Metabolismo das Proteínas

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METABOLISMO 
 
 BIOSSÍNTESE DOS AMINOÁCIDOS: os aminoácidos podem ser produzidos por vias endógenas ou necessitam ser 
consumidos na dieta para estarem disponíveis no organismo 
• Aminoácidos nutricionalmente essenciais não são produzidos por vias endógenas → precisam ser ingeridos na 
dieta → 8 tipos de aminoácidos essenciais 
• Aminoácidos nutricionalmente não essenciais são produzidos por vias endógenas → não precisam ser ingeridos 
na dieta → 12 tipos de aminoácidos não essenciais 
• Os aminoácidos essenciais exigem vias metabólicas longas e de alto gasto energético → plantas e bactérias 
• Os doze aminoácidos não essenciais, de vias metabólicas curtas, passam pelo processo de biossíntese, cada um 
com suas enzimas e vias especificas 
 
Biossíntese do glutamato: 
• Formado a partir do α-cetoglutarato do ciclo de Krebs 
• α-cetoglutarato sofre amidação redutiva → grupamento cetona é substituído por amina → NADPH libera um 
elétron (energia) para essa troca 
• Enzima catalisadora: glutamato-desidrogenase 
• A amina alocada é proveniente do íon amônio presente no sangue → íon amônio é citotóxico → formação de 
glutamato representa um mecanismo de redução de amônio no sangue 
 
Biossíntese da glutamina: 
• Formada a partir da amidação extra do glutamato 
• Glutamato sofre amidação fosforilativa → substituição do oxigênio com valência livre da carboxila do glutamato 
(quebra de ATP) → formação de um composto intermediário (glutamil-fosfato) → amônio substitui o fosfato 
gerando a glutamina 
• Liberação do ADP + Pi 
• Também ocorre redução do íon amônio do sangue → redução da citotixidade 
 
Biossíntese de alanina e aspartato: 
• Amidação do piruvato → alanina 
• Amidação do oxaloacetato → aspartato 
• Glutamato e glutamina doador de amina 
• Enzimas glutamato desidrogenase e glutamina sintase → convertem amônio citotóxico do sangue nas aminas 
dos aminoácidos 
• Enzimas aminotransferases retiram agrupamentos aminas dos aminoácidos e colocam em substratos ácidos 
para formar outros aminoácidos 
• Aminoácido que doa o grupamento amina para a aminotransferase regressa a sua forma desaminada 
 
Biossíntese de asparagina: 
• Amidação extra do aspartato 
• Enzima asparagina sintase 
• A conversão do aspartato em asparagina envolve a quebra de um ATP e formação de aspartil-fosfato 
• Grupo amina é proveniente de uma glutamina e não de um amônio circulante 
 
Biossíntese de serina: 
• Desfosforilação do 1,3-bifosfoglicerato → formação do 3-fosfoglicerato 
• Isomerização do 3-fosfoglicerato → formação do 2-fosfoglicerato 
• Oxidação do 3-fosfoglicerato → formação do fosfo-hidroxi-piruvato (enzima 3-fosfoglicerato-desidrogenase) 
◦ Transferência de um grupo amina de um glutamato para a fosfo-hidroxi-piruvato → transaminase 
• Amidação do fosfo-hidroxi-piruvato → fosfoserina 
• Desfosforilação da fosfoserina → formação da serina (enzima fosfoserina hidrolase) 
 
Biossíntese da glicina: 
• Formada a partir de muitos compostos → glicoxilato, glutamato, glutamina, alanina, colina e serina 
• Catalisada pela enzima glicina-aminotransferase 
 
Biossíntese de prolina: 
• Formada a partir do glutamato 
• Fosforilação do glutamato → formação do glutamato-γ-fosfato (enzima glutamato-5-cinase) 
• Oxidação do glutamato-γ-fosfato → formação do glutamato-γ-semialdeído (enzima glutamato semialdeído 
desidrogenase) 
• Formação espontânea de um anel pelo glutamato-γ-semialdeído → denominado pirrolina-5-carboxilato 
• Redução da pirrolina-5-carboxilato → formação da prolina (enzima pirrolina-5-carboxilato redutase) 
 
Biossíntese de cisteína: 
• Formado a partir da metionina (aminoácido essencial) 
• Conversão da metionina em hemocisteína 
• Reação entre hemocisteína com a serina → formação da cistationina 
• Quebra da cistationina → formação da hemosserina e cisteína 
 
Biossíntese de tirosina: 
• Formada a partir da fenilalanina (aminoácido essencial) 
• Oxidação da fenilalanina → formação da tirosina (enzima fenilalanina hidroxilase) 
• É uma reação irreversível → isso significa que uma carência nutricional de tirosina pode ser suprida pela 
fenilalanina, mas o contrário não é verdade 
 
Biossíntese de hidroxiprolina e hidroxilisina: 
• Aminoácidos presentes no colágeno 
• Formadas a partir da prolina e da lisina, após estas serem incorporadas em peptídeos 
 
Biossíntese de valina, leucina e isoleucina: 
• Aminotransferases podem formar estes aminoácidos essenciais a partir de cetoácidos 
• Interconversão reversível entre esses 3 aminoácidos e seus α-cetoácidos 
• Esses α-cetoácidos podem substituir seus aminoácidos na dieta 
 
 
METABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS E PROTEÍNAS: 
• Proteínas estão em constante processo de degradação e síntese 
• Reciclagem proteica: enzimas degradam proteínas → aminoácidos são utilizados para produzir novas proteínas 
→ processo que permite o rearranjo estrutural constate dos tecidos 
• 75% dos aminoácidos liberados na degradação proteica são reutilizados 
• 25% são degradados em 2 partes (catabolismo dos aminoácidos) → esqueleto de carbono + nitrogênio amino 
◦ Esqueleto de carbono: convertido em intermediários anfibólicos → utilização em vias catabólicas (obtenção 
de energia) e anabólicas (armazenamento de energia) 
◦ Nitrogênio amino: convertido em ureia (ciclo da ureia) → excretada na urina 
 
 
Degradação das proteínas: processo mediado por enzimas 
• Proteases intracelulares: hidrolisam as ligações peptídicas internas → liberação de peptídeos 
• Endopeptidases: degradam as ligações internas dos peptídeos → formação de peptídeos menores 
• Aminopeptidases e carboxipeptidases: removem sequencialmente (um por um) os aminoácidos a partir das 
extremidades amino-terminal e carboxi-terminal, respectivamente 
 
→ Degradação independente de ATP: 
• Ocorre com as glicoproteínas do sangue 
• As glicoproteínas são internalizadas por receptores específicos presentes nas células hepática → proteases 
lisossômicas degradam 
• Ocorre com proteínas associadas a face externa da membrana plasmática e com proteínas intracelulares 
• A degradação acontece nos lisossomos sem a quebra de ATP (sem gasto de energia) 
 
 
→ Degradação dependente de ATP e de ubiquitina: 
• Ocorre com as proteínas reguladoras de meia-vida curta e com as proteínas anormais ou com dobramento 
errado → acontece no citosol 
• Ubiquitina: pequeno polipeptídio que direciona proteínas intracelulares para degradação → ‘’marcador’’ de 
proteína que precisa ser degradada → regula qual proteína será degradada e qual não será 
◦ Ligação da ubiquitina com as proteínas ocorre com gasto de energia (quebra de ATP) 
• Ubequitinação: ocorre pela catalisação de 3 enzimas 
◦ E1 (enzima ativadora): liga-se a ubiquitina, quebra o ATP e a ativa 
◦ E2 (ligase): substitui a E1 e passa a ubiquitina para a proteína alvo 
◦ E3 (transferase): substitui a ligação com E2 pela ligação com a proteína alvo 
• Após a Ubequitinação → degradação da proteína por um proteossomo 
• Proteossomo: macromolécula cilíndrica (formato de donuts empilhados) com um poro central 
◦ Enzimas proteolíticas presentes no poro central → degradação das proteínas ubequitinadas 
 
 
 
Intercâmbio de aminoácidos entre os órgãos: 
• Degradação de proteínas (músculos) + consumo de proteínas via dieta → liberação de aminoácidos livres no 
sangue → aumento da concentração 
• Fígado metaboliza parte desses aminoácidos no ciclo da ureia → reduz concentração 
• Intercâmbio de aminoácidos entre os órgãos → estabilidade na concentração no plasma circulante 
 
→ Troca de aminoácidos – músculos 
• Liberação de alanina → absorção no fígado → alanina entra no ciclo da ureia e na gliconeogênese 
• Alanina é um aminoácido gliconeogênico 
• Liberação de glutamina → absorção no intestino e rins → esses órgãos convertem a glutamina em alanina → 
liberação da alanina no sangue → absorção no fígado 
• Liberação de valina → absorçãopelo encéfalo 
 
 
Degradação dos aminoácidos: 
• Geração de esqueleto carbônico e amônia → alimenta o ciclo da ureia 
• Ocorre pelo acoplamento da transaminaçao e desaminação oxidativa do glutamato → transdesaminação 
 
→ Transaminação: centro da degradação dos aminoácidos 
• Retirada do nitrogênio de um aminoácido, transferindo-o para um cetoácido 
• É uma via de mão dupla: interconverte um aminoácido a seu esqueleto carbônico correspondente e vice-versa 
• Aminotransferases: dois sítios de ligação → um para o aminoácido especifico e um para o esqueleto de carbono 
correspondente ao mesmo 
◦ Exemplo: alanina-piruvato aminotransferase → se liga a uma alanina e retira sua amina + se liga ao piruvato 
 
→ Desaminação: 
• Aminoácido perde uma amina na forma de amônia 
• Ocorre apenas com o glutamato 
• Oxidação do glutamato → formação do cetoglutarato (enzima glutamato-desidrogenase) 
• Utilização de um NAD+ como aceptor de elétrons 
• Formação de cetoglutarato + NADH 
• Representa a fonte de amônia que vai ser convertida em ureia 
 
→ Transdesaminação: 
• Transaminação do glutamato (glutamato aminotransferase) + desaminação oxidativa do glutamato (glutamato 
desidrogenase) → permite que o grupo amino dos demais aminoácidos seja convertido em amônia 
• Degradação dos aminoácidos em esqueleto carbônico apto as vias anfibólicas e amônia apta ao ciclo da ureia 
 
 
 
Catabolismo dos esqueletos de carbono dos aminoácidos: 
• Os esqueletos carbônicos dos aminoácidos são catabolizados a intermediários para a biossíntese de 
carboidratos e lipídios 
• Aminoácidos glicogênicos: convertidos a carboidratos → alanina, argina, asparagina, cisteína, glutamina, glicina, 
histidina, prolina, serina, treonina e valina 
• Aminoácidos cetogênicos: convertidos em lipídios → leucina 
• Aminoácidos glicogênios e cetogênicos: convertidos em carboidratos e/ou lipídios → lisina, fenilalanina, 
tirosina, triptofano 
 
 
DOENÇAS HEREDITÁRIAS DO METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS: 
• Geralmente raras e transmitidas por genes autossômicos recessivos 
• Síndromes genéticas metabólicas 
• Consequência: acumulo de determinado metabolito em todos os fluidos do corpos e excreção na urina 
• Fenilcetonúria: ausência de fenilalanina hidroxilase → não ocorre conversão da fenilalanina em tirosina 
◦ Acumulo de fenilalanina 
◦ Em recém-nascidos → concentração de fenilalanina no sangue pelo teste do pezinho 
◦ Tratamento: evitar o consumo de fenilalanina na dieta 
◦ Sintomas: retardamento mental, pigmentação deficiente de pele e cabelo → prejudica a síntese de 
melanina 
• Moléstia da urina em xarope de bordo: deficiência da enzima que descarboxiliza os aminoácidos ramificados 
(isoleucina, leucina e valina) 
◦ Acumulo desses aminoácidos e de seus cetoácidos 
◦ Odo semelhante ao xarope de bordo 
• Bloqueio parcial do ciclo da ureia → causa hiperamonemia (nível aumentado de amônia no sangue) 
◦ Alta toxidade da amônia (especialmente para o SNC) → coma e morte 
◦ Tratamento: administração de dieta pobre em proteínas