ácido. Por isso, o estômago produz ácido clorídrico (HCl). Quando essa enzima não está em contato com o meio ácido ela é chamada de pepsinogênio ou zimogênio (enzima ‘’inativa’’ que está presente no suco gástrico). No estômago, a pepsina hidrolisa as proteínas ingeridas, rompendo as longas cadeias polipeptídicas em uma mistura de peptídeos menores. A pepsina vai agir quebrando a proteína, sobretudo, em pedaços ainda grandes chamados de polipeptídios O próximo passo será mandar os pedaços de polipeptídeos ao intestino, que é o órgão onde a digestão termina. Observação: Existem duas enzimas que agem no estômago, uma delas é a peptina e a oura a quimiosina. Esta última só é produzida no estômago de recém-nascidos, separando o leite em frações liquidas e sólidas https://www.estudopratico.com.br/sistema-digestorio-humano-orgaos-e-suas-funcoes/ Como o estomago não é rico em aminopeptidases no intestino delgado a digestão continua A entrada de aminoácidos na parte superior do intestino provoca a liberação no sangue do hormônio colecistoquinina, o qual estimula a secreção de várias enzimas pancreáticas. Assim como na digestão de carboidratos, o pâncreas é quem joga a maioria das enzimas que vão quebrar as proteínas da dieta. As enzimas jogadas do pâncreas para agir no intestino e degradar os polipeptídeos são: tripsina, quimotripisina, elastase e carboxipeptidase. No intestino o tripsinogênio é ativado por uma enzima intestinal chamada enteroquinase. Uma vez ativo ele ativa as outras enzimas pancreáticas. Assim, após a ação das peptidases (enzimas que degradam proteínas) são liberados aminoácidos livres. Esses aminoácidos são absorvidos pelas células epiteliais do intestino delgado, transportados para a corrente sanguínea e, pelo sangue, viajam até o fígado por meio da circulação portal. e tecidos alvos. Absorção de aminoácidos As proteínas são sintetizadas constantemente a partir de aminoácidos e degradadas novamente no organismo, numa reciclagem contínua. Os aminoácidos não utilizados imediatamente após a síntese protéica são perdidos, já que não ocorre estocagem de proteínas. Desta forma, o total de proteínas no corpo de um adulto saudável é constante, de forma que a taxa de síntese proteica é sempre igual à de degradação. Os aminoácidos vão para vários tecidos e suprem as suas necessidades, sobretudo o que acontece se existe excesso de aminoácidos nesses tecidos? Esses aminoácidos são secretados pela ureia. O fígado é o órgão onde ocorre a síntese de ureia. Dessa forma, os aminoácidos em excesso nos rins, fígado, músculo, por exemplo, precisam ser secretados de alguma maneira já que não existe armazenamento de aminoácidos. Na célula de um tecido específico em que o aminoácido está em excesso haverá a separação do esqueleto carbônico do grupo amina. Isso ocorre porque os carbonos do esqueleto são úteis para outrasreações metabólicas e o grupo amina é tóxico para as células. Como o amino grupo chega até o fígado para ser secretado? Os nitrogênios do grupo amina serão levados por um aminoácido representante (ao invés dos 20 aminoácidos fazerem esse percurso). Analogia: Oliver leva as informações para o Neymar ao invés de cada aluno contatar ele. Este representante é o glutamato (aminoácido). Inicialmente, no processo de degradação dos aminoácidos, ocorre a retirada do amino grupo e transferência para um alfa-cetoácido, formando glutamato. As enzimas que catalisam as reações de transferência são denominadas aminotrasferases. Elas necessitam da coenzima piridoxial P (vitamina b6). Mas lembrando, o glutamato é o representante de todos os aminoácidos que estavam em excesso. Ele levará ao fígado o N para poder ocorrer a síntese da ureia Sobretudo, glutamano não é um bom representante porque possui carga negativa, e substâncias com carga não atravessam a membrana facilmente. Assim, o glutamato vai receber mais um nitrogênio e vai virar a glutamina. A glutamina não possui carga e pode sair da célula e percorrer a corrente sanguínea. A enzima glutamina sintetase une mais um nitrogênio ao glutamato. Por vez, a glutamina ganha a circulação e assim chega ao fígado. No fígado, a glutamina perde um de seus nitrogênios por ação da enzima glutaminase, enzima hepática, dando origem novamente ao glutamato. O glutamato por sua vez pode sofrer desaminação, perdendo, neste último caso, o segundo nitrogênio (o primeiro nitrogênio foi retirado da glutamina, originando o glutamato no fígado) No fígado o nitrogênio proveniente do grupo amino dos aminoácidos participará do ciclo da ureia, processo que ocorre parte na mitocôndria e parte no citoplasma do hepatócito, havendo a produção da molécula de ureia, produto final nitrogenado do metabolismo de aminoácidos. A ureia, por sua vez, será excretada por via renal, a urina. Assim, uma alimentação rica em proteína aumentará a produção hepática de ureia e consequentemente a excreção renal do organismo. Até esse momento foi o catabolismo do nitrogênio dos aminoácidos. O catabolismo dos esqueletos carbônicos é mais complexo e será sintetizado a seguir. Após a retirada do amino grupo dos aminoácidos, resta ainda o esqueleto carbônico a ser degradado. Como temos 20 aminoácidos diferentes compondo as diversas proteínas, teremos 20 vias de degradação diferentes. Essas vias no entanto, levam a formação de apenas 6 substancias: piruvato, acetil-CoA, alfa-cetogluttanato, succinil- CoA, fumarato e oxoloacetato. Sendo assim, podemos dividir os aminoácidos em glicogenicos, citogenicos ou glicoctogenicos. São aminoácidos glicogênicos aqueles cujos esqueletos carbônicos darão origem a piruvato ou intermediários do cliclo de Krebs e assim, podem dar origem a glicose. Cetogenicos são aqueles cujo esqueleto carbônico origina acetil- coa e assim podem originar os corpos cetonicos. Glicocetogenicos são os aminoácidos cujos esqueletos carbônicos podem originar tanto glicose quanto corpos cetonicos. Todos os aminoácidos possuem uma etapa em comum no metabolismo que é o ciclo da ureia. Cada animal forma um difernete Quem forma acido úrico – uricoterio Amônia amonotelico Ureia ureotélico O carbono dos aminoácidos depende de como está o animal As necessidades diárias de proteínas variam de acordo com a idade, o sexo e a quantidade de atividades físicas que uma pessoa realiza. Os aminoácidos são fundamentais na síntese protéica e são precursores de todos os compostos nitrogenados não protéicos, como as bases nitrogenadas dos nucleotídeos, e as aminas e seus derivados, como a histamina e a adrenalina. Estima-se que num ser humano adulto e saudável haja uma renovação de aproximadamente 400g de proteína por dia. Cerca de 300g são passíveis de serem reutilizados, enquanto os demais 100g são eliminados. Os seres vivos não são capazes de armazenar estoques de aminoácidos ou proteínas e, portanto, se faz necessária a ingestão diária de proteínas. A elevação do nível plasmático de aminoácidos, assim como de glicose, estimula as células β do pâncreas endócrino a secretar insulina. Este hormônio estimula a captação de aminoácidos pelo músculo e pelo fígado, além de ativar o aparato enzimático responsável pela síntese de proteínas. Pancreatite auto digestão do pâncreas – inflamação do pâncreas das enzimas dele mesmo sobre ele Ciclo da ureia O ciclo da ureia é o mecanismo de excreção de nitrogênio adotado por algumas células animais, incluindo os seres humanos. A síntese da ureia ocorre somente nas células hepáticas (fígado) e se inicia na matriz da mitocôndria com a união de amônia e bicarbonato para formar o carbamil fosfato em reação catalisada pela enzima carbamil fosfato sintetase I, com gasto de 2 ATP. Em seguida, o grupo carbamil do carbamil fosfato reage com a molécula ornitina, gerando citrulina em reação catalisada A síntese da ureia ocorre no fígado e por isso os dois nitrogênios são soltos dentro dele Nh4 mais bicarbonato forma carbamoil p, esse carbamil reage com um aminoácido chamdo ornitina para formar uma substancia chamada citrulina. A citrulina vai reagir com o aspartato e formar argininosuccinato o Ciclo da uréia começa com a união de íon amònio (NH4+) com bicarbonato (HCO3-), para formar carbamoil P ESte carbamoil P se une ao aminoácido ornitina para formar CITRULINA (um outro aminoácido) isto ocorre dentro da mitocondria A citrulina sai da mitocondria e vai para o citoplasma no citoplasma a citrulina reage com o aspartato para formar argininosuccinato (gastando 2 ATP) o argininosuccinato é quebrado para formar arginina e fumarato. Fumarato vai para o ciclo de krebs e arginina é quebrada formando uréia e ornitina, a ureia é excretada na urina e a ornitina retorna para a mitocondria onde participará de novo ciclo da ureia 2- quantos ATP são gastos? 21:38 3- em que compartimentos celulares ele ocorre? 21:39 4- de onde vêm os nitrogenios da uréia? 21:39 5- onde ela é excretada? Etapas do Ciclo da Ureia Consiste em cinco reações, duas no interior da mitocôndria e três no citosol. Cada etapa é catalisada por uma enzima. Assim, há cinco enzimas envolvidas no ciclo da uréia: carbamil-fosfato sintetase, ornitina-transcarbamilase, arginino- succinato sintetase, arginino-succinato liase e arginase. De modo resumido, o ciclo ocorre da seguinte forma: 1. A enzima carbamil-fosfato sintetase, presente na mitocôndria, catalisa a condensação da amônia com bicarbonato e forma carbamoilfosfato. Para essa reação há o consumo de duas moléculas de ATP. 2. A condensação da ornitina, presente na mitocôndria, e do carbamoilfosfato gera citrulina, sob ação da enzima ornitina- transcarbamilase. A citrulina é transportada para o citosol e reage com aspartato gerando argininosuccinato e fumarato. 3. A enzima arginino-succinato sintetase, presente no citosol, catalisa a condensação da citrulina e do aspartato, com consumo de ATP, e forma argininossuccinato. 4. A enzima arginino-succinato liase catalisa a transformação do argininossuccinato em arginina e fumarato. 5. Por fim, a enzima arginase catalisa a quebra da arginina, originando ureia e ornitina. A ornitina volta para a mitocôndria e reinicia o ciclo. Etapas do ciclo da ureia Etapa 1 – Síntese de carbamoil- fosfato Essa etapa ocorre na matriz mitocondrial onde acontece a condensação de gás carbônico (CO2) e amônia (NH3). Esses compostos são unidos com gasto de energia (ATP)formando o carbamoil- fosfato. Etapa 2 – Síntese de citrulina A etapa 2 acontece através de reações por vias enzimáticas. Os grupos de carbamoil- fosfato se unem as moléculas de ornitina com ajuda de enzimas. Essa reação também é feita com gasto energético e tem como composto final moléculas de citrulina. A citrulina é produzida na mitocôndria e é transportada através dos sistemas de membrana para o citoplasma da célula onde ocorrerão as outras etapas do ciclo da ureia. Etapa 3 – Síntese de argino- succinato A etapa 3 é a primeira a ocorrer no citoplasma das células. A citrulina que foi transportada para fora das mitocôndrias é unida a uma molécula de aspartato (C4H7NO4) por ação enzimática. O aspartato é um aminoácido que contém um grupamento amino (NH2) e é a segunda maior fonte de nitrogênio do ciclo da ureia. Essa reação também necessita de ATP para ocorrer e ao final são formadas moléculas de argino-succinato. Etapa 4 – Síntese de arginina e fumarato Na etapa 4, ações enzimáticas promovem a quebra das moléculas de argino-succinato https://escolaeducacao.com.br/enzimas/ formando uma molécula de arginina que detém o nitrogênio e uma de fumarato. Paralelamente ao ciclo da ureia, o fumarato é hidratado e forma o composto malato. O malato será oxidado e ganhará elétrons formando o composto oxaloacetato. Apesar de catalisadas por enzimas diferentes, as reações que formam o oxaloacetato são análogas no ciclo da ureia e no ciclo de Krebs. No ciclo da ureia, o oxaloacetato formado irá reagir com o aminoácido glutamato dando origem a moléculas de aspartato que poderão alimentar a fase 3 do ciclo. Etapa 5 – Síntese de ureia A etapa 5 é a conclusão do ciclo, onde será produzida a ureia. A arginina resultante da etapa 4 é quebrada através da ação de enzimas do fígado. Essa reação irá liberar ureia que será filtrada pelos rins e eliminada pela urina. Além da ureia, essa reação irá produzir ornitina, que retornará para as mitocôndrias e poderão alimentar a etapa 2 do ciclo. https://escolaeducacao.com.br/wp-content/uploads/2020/04/ciclodaureiaok.jpg Fonte de aminoácidos – degradação das proteínas O valor da fração de energia metabólica derivada dos aminoácidos varia muito com o tipo de organismo considerado e com a situação metabólica em que ele se encontra, e sua contribuição para a geração de energia metabólica está em último lugar entre as biomoléculas. Em geral, os aminoácidos catabolizados provém de três diferentes fontes: -proteínas da dieta – característico de animais superiores; -proteínas de reserva – melhor ilustrado durante a germinação de sementes armazenadoras de proteínas; e -turnover endógeno - realizado por todas as células, com degradação das proteínas em seus constituintes aminoácidos que podem ser oxidados para produção de energia ou reciclados. O catabolismo protéico começa com a hidrólise das ligações peptídicas – proteólise – liberando os resíduos de aminoácidos unidos em pequenas cadeias – peptídeos. Para as proteínas ingeridas, a proteólise ocorre no trato gastrointestinal. Quando não são necessários como fonte de energia, a degradação geralmente prossegue apenas para eliminar os aminoácidos em excesso - como em caso de dieta rica em proteínas, que podem ter efeitos tóxicos pela incapacidade dos animais de armazenar aminoácidos livres. Há ainda a possibilidade de degradação quando os carboidratos são inacessíveis ou não são utilizados corretamente, devido a jejum severo ou diabetes melito. Degradação dos aminoácidos Peculiar para estas biomoléculas, é a presença do grupo amino. Portanto, cada via degradativa passa por um passo-chave, no qual o grupo a-amino é separado do esqueleto carbônico e desviado para uma via especializada para o metabolismo do grupamento amino. Os alfa-cetoácidos assim formados, em geral, encaminham-se para o Ciclo do Ácido Cítrico, podendo sofrer oxidação até CO2 e H2O, ou ainda, seus esqueletos carbônicos podem fornecer unidades de três e quatro átomos de carbono para a conversão em glicose. Destino dos esqueletos carbônicos Embora da existência de 20 diferentes aminoácidos derive a existência de 20 diferentes vias, todas convergem para a formação de poucos produtos. Os aminoácidos que podem ser convertidos em piruvato, a-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato e oxaloacetato podem ser utilizados na síntese de glicose, e são ditos glicogênicos. Os demais intermediários do CAC, além do oxaloacetato, atuam estimulando o ciclo para maior formação deste. Aminoácidos metabolizados a acetoacetato e acetato são considerados cetogêncios, já que nos animais não há uma forma de converter uma molécula de dois carbonos em glicose. O acetil-CoA formado pode ser oxidado a CO2, ou, quando o ciclo do ácido cítrico está restrito, pode ser convertido a acetoacetato e lipídios, que podem liberar corpos cetônicos no fígado, pela conversão do acetoacetil-CoA em acetona e b- hidróxido butirato. Remoção e destino do Nitrogênio dos aminoácidos http://www.lbqp.unb.br/bioq/htm/textos_explic/deg_aas.htm#pacote300.zip Este é na verdade o primeiro passo da degradação, após o qual o resíduo nitrogenado produzido deve ser transportado ao fígado para excreção ou reutilização (os grupos amino são utilizados com enorme economia nos sistemas biológicos já que apenas uns poucos microrganismos podem converter N2 em formas biologicamente úteis). Deste passo, pode resultar a liberação de amônia, que, no entanto, é muito tóxica para os tecidos animais. Há assim, duas formas de remoção do grupo amino: Transaminação: A que ocorre nos tecidos com o objetivo apenas de transferir os grupamentos amino dos vários aminoácidos para um ou poucos, que funcionarão como carreadores. Além disso o nitrogênio é carregado para o fígado de uma forma não-tóxica (mantido como grupamento). O aminoácido formado é, em geral, o glutamato – a maioria das enzimas, embora não tenha especificidade para o aminoácido, o tem para o receptor. Nos músculos, há uma via de transporte alternativa, a cadeia alanina-piruvato. Deaminação: Apenas no fígado, o grupamento amino de fato será transformado em amônia, regenerando o transportador. Isto ocorre na mitocôndria, onde a amônia produzida será utilizada sem causar danos ao organismo. Parte da amônia assim gerada é reciclada e empregada em uma grande variedade de processos biossintéticos, mas também o fígado faz a conversão na forma apropriada de excreção. Na verdade, o glutamato pode receber mais um grupamento amino – passando então duas vezes por cada fase – convertendo-se em glutamina, que, na função de transporte pelo organismo, supera o glutamato. Destino da amônia Ciclo da Uréia. http://www.lbqp.unb.br/bioq/htm/textos_explic/deg_aas.htm#pacote300.zip http://www.lbqp.unb.br/bioq/htm/textos_explic/deg_aas.htm#pacote300.zip http://www.lbqp.unb.br/bioq/htm/textos_explic/ciclo_da_ureia.htm
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