4-Metabolismo de proteinas e aminoacidos-TUDO

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Bioquímica II 
 (ISCTEM. MG 2019) 
 
 
 
METABOLISMO DAS PROTEÍNAS 
E 
DOS AMINOÁCIDOS 
 
Prof. Doutor R. Ráice 
(ruiraice@yahoo.com.br) 
 
[Adaptação da aula da Dra. Graça Salomé (Regente)] 
 
29.Julh – 22.Nov/2019 
RR-2019 1 9/12/19 
DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS E 
ABSORÇÃO DOS AMINOÁCIDOS 
 
CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS 
Objectivos	educacionais	
1.  Explicar a importância da digestão das proteínas 
2.  Listar os locais de digestão e as enzimas que digerem as 
proteínas 
3.  Listar os locais onde são segregadas as enzimas 
4.  Explicar a importância da secreção de enzimas digestivas na 
sua forma não activa. 
5.  Explicar a importância do ácido clorídrico na digestão das 
proteínas 
6.  Explicar como são absorvidos os aminoácidos e dipéptidos 
7.  Mencionar as situações em ocorre o catabolismo dos 
aminoácidos 
8.  Listar os tipos de reações que os aminoácidos sofrem para a 
eliminação do grupo amino e as respetivas enzimas. 
9.  Descrever de forma geral o catabolismo dos aminoácidos 
10. Nomear os locais e as formas de eliminação do grupo amino 
NECESSIDADES	EM	PROTEÍNAS	
•  Homem	adulto	70	Kg	→	0,8	g/kg/dia	(56g/dia)	
•  Criança	→1,6	-	2,4	g/kg/dia	
•  Mulher	grávida	→	adicional	de	10	g/dia	
•  Mulher	lactante	→	adicional	de	15	g/dia	
A
m
i
n
o 
á
c
i
d
o
s 
e
s
s
e
n
c
i
a
i
s 
 
	Proteínas	 	 	 	 	Aminoácidos	 	
	 		
Enzimas:	peptidases	(endo	e	exopeptidases)	
Acido clorídrico 
Enzimas digestivas 
•  Enzimas são secretadas na forma inactive – os 
zimogénios (proennzimas) 
 
→  Evita a degradação das células secretoras 
do pâncreas e do estômago. 
•  Ainda o pâncreas segrega o inibidor da 
tripsina que evita a activação prematura 
das proenzimas. 
DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS 
Locais de digestão e absorção 
•  Estômago: 
•  Suco gástrico – enzima gástrica e ácido 
clorídrico 
DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS 
•  HCl promove aumento da superfície de acção das 
enzimas digestivas e activa o pepsinogénio. 
•  Estímulos para secreção: 
•  Gastrina 
• Pensar nos alimentos 
•  Ver os alimentos 
•  Ingestão de alimentos 
•  Presença de alimentos no estômago 
 Intestino delgado: 
•  Suco intestinal - enzimas intestinais e 
pancreáticas 
 
•  Duodeno produz: 
•  Secretina: promove secreção de bicarbonato 
•  colecistoquinina: proenzimas digestivas pelo 
pâncreas 
•  Enteropeptidase → activa zimogénios. 
•  Jejuno produz: 
• Enzimas 
•  Ileo: → Absorção 
DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS 
ENZIMA FONTE FORMA	INACTIVA 
ESPECIFICIDADE	
NA	CLIVAGEM 
Pepsina Estômago Pepsinogénio Lado NH de aa 
hidrofóbicos 
Tripsina Pâncreas Tripsinogenio Lado C=O de aa 
básicos 
Quimotripsina Pâncreas Quimotripsinogenio Lado C=O de aa 
hidrofóbicos 
Elastase Pâncreas Proelastase Lado C=O de aa 
pequenos 
DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS 
Enzima Fonte 
Forma 
inactiva 
Especificidade na 
clivagem 
Carboxi-
peptidase A 
Pâncreas ProCarboxi-
peptidase 
Extremidade –COO- 
com aminoácidos 
hidrofóbicos 
Carboxi-
peptidase B 
Pâncreas ProCarboxi-
peptidase 
Extermidade –COO- 
com aminoácidos 
básicos 
Amino-
peptidases 
Jejuno - Extremidade amino 
Di e tri-
peptidases 
Jejuno - - 
Entero-
peptidase 
Duodeno - - 
 
 
Quimotripsinogênio quimotripsina 
 
procarboxipeptidase carboxipeptidase 
 
Proelastase elastase. 
 
Tripsina 
DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS 
 
 pepsinogênio pepsina. 
 pepsina 
 (processo de autocatálise) 
ácido clorídrico 
Tripsinogénio 
Enteropeptidase 
Produtos da digestão das proteínas: 
 
• Aminoácidos 
• Pequenos péptidos 
 
Aminoácidos são absorvidos na mucosa do jejuno e Íleo por 
transporte activo secundário com simporte de sódio. 
 
Há absorção de alguns di e tripétidos por cotransporte com 
H+. A maior parte sofre hidrólise intracitoplasmática. 
•  Absorção de pequenos péptidos → Alergia 
Em alguns animais ocorre absorção de imunoglobulinas por 
poucos dias depois do nascimento. 
 
ABSORÇÃO DE AMINOÁCIDOS E PÉPTIDOS 
ABSORÇÃO DE AMINOÁCIDOS E PÉPTIDOS 
Nos animais há degradação oxidativa de aminoácidos: 
 
•  Renovação de proteínas celulares (aa desnecessários 
são catabolisados) 
•  Ingestão excede necessidades para a síntese proteica 
(não armazena aa) - excesso é catabolizado. 
 
•  Quando glícidos não estão disponíveis ou não são 
utilizados, proteínas celulares produção de 
energia. 
 
Catabolismo de aminoácidos 
Catabolismo de aminoácidos da dieta: 
 
lúmen intestinal bactérias. 
Células intestinais glutaminase, glutamato 
 desidrogenase 
 
Fígado cataboliza maior parte. 
Restante usado pelo fígado e outros tecidos 
 síntese de proteínas. 
 
 
Catabolismo de aminoácidos 
Destino dos componentes do aminoácidos: 
 
•  O grupo amino eliminado na forma de: ião amónia, 
ácido úrico ou ureia, na urina. 
 
•  Os esqueletos carbónicos -------» produção de 
energia ou biossíntese 
 
 Alguns aminoácidos -----------» produtos vasoactivos e 
 pigmento melanina. 
Catabolismo de aminoácidos 
•  Transaminação 
• Mais comum 
• ALT (GPT) 
•  AST (GOT) 
 
 
 
•  Amidação 
• reacção de fixação de nitrogénio (-NH3+). 
• Mais importante glutamina sintetase 
 
Glutamato + NH4+ + ATP glutamina + ADP + Pi 
 
 Asparagina sintetase. 
Catabolismo de aminoácidos - Reacções 
Desaminação oxidativa	
Trata-se de um processo meramente irreversível. Ocorre em várias 
etapas. 
1.  Desidrogenação do AAs à iminoácido em presença de flavoproteina 
como catalisador. 
2.  Os dois hidrogénios retirados do AAs reduzem o FAD à FADH2 (ou 
FMN à FMNH2) e o iminoácido hidroliza-se em alfa-cetoácido e NH3. 
3.  A coenzima é reoxidada com O2 atmosférico com produção de H2O. 
FADH2 ainda podem ser oxidados por outros aceitadores de 
electrões. 
Apenas aminoácidos oxidantes L (enzimas esteroespecíficas) catalizam os 
aminoácidos proteicos. 
 
 FAD FADH2 
 
 NH3 
 
 Aminoácido iminoácido α - cetoácido 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
NH
OHO
R OR
OHO
NH2
HR
OHO
Desaminação oxidante do ác. Glutâmico e 
formação do NH3	
Esta conversão do ác. Glutâmico para ác. α-cetoglutárico por 
desaminação oxidante ou aminação redutora marca o ponto de 
contacto entre metabolismo glucónico e protéico. Trata-se de uma 
desaminação reversível com participação da L-glutamato-
desidrogenase que possui NAD ou NADP. 
 
 
 NAD+ NADH + H+ NH3 
 
 
 
 
 Ác. glutâmico àc. α -iminoglutâmico Ác. α -cetoglutârico 
 
α–aminoácido + NAD+ + H2O à α–cetoácido + NH3 + NADH + H+ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
NH2 H
HH
OHO
OHO
HH
NH
HH
OHO
OHO
HH
O
HH
OHO
OHO
HH
Desaminação oxidativa – por desidrogenase 
 
• Mais importante é a catalisada pela glutamato 
desidrogenase. Ocorre na matriz mitocondrial fígado 
e rim e outros. 
Catabolismo de aminoácidos - Reacções 
Desaminação oxidativa – por L-aminoácido oxidases 
(flavoproteinas – FMN) 
 
Catabolismo de aminoácidos - Reacções 
. 
 
 
Desaminação nao-oxidativa 
•  De treonina, serina, histidina, metionina e cisteina 
Catabolismo de aminoácidos - Reacções 
Desaminação de Ser, Tre e Cis	
A desaminação ocorre geralmente por via de desaminação 
oxidante ou alguns processos particulares, específicos de 
determinados AAs (Ser, Tre, Cis) coenzimados por fosfato 
piridoxal com formação de ác. pirúvico. 
 
Os AAs Ser, Tre, Cis contém grupo oxidrilo ou Sulfidrilo nas 
cadeias laterais e podem ser convertidos directamente em 
NH3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 
Desaminação	
 
 
 
L-Serina H2O 
 Ser-desidratase H2O 
 H2SNH3 
 ác. aminoacrílico ác. pirúvico 
 Cis-dessulfidrase 
 
 
 L-Cisteina 
 
 
 
 
 
 
22 
NH2 H
HH
OH
OHO
NH2
HH
OHO
CH3
NH
OHO
CH3
O
OHO
NH2 H
HH
SH
OHO
. 
 
 
Desamidação 
 
Glutaminase no fígado, rins, intestino e outros. 
Catabolismo de aminoácidos - Reacções 
Fígado é onde ocorre a maior parte do catabolismo dos 
aminoácidos da dieta excepto os de cadeia ramificada, 
porque não possui as transaminases específicas. 
 
• Os orgãos periféricos têm transaminases mas não são 
capazes de degradar o -NH3+. 
• Este é transportado para o fígado onde 
“catabolizado”. 
 
Catabolismo de aminoácidos 
Excreção de ião amónio (-NH3+) 
 
O ião amónio é tóxico para o tecido cerebral por isso 
deve ser eliminado ou então neutralizado rapidamente. 
 
É transportado na forma de alanina, glutamato e 
glutamina até ao fígado ou rim. 
 
 No fígado o –NH3+ é convertido em ureia que 
 é menos tóxica e é eliminada no rim 
 
 No rim o –NH3+ é eliminado por acção da 
 glutaminase. 
Catabolismo de aminoácidos 
Catabolismo de aminoácidos 
O amoníaco resultante da degradação dos AAs e que não é 
utilizado na biossintese de compostos azotados é excretado 
de diferentes formas pelos organismos: 
- Na forma de NH4+ nos animais aquáticos; 
- Na forma de ácido úrico nas aves e répteis terrestres e 
- Na forma de urea na maioria dos mamíferos terrestres. 
 
Nos vertebrados o NH3 é transformado no Ciclo de Urea 
(ureogénese ou Ciclo de Krebs-Henseleit) 
 
 
As principais fontes dos átomos da urea são: C (CO2), H 
(NH3) e N (ácido aspártico). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
Ciclo de Cahil ou de 
alanina-glucose. 
Transporte	de	Ião	amónio	
Catabolismo de aminoácidos 
Outros 
tecidos 
Glu Gln 
Transporte de Ião amónio 
BIBLIOGRAFIA 
1.  A. Lehninger - LEHNINGER: Principles of 
Biochemistry. 4ª Edição – FREEMAN. 2005 
2.  R. K. Murray; D.A.Bender; K.M.Botham; P.J. 
Kennelly; V. W. Rodwell; P.A. Weil - Harper’s 
Ilustrated Biochemistry – 30th edition – McGraw Hill 
Education. 2015 
3.  M.N. Chatterjea; R. Shinde – Textbook of Medical 
Biochemistry 8th Edition – JAYPEE. 2012 
4.  G. Meisenberg; W. Simmons – Principles of Medical 
Biochemistry – 4th Edition – Elsevier. 2017 
CICLO DE UREIA 
e 
DESTINO DOS ESQUELETOS DE 
CARBONO DOS AMINOÁCIDOS 
OBJECTIVOS EDUCACIONAIS 
1.  Explicar a importância biomédica da síntese de ureia 
2.  Mencionar as características gerais 
3.  Descrever resumidamente o processo de formação de ureia 
4.  Mencionar quanto ATP se gasta na síntese de ureia 
5.  Explicar como se processa a regulação do ciclo de ureia 
6.  Explicar como o ciclo de ureia está interligado ao ciclo de 
Krebs 
7.  Mencionar alguns distúrbios clínicos associados. 
8.  Listar os principais destinos dos esqueletos carbónicos dos 
aminoácidos 
9.  Mencionar alguns distúrbios do metabolismo de proteínas e 
aminoácidos. 
DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS 
Catabolismo de aminoácidos 
Glutamina 
NH4+ 
Glutamato 
NH4+ 
Ureia 
Excreção de NH3 
 
 
A NH3 deve ser rapidamente eliminada ou então 
neutralizada porque é tóxica para o tecido cerebral. 
 
 Amoniemia normal: 5-35mM (40-70mg/dl) 
 
 
Para evitar toxicidade o neurónio diminui a 
concentração de amónia livre por: 
•  Aminação redutiva do α-cetoglutarato por ação da 
glutamato desidrogenase e 
•  Amidação do glutamato por ação da glutamina 
sintetase; 
Excreção de amónia 
Principalmente na urina 
 
●  Animais amoniotélicos 
●  Animais uricotélicos 
 ☻Animais ureotélicos 
Excreção de ião amónio 
 
Nos seres humanos: 
 
 Maior parte em forma de UREIA (80% do 
 nitrogénio excretado) produzida no fígado no 
 ciclo de ureia ou ciclo de Krebs-Henseleit. 
 
 
Excreção de ião amónio 
Ciclo de ureia 
Importância biomédica 
•  Metabolização de amónia 
•  Deficiências de enzimas do ciclo ou insuficiência 
hepática à Hiperamonémia 
Características gerais 
•  Ocorre no citosol e mitocôndria de hepatócitos apenas. 
•  Rim não possui arginase e cérebro não possui transportador 
de ornitina 
•  O primeiro passo não faz parte das reacções que 
formam o “ciclo”. 
•  Há cinco reacções 
•  Há gasto de ATP 
•  A enzima chave é a carbamoil fosfato sintetase-I 
(mitocondrial) 
Ciclo de ureia 
Ciclo de ureia 
Mitocôndria 
Enzima: carbamoil-fosfato sintetase I 
 
Curto prazo: 
 Activada alostericamente. 
 
 
 
 
 
 
 
Longo prazo: 
 Regulado pela taxa de síntese de enzimas do ciclo 
 (depende do estado nutricional do indivíduo). 
Ciclo de ureia - Regulação 
 Ligação entre ciclo de ureia e ciclo de Krebs 
A síntese de ureia consome 4 ATP. 
 
Havendo interligação com o ciclo de Krebs, via 
oxalacetato: 
 
àprodução de NADH è 3 ATP, 
 
 
 ⇒Reduz grandemente o custo energético do ciclo. 
Ligação entre ciclo de ureia e ciclo de Krebs 
A sua toxicidade é explicada com base nos seguintes 
acontecimentos: 
Toxicidade da amónia 
1. O excesso de NH4+ leva a redução da quantidade de ATP 
com consequente dano celular irreparável e morte. 
 A neutralização de NH4+ consome alfa-cetoglutarato 
comprometendo o ciclo de Krebs com consequente produção 
insuficiente de ATP. 
Catabolismo de aminoácidos 
2. Formação de glutamina consome glutamato que é 
neurotransmissor e precursor de GABA à falha 
neuronal. 
 Glutamato + NH4+ + ATP à Glutamina + ADP + Pi 
 X X 
 
 GABA X Neurotransmissão 
 
3. O excesso de glutamina nos neurónios levam a 
saturação dos transportadores que também permitem 
captação do triptofano à aumento de serotonina 
(neurotransmissor inib.) 
 
4. Os níveis elevados de glutamina nos astrócitos (Pressão 
osmótica), levam ao acúmulo de líquido com posterior 
edema cerebral. 
Bibliografia 
1.  A. Lehninger - LEHNINGER: Principles of 
Biochemistry. 4ª Edição – FREEMAN. 2005 
2.  R. K. Murray; D.A.Bender; K.M.Botham; P.J. 
Kennelly; V. W. Rodwell; P.A. Weil - Harper’s 
Ilustrated Biochemistry – 30th edition – McGraw Hill 
Education. 2015 
3.  M.N. Chatterjea; R. Shinde – Textbook of Medical 
Biochemistry 8th Edition – JAYPEE. 2012 
4.  G. Meisenberg; W. Simmons – Principles of Medical 
Biochemistry – 4th Edition – Elsevier. 2017 
 
 
DESTINO DOS ESQUELETOS 
DE CARBONO DOS 
AMINOÁCIDOS 
Catabolismo de aminoácidos 
? 
 Durante o catabolismo dos aminoácidos o esqueleto 
 carbónico pode dar origem a seis principais 
 intermediários: 
 
 
 
 
 
 Os aminoácidos podem ser classificados em 3 
 grupos: 
•  Glucogénicos 
•  Cetogénicos 
•  Glucogénicos e cetogénicos 
Destino dos esqueletos de carbono dos aminoácidos 
–  Acetil-CoA 
–  Piruvato 
–  Oxalacetato 
–  Fumarato 
–  Succinil-CoA 
–  α-cetoglutarato 
Destino dos esqueletos de carbono dos aminoácidos 
•  O destino final do aminoácido depende das 
necessidades da celula: 
–  Produzir ATP 
–  Produzir glucose 
–  Produzir ácidos gordos 
–  Produzir outros compostos nitrogenados não protéicos: 
Nucleótidos, aminas biogénicas, catecolaminas, etc. 
Exemplo: 
Qual dos destinos irá seguir a fenilalanina na célula hepatica 
se este aminoácido e a tirosina estiverem em excesso na 
dieta que também contém excesso de glícidos? 
CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS 
 
1.  Defeitos na digestão das proteínas e absorção de 
aminoácidos: 
 
•  Deficiência de peptidases 
•  Como resultado de Pancreatite; enterite viral 
•  Defeitos nos transportadores 
•  Doença de Hartnup – deficiência no transportador de 
aminoácidos hidrofóbicos grandes e aromáticos. 
è Deficiência de aminoácidos essenciais. 
 
Alguns transtornos do metabolismo das proteínas e dos 
aminoácidos 
2.  Defeitos no metabolismo de aminoácidos levam a 
aminoacidúrias e outras patologias. 
 
•  Fenilicetonúria – deficiência de fenilalanina hidroxilase 
•  Albinismo oculocutâneo – deficiência de tirosinase 
 
3.  Defeitos no ciclo de ureia levam a hiperamonémia. 
•  Hiperamonémia– deficiência de enzimas do ciclo. É mais 
severa no caso de: 
•  Deficiência de CPS-I é autossómica recessiva 
•  Deficiência de OTC é recessiva ligada ao sexo 
•  Deficiência de outras enzimas cursam com hiperamonémia de 
menor grau porque a citrulina já tem amónia covalentemente 
ligada. 
Alguns transtornos do metabolismo das proteínas e dos 
aminoácidos 
Bibliografia 
1.  A. Lehninger - LEHNINGER: Principles of 
Biochemistry. 4ª Edição – FREEMAN. 2005 
2.  R. K. Murray; D.A.Bender; K.M.Botham; P.J. 
Kennelly; V. W. Rodwell; P.A. Weil - Harper’s 
Ilustrated Biochemistry – 30th edition – McGraw Hill 
Education. 2015 
3.  M.N. Chatterjea; R. Shinde – Textbook of Medical 
Biochemistry 8th Edition – JAYPEE. 2012 
4.  G. Meisenberg; W. Simmons – Principles of Medical 
Biochemistry – 4th Edition – Elsevier. 2017