Bioquímica - Aminoácidos

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PROBLEMA 1 - UC4 Brunna Figueredo de Oliveira Silva P2 - UNIT/ AL
1.Descrever a estrutura de proteínas(função) e
aminoácidos:
Proteínas controlam praticamente todos os processos que
ocorrem em uma célula, exibindo uma quase infinita
diversidade de funções.
A estrutura de grandes moléculas, tais como
proteínas,pode ser descrita em vários níveis de
complexidade,arranjada em um tipo de hierarquia
conceitual. Quatro níveis de estrutura proteica são
comumente definidos.
Uma descrição de todas as ligações covalentes
(principalmente ligações peptídicas e ligações dissulfeto)
ligando resíduos de aminoácidos em uma cadeia
polipeptídica é a sua estrutura primária.
O elemento mais importante da estrutura primária é a
sequência de resíduos de aminoácidos.A sequência de
aminoácidos em uma cadeia polipeptídica;
A estrutura secundária se refere a arranjos
particularmente estáveis de resíduos de aminoácidos
dando origem a padrões estruturais recorrentes.O
dobramento de segmentos curtos (3-30 resíduos) e
contíguos do polipeptídeo em unidades
geometricamente ordenadas.
A estrutura terciária descreve todos os aspectos do
enovelamento tridimensional de um
polipeptídeo.Reunião das unidades estruturais
secundárias em unidades funcionais maiores, como o
polipeptídeo maduro e seus domínios componentes;
Quando uma proteína tem duas ou mais subunidades
polipeptídicas, seus arranjos no espaço são chamados
de estrutura quaternária.O número e os tipos de unidades
polipeptídicas de proteínas oligoméricas e seus arranjos
espaciais.
A função de uma proteína depende de sua sequência de
aminoácidos.
Com relação à estrutura, as proteínas podem ser
classificadas em:
1. Proteínas fibrosas:
- Cadeias polipeptídicas arranjadas em longas fitas ou
folhas;
- Desempenham importante papel estrutural (suporte,
proteção e forma)
- Predominância de um único tipo de estrutura
secundária.
- Insolúveis em água
2. Proteínas globulares:
- Cadeias polipeptídicas empacotadas em forma
esférica
- Mais estruturalmente complexas e variadas
(principalmente pelas estruturas beta)
- Vários tipos de estrutura secundária
- Papéis biológicos mais variados (ex: enzimas)
OBS: A estrutura de um fio de cabelo é um bom exemplo
da organização estrutural de uma proteína fibrosa: Hélice
alfa de queratina.
- O cabelo possuí pontes dissulfeto são importantes para
ondulação do cabelo. Quando faz chapinha há o
rompimento das pontes dissulfeto e a proteína assume a
estrutura linear novamente, no entanto, com o aumento
da umidade as pontes são refeitas
2.Explicar as funções das enzimas, cofatores e
nomenclaturas:
Enzimas:
Praticamente todas as reações no organismo são
mediadas por enzimas, as quais são proteínas
catalisadoras que aumentam a velocidade das
reações, sem sofrerem alterações no processo
global.Dentre as muitas reações biológicas
energeticamente possíveis, de forma seletiva, as enzimas
canalizam reagentes (chamados de substratos) para rotas
úteis. As enzimas comandam, assim, todos os eventos
metabólicos.
Como todos os catalisadores, as enzimas não são
consumidas nem alteradas permanentemente, como
consequência de sua participação em uma reação. Além
de serem muito eficientes,as enzimas também são
extremamente seletivas. Ao contrário da maioria dos
catalisadores utilizados na química sintética,as enzimas
são específicas não apenas para o tipo de reação
catalisada, mas também para um único substrato ou para
um pequeno grupo de substratos intimamente
relacionados.
As enzimas também são catalisadores estereoespecíficos
e catalisam, em geral, as reações de apenas um
estereoisômero de um determinado composto.
As enzimas que removem átomos de hidrogênio são
geralmente chamadas de desidrogenases, as enzimas
que hidrolisam proteínas, de proteases, e as enzimas que
catalisam rearranjos em configurações, de isomerases.
O processo de dar nomes às enzimas era finalizado
precedendo essas descrições gerais com termos
indicando o substrato sobre o qual a enzima age
(xantina-oxidase), a sua fonte (ribonuclease pancreática),
o seu modo de regulação (lipase sensível a hormônio) ou
uma característica específica de seu mecanismo de ação
(cisteína protease). Quando necessário,são
acrescentados designadores alfanuméricos para
identificar as múltiplas formas de uma enzima (p. ex.,
RNA-polimerase III; proteína-cinase Cb).
A International Union of Biochemistry (IUB) desenvolveu
um sistema inequívoco de nomenclatura das enzimas, no
qual cada enzima possui um nome próprio e um
número de código que identificam o tipo da reação
catalisada e os substratos envolvidos.
As enzimas são agrupadas nas seis classes a seguir:
1. Oxidorredutases – enzimas que catalisam oxidações e
reduções.
2. Transferases – enzimas que catalisam a transferência
de moléculas como os grupamentos glicosil, metil ou
fosforil.
3. Hidrolases – enzimas que catalisam a clivagem
hidrolítica de ligações C—C, C—O, C—N e outras
ligações covalentes.
4. Liases – enzimas que catalisam a clivagem de ligações
C—C, C—O, C—N e outras ligações covalentes por meio
da eliminação de átomo, gerando duplas ligações.
5. Isomerases – enzimas que catalisam alterações
geométricas ou estruturais dentro de uma molécula.
6. Ligases – enzimas que catalisam a união (ligação) de
duas moléculas nas reações acopladas à hidrólise do
ATP.
PROBLEMA 1 - UC4 Brunna Figueredo de Oliveira Silva P2 - UNIT/ AL
Cofatores:
Os cofatores associam-se de maneira reversível a
enzimas ou substratos.Os cofatores podem se
associar diretamente à enzima ou na forma de um
complexo cofator-substrato. Ao mesmo tempo que os
cofatores desempenham funções semelhantes às dos
grupamentos prostéticos, eles ligam-se de forma
transitória e dissociável.Consequentemente, ao
contrário dos grupamentos prostéticos associados, os
cofatores devem estar presentes no meio que
circunda a enzima para que a catálise ocorra. Os
cofatores mais comuns também são íons metálicos.
As enzimas que requerem um íon metálico como
cofator são denominadas enzimas ativadas por metal
para diferenciá-las das metaloenzimas, para as quais os
íons metálicos servem como grupamentos prostéticos.
Nomeclatura:
- Recomendado:
Os nomes de enzimas mais frequentemente utilizados
têm o sufixo “-ase” adicionado ao nome do substrato
da reação (p. ex., glicosidase e urease) ou à descrição
da ação realizada (p. ex., lactato-desidrogenase e
adenilato-ciclase).
Propriedades:
- Sítios ativos: As moléculas enzimáticas contêm uma
região específica, em forma de fenda ou bolso, chamada
de sítio ativo. Este sítio contém cadeias laterais de
aminoácidos que participam da ligação com o
substrato e da catálise. O substrato liga-se à enzima,
formando um complexo enzima-substrato (ES).
- Eficiência catalítica: As reações catalisadas por
enzimas são, em sua maioria, altamente eficientes,
ocorrendo de 103 até 108 vezes mais rapidamente que as
reações não catalisadas.
- Especificidade: As enzimas são altamente específicas,
interagindo com um ou alguns poucos substratos e
catalisando apenas um tipo de reação química.
- Holoenzimas: se refere à enzima ativa com seu
componente não proteico, enquanto a enzima sem seu
componente não proteico é chamada de apoenzima e
é inativa. Se esse componente não proteíco for sais
minerais ele é denominado COFATOR, já o componente
sendo uma molécula orgânica é denominado COENZIMA.
As coenzimas que se associam transitoriamente com a
enzima são chamadas de cossubstratos, os quais se
dissociam da enzima de forma alterada. As coenzimas
frequentemente são derivadas de vitaminas. Por exemplo,
o NAD+ contém niacina e o FAD contém riboflavina.
- Regulação: A atividade enzimática pode ser regulada,
isto é, as enzimas podem ser ativadas ou inibidas, a
fim de que a velocidade de formação do produto responda
às necessidades da célula.
-Localização: Muitas enzimas estão localizadas em
organelas específicas dentro da célula.
- Como funcionam as enzimas? Queda da energia de
ativação da reação a ser catalisada, queda no tempo
da reação. Não há o consumo das enzimas e as mesmas
não alteram o equilíbrio dareação.
- As enzimas atuam em um pH altamente específico e
em uma temperatura ótima. Para que as reações
ocorram é necessário que as moléculas estejam agitadas
o suficiente, no entanto, altas temperaturas podem
provocar desnaturação proteica e consequente perda na
funcionalidade.
- Podem ser reguladas quando há produto em excesso ou
em falta. A inibição da atividade enzimática pode ser
realizada das seguintes maneiras:
1. Inibição irreversível
- Alguns inibidores irreversíveis se ligam covalentemente
ás cadeias laterais do sítio ativo de uma enzima. Com
isso, inativam permanentemente ao destruir sua
capacidade de interagir com seu substrato normal.
2. Inibição reversível competitiva ou alostérica
- O inibidor liga-se ao centro ativo de uma enzima
impedindo o encaixe do substrato com a enzima. Quando
a concentração do inibidor reduz-se, ele se separa do sítio
ativo e a enzima torna-se ativa novamente.
3. Inibição reversível não-competitiva
- O inibidor liga-se a uma região da enzima diferente do
sítio ativo alterando a forma da enzima, impedindo o
encaixe do substrato com o centro ativo.
4. Inibição por feedback (realimentação)
- Na maioria das vias metabólicas, é comum que o
produto final atue como modulador alostérico negativo da
enzima que catalisa as primeiras reações da via. Portanto,
quando a concentração deste produto fica elevada ela vai
agir como um inibidor alósterico, caso sua concentração
diminua, ele vai deixar de inibir a via.
Modelos de interação enzima-substrato:
- Chave-fechadura: não explica a interação das enzimas
com inibidores e análogos dos substratos.
- Modelo encaixe induzido: O contato com a molécula do
substrato induz mudanças conformacionais na enzima,
que otimizam as interações com os resíduos do sítio ativo.
3.Citar doenças de rastreio do teste do pezinho:
▪ O Teste do Pezinho é um exame obrigatório para todos
os recém-nascidos e gratuito na rede pública de saúde.
Atualmente no Brasil, existem três versões do Teste do
Pezinho: uma básica e duas ampliadas.
▪ TESTE DO PEZINHO SIMPLES: Identifica 6 doenças,
são elas: fenilcetonúria, hipotireoidismo congênito,
doença falciforme e outras hemoglobinopatias,
fibrose cística, deficiência de biotinidase e hiperplasia
adrenal congênita. Para as seis doenças detectadas no
programa, há tratamento adequado, gratuito e
acompanhamento por toda a vida nos 31 serviços de
referência em triagem neonatal do país.
▪ TESTE AMPLIADO: As duas versões ampliadas
podem detectar de 10 a 50 tipos de doenças (além das
seis já detectadas pelo teste básico, também pode
indicar deficiência de G-6-PD, galactosemia, leucinose
e toxoplasmose congênita), sendo encontrada apenas
na rede de saúde particular.
▪ A realização do teste deve ser entre o 3º e 5º dia de
vida do bebê. A realização do teste neste período é
importante porque é capaz de identificar seis doenças
genéticas ou congênitas [principalmente por causa do
início muito rápido dos sinais e sintomas de três das seis
doenças detectadas pelo Programa, como o
hipotireoidismo congênito, hiperplasia adrenal congênita e
fenilcetonúria] passíveis de tratamento, mas que não
apresentam evidências clínicas ao nascimento. Quanto
mais cedo as doenças forem identificadas e tratadas,
maior a possibilidade de evitar sequelas nas crianças,
PROBLEMA 1 - UC4 Brunna Figueredo de Oliveira Silva P2 - UNIT/ AL
como deficiência mental, microcefalia,
convulsões,comportamento autista, fibrosamento do
pulmão, crises epiléticas, entre outras complicações e
até a morte.
Para o Teste do Pezinho, é coletada uma amostra de
sangue a partir do calcanhar do bebê com a retirada
de algumas gotinhas de sangue para análise. O exame
é feito no calcanhar porque é a uma região rica em
vasos sanguíneos e menos dolorosa, facilitando a
coleta.
▪ CURIOSIDADE: Prematuros- Coleta de sangue venoso
periférico e três amostras em tempos diferentes devido a
maior chance de apresentar falsos positivos.
4. Associar as doenças com metabolismo enzimático
(anemia falciforme , fenilcetonúria e déficit de
biotina):
Fenilcetonúria:
A fenilcetonúria (PKU; CID: E70.0) é doença genética
autossômica recessiva causada pela ausência,
diminuição ou deficiência, da atividade da enzima
hepática fenilalanina hidroxilase (HPA) ou de seu
co-fator tetraidrobiopterina, que metaboliza a
fenilalanina (phe) em tirosina (tyr). Essa atividade
enzimática deficiente ocasiona uma hiperfenilalaninemia
permanente, o que vai determinar lesões importantes, em
particular no sistema nervoso central, que culmina em
retardo mental de intensidade variável, mas sempre
irreversível.
Não se podendo decompor em tirosina, a fenilalanina
se acumula nos tecidos e dá origem a alguns
derivados, entre eles, o ácido fenilpirúvico, que
aparece em grandes quantidades na urina e também
no suor. Esse ácido inibirá a produção de certas
gorduras, afetando assim, o crescimento cerebral, a
formação de bainha de mielina nos neurônios e de
neurotransmissores, uma vez que, o ácido pirúvico
impede a entrada dos aminoácidos que são
importantes na síntese de hormônios como
serotonina e catecolaminas (adrenalina, noradrenalina
e dopamina). O acúmulo de ácido pode também gerar
uma queda no pH sanguíneo .
O resultado positivo acontece quando os níveis de
fenilalanina são maiores que 2mmg/dl e há
confirmação por uma segunda análise das quantidades de
fenilalanina e tirosina sendo a razão dos dois igual a 3.
Nos fenilcetonúricos, a tyr está com níveis diminuídos
e há excreção elevada de metabólitos como o
fenilpiruvato, fenilactato e fenilacetato.
SINTOMAS: Uma das funções da tirosina no organismo é
de formar a melanina (responsável pela nossa
pigmentação) quando sofre hidroxilação (acrescenta OH
no seu composto) pela enzima tirosinase. Como um
indivíduo com fenilcetonúria não consegue formar tirosina,
ele possui cabelos e pele claros. Inflamações na pele,
complicações neurológicas e, mais raramente, autismo
também são sintomas consequentes da fenilcetonúria.
Os metabólitos fenillactato, fenilacetato e
fenilpiruvato, não são perceptíveis na urina das
pessoas sem essa doença, porém, o aumento
significativo desses metabólitos num fenilcetonúrico
resultam em graves consequências ao sistema
nervoso.
TRATAMENTO:
Faz-se necessário ter uma dieta alimentar adequada
por toda a vida, sendo que o não cumprimento disso
pode acarretar em danos ao portador da doença. As
dietas dos bebês fenilcetonúricos são baseadas em
uma mescla de aminoácidos acrescidos de
carboidratos, gorduras, vitaminas e minerais
inseridas no começo do tratamento e usadas
paralelas ao leite materno.
Acrescenta-se, a esta dieta, um substituto proteico –
mistura de aminoácidos ou hidrolisado de proteína -,
isento ou com pequena quantidade de phe( fenilalanina) ,
para manter a oferta proteica diária, necessária ao
crescimento e ao desenvolvimento do paciente.
Atualmente, este produto – mistura de aminoácidos isenta
em phe – é fornecido gratuitamente pelo PTN-MG.
A phe continua a ser um aminoácido essencial ao
fenilcetonúrico e o objetivo do tratamento é continuar
ofertando-o, mantendo-se, ao mesmo tempo as
concentrações de fenilalanina no sangue dentro dos
limites recomendados, considerados não prejudiciais
ao sistema nervoso central. Estes limites variam com
a faixa etária do indivíduo afetado.
A quantidade diária de phe que cada fenilcetonúrico
poderá ingerir é individual, pois cada paciente tem uma
tolerância própria. As dosagens frequentes e as consultas
periódicas permitem o controle e os ajustes necessários
na dieta para manter o aminoácido no sangue dentro dos
limites recomendados para a faixa etária do indivíduo.
Deficiência de Biotinidade (DBT):
A deficiência de biotinidase (DBT) é um erro inato do
metabolismo, de origem genética e herança
autossômica recessiva, que consiste na deficiência da
enzima biotinidase, responsável pela absorção e
regeneração orgânica da biotina, uma vitamina
existente nos alimentos que compõem a dieta normal,
indispensável para a atividade de diversas enzimas.
Classificação:
a) deficiência profunda de biotinidase;b) deficiência parcial de biotinidase;
c) sem deficiência de biotinidase. Clinicamente esta
doença manifesta-se a partir da sétima semana de vida
com distúrbios neurológicos e cutâneos tais como crises
epiléticas, hipotonia, microcefalia, atraso do
desenvolvimento neuropsicomotor, alopecia e dermatite
eczematoide. Nos pacientes com diagnóstico tardio
observam-se, distúrbios visuais, auditivos, assim como,
atraso motor e de linguagem.
TRATAMENTO: O tratamento medicamentoso é muito
simples, de baixo custo e consiste na utilização de
biotina (vitamina H) em doses diárias de acordo com a
subclassificação da deficiência de biotina, baseada no
teste quantitativo. O diagnóstico precoce, com o início
do tratamento ainda nos primeiros meses de vida,
assegura ao bebê uma vida normal sem qualquer
sintoma da doença. Em crianças diagnosticadas
precocemente, o uso de biotina preveniu as
anormalidades clínicas e bioquímicas
1. QUAL A NECESSIDADE DA BIOTINA NA DIETA?
- A biotina é uma coenzima. Que participa da
carboxilação do piruvato, a qual é uma reação
exclusiva da gliconeogênese. A gliconeogênese é a
rota pela qual é produzida glicose a partir de
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compostos anglicanos (Não-carboidratos), sendo a
maior parte deste processo realizado no fígado.
ANEMIA FALCIFORME
As hemoglobinopatias têm sido tradicionalmente
definidas como uma família de doenças genéticas
causadas pela produção de uma molécula de
hemoglobina estruturalmente anormal. Ocorre por
mutação que substitui o ácido glutâmico por valina na
posição 6 da cadeia ß da globina. A hemácia com a
globina mutante quando desoxigenada torna a clássica
forma de foice, perdendo a flexibilidade necessária para
atravessar os pequenos capilares.
A anemia falciforme é uma doença homozigota recessiva.
Ela ocorre em pessoas que herdaram dois genes
mutantes (um de cada um dos pais) que codificam a
síntese das cadeias beta das moléculas de globina. A
doença não se manifesta no bebê até que uma
quantidade suficiente de Hb F seja substituída pela Hb
S, quando os eritrócitos começam a assumir a
morfologia falciforme. A vida média de um eritrócito na
anemia falciforme é de cerca de 20 dias, comparada com
os 120 dias para eritrócitos normais; daí a anemia. Os
heterozigotos, representando um em cada doze
afro-americanos, possuem um gene normal e um gene
falciforme. Os eritrócitos desses heterozigotos contêm
tanto Hb S como Hb A. Esses indivíduos possuem o traço
falciforme. Em geral, eles não apresentam sintomas
clínicos e podem ter uma expectativa de vida normal.
DIAGNÓSTICO: Anemia crônica, crises de dor
osteoarticular, icterícia e história familiar freqüentemente
positiva.
- O diagnóstico é feito pela eletroforese de hemoglobina
que detecta a presença da hemoglobina mutante
(Hemoglobina S).
TRATAMENTO: O tratamento envolve adequada
hidratação, analgésicos, antibioticoterapia agressiva em
caso de infecção e transfusões em pacientes que
apresentem alto risco de oclusão fatal de vasos.
Transfusões intermitentes com concentrados de eritrócitos
reduzem o risco de AVCs, mas os benefícios devem ser
bem avaliados devido às complicações que podem
ocorrer, as quais incluem sobrecarga de ferro
(hemossiderose), infecções sanguíneas e complicações
imunológicas. A hidroxiureia, uma droga antitumoral, é
terapeuticamente útil, pois aumenta os níveis circulantes
de Hb F, o que diminui a indução de células falciformes.
Isso leva a uma diminuição na frequência das crises de
dor e reduz a mortalidade.
O formato da hemácia dos indivíduos com anemia
falciforme favorece a formação de trombos.
POSSÍVEL VANTAGEM SELETIVA DO ESTADO
HETEROZIGOTO. A elevada frequência da mutação bS
entre os africanos, apesar de seus efeitos lesivos no
estado homozigoto, sugere que exista uma vantagem
seletiva para indivíduos heterozigotos. Por exemplo, os
heterozigotos para o gene da anemia falciforme são
menos suscetíveis à malária, causada pelo parasita
Plasmodium falciparum.