METABOLISMO DE PROTEÍNAS

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AMANDA RODRIGUES PROBLEMA 9
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
AMINOÁCDOS
· Dentre os muitos aminoácidos que existem na natureza, apenas 20 deles estão presentes na composição das proteínas. 
· Cada um tem uma característica química própria. Mas todos eles têm duas características em comum: cada aminoácido possui um grupo carboxila (- COOH) e um átomo de nitrogênio ligado à molécula, em geral, representado pelo grupo amina (- NH2). 
· A forma desse aminoácido varia de acordo com o pH de onde ele está.
· Têm os aminoácidos dispensáveis (não essenciais) e os indispensáveis (essenciais).
· Os dez aminoácidos indispensáveis (essenciais) são os que não podem ser sintetizados pelo organismo, ou são sintetizados em quantidades excessivamente pequenas para suprir as necessidades do corpo, então a gente precisa obter eles pela dieta. 
· Já os outros 10 são os dispensáveis (não essenciais) normalmente presentes nas proteínas animais podem ser sintetizados pelas células. Mas isso não significa que esses aminoácidos “não essenciais” não sejam necessários para a formação das proteínas, só são não essenciais na dieta, já que podem ser sintetizados no corpo. Eles podem ser divididos em duas classes: verdadeiramente dispensáveis e condicionalmente indispensáveis. E esses aminoácidos condicionalmente indispensáveis podem ser sintetizados no organismo em condições normais, mas também pode ser que tenha a necessidade de eles serem incluídos na dieta em condições fisiológicas específicas.
DESTINO DOS AMINOÁCIDOS
Os aminoácidos que são liberados em excesso por meio da proteólise tecidual intensa são reutilizados e têm vários destinos. Além da síntese proteica, que é a prioridade do organismo, a cadeia carbônica pode ser utilizada como fonte de energia ou convertida em glicose (gliconeogênese). Já o grupo amino, que é tóxico para o organismo, é convertido em ureia no fígado e, posteriormente, eliminado na urina. 
EXCESSO OU DEFICIÊNCIA DE PROTEÍNAS
No organismo não existe reserva de aminoácidos livres ou de proteínas, então quando ingerimos mais proteínas do que nosso organismo necessita, elas serão metabolizadas. Por outro lado, quando há uma deficiência proteica, em casos extremos de desnutrição proteica ou então em estados catabólicos, o organismo vai recorrer a mecanismos adaptativos, que são regulados pela presença de nutrientes ou de hormônios — tanto anabólicos quanto catabólicos — com a finalidade de preservar a massa proteica. Quando esse processo é muito intenso, ocorrem alterações bioquímicas, fisiológicas e morfológicas, especialmente nos grupos de pessoas mais vulneráveis, como crianças pré-escolares, gestantes, nutrizes (mulheres que amamentam) e idosos. 
PROTEÍNAS
· São formadas principalmente por aminoácidos. 
· Oligopeptídeo: a união de 2 a 9 aminoácidos; Polipeptídeo: de 1 a 100 aminoácidos; Proteínas: > 100 aminoácidos.
· São as macromoléculas biológicas mais abundantes e representam o principal componente estrutural e funcional de todas as células do organismo, sendo que aproximadamente metade do peso seco de uma célula corresponde à proteína.
· Além disso, no organismo humano, aproximadamente 18% da massa corporal está na forma de proteína. 
· Apesar da enorme diversidade de enzimas e de outras proteínas no organismo, quase 50% do conteúdo proteico total do ser humano está presente em apenas quatro proteínas (miosina, actina, colágeno e hemoglobina). O colágeno, em particular, compreende aproximadamente 25% do total.
· São moléculas complexas que apresentam estruturas primária, secundária, terciária e quaternária. A estrutura primária são cadeias formadas por ligações dos aminoácidos. A secundária é formada pela ligação do grupo amino de uma com o oxigênio do grupo carboxila de outra. Ex: Colágeno, as ligações de hidrogênio que resultaram em uma estrutura em forma de espiral. A terciária é formada quando as estruturas primárias das proteínas se dobram sobre elas mesmas, mediada por pontes de enxofre. Ex: Mioglobina. E ela pode usar diversos tipos de ligações, como covalentes, hidrofóbicas, iônicas, eletrostáticas e pontes de hidrogênio. E a estrutura quaternária é formada pela união de várias estruturas terciárias. Ex: Hemoglobina, que é formada por quatro estruturas terciárias.
DESNATURAÇÃO PROTeICA
Ela é resultado do desdobramento de uma proteína, e causa a clivagem das pontes de hidrogênio e das associações entre os grupos funcionais; como resultado, a proteína perde sua estrutura tridimensional. 
Quando as proteínas estão desnaturadas, elas perdem a suas funções biológicas.
Muitas proteínas aquecidas têm valor biológico maior em relação às mesmas proteínas quando são consumidas sem tratamento térmico prévio.
O calor promove a desnaturação da maioria das proteínas. Mas ela é uma resposta para calor, álcool e outros tratamentos que vão afetar as estruturas quaternárias, terciárias e secundárias. Grande parte das proteínas presentes nos alimentos são desnaturadas a 60°C. Um exemplo de desnaturação proteica é a coagulação da clara de ovo quando aquecida. A desnaturação, a menos que extrema, ela não afeta a composição de aminoácidos de uma proteína e, de fato, ela pode tornar esses aminoácidos mais disponíveis para o organismo, já que o aquecimento provoca o desdobramento ou “desnovelamento” da proteína, e isso aumenta a exposição da cadeia polipeptídica para a ação das enzimas proteolíticas digestivas. A desnaturação vai:
1. Alterar da forma física da proteína; 
2. Diminuir a solubilidade em água; 
3. Pode causar perda da reatividade com outras proteínas 
O processo de desnaturação moderado pode ser revertido, é processo chamado de renaturação, ou seja, a proteína renaturada voltar a ter a forma e atividade que tinha antes. 
CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Podem ser agrupadas em: 
Simples
São cadeias de peptídeos com aminoácidos, mas nenhum outro componente não proteico. Então, depois da hidrólise, elas só fornecem aminoácidos.
exemplo: albuminas, globulinas, glutelinas, protelaminas, entre outras.
Conjugadas
São cadeias de peptídeos com aminoácidos e componentes não proteicos. Então, depois da hidrólise, eles dão origem a outros compostos além dos aminoácidos. Como exemplos têm as nucleoproteínas, encontradas nos RNA (ácido ribonucleico) e DNA (desoxirribonucleico); as mucoproteínas e as glicoproteínas, que combinam a proteína com polissacarídeos complexos, tais como a mucina, encontrada nas secreções gástricas, e a albumina (clara do ovo); as lipoproteínas, encontradas no plasma, que se unem com lipídios, trigliacilgliceróis, colesterol e fosfolipídios; as fosfoproteínas, formadas pela ligação éster entre o ácido fosfórico e as proteínas (como, por exemplo, na caseína do leite); e as metaloproteínas, tais como a ferritina e a hemossiderina, que apresentam metais unidos às suas estruturas.
Também podem ser divididas em: 
Fibrosas 
Que geralmente são insolúveis e formam componentes importantes na estrutura de células e tecidos. Incluem a queratina, que é a proteína do cabelo e das unhas; a fibrina do sangue; a miosina do músculo; e o colágeno, principal componente do tecido conjuntivo.
Globulares. 
São solúveis e facilmente desnaturadas, sendo encontradas principalmente nos fluidos orgânicos e nos tecidos. As proteínas globulares de interesse em nutrição são as caseínas do leite, a albumina no ovo e as albuminas e globulinas no sangue, no plasma e na hemoglobina, bem como as globulinas de leguminosas, como as do feijão e da soja
Também podem ser classificadas de acordo com o valor nutricional que elas têm. 
Proteínas completas
Que têm aminoácidos indispensáveis nas proporções necessárias ao organismo, as quais são principalmente as de origem animal (ovos, leite e derivados, carnes, pescados). 
Proteínas incompletas ou desbalanceadas
Que têm deficiência em um ou mais aminoácidos indispensáveis. Essas proteínas são geralmente de origem vegetal, apesar de algumas proteínas animais seremtambém incompletas. A proteína do tecido conjuntivo denominada colágeno, a partir da qual é preparada a gelatina, tem deficiência do aminoácido triptofano; zeína, a proteína do milho, é baixa em lisina e triptofano.
Quando não se tem uma diversidade de alimentos e não têm alimentos ricos em proteínas de alto valor biológico, as proteínas de origem vegetal incompletas podem ser combinadas e dessa forma todos os aminoácidos indispensáveis podem fornecidos. Por exemplo, proteínas presentes no arroz (cereais) combinadas com proteínas presentes no feijão (leguminosas) podem estar na mesma refeição para que todos os aminoácidos indispensáveis sejam ingeridos. Quando essas proteínas são combinadas e são consumidas em quantidades suficientes, as necessidades individuais de aminoácidos vão ser atendidas. A pessoa tem de consumir esta combinação de proteínas incompletas dentro de um período de tempo curto (< 4 horas) para que obtenha das quantidades apropriadas e necessárias de aminoácidos. O máximo benefício é alcançado quando a combinação de proteínas é consumida ao mesmo tempo
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
Catálise enzimática: 
Praticamente todas as reações químicas são catalisadas pelas enzimas. E praticamente todas as enzimas conhecidas são proteínas. As enzimas têm uma alta capacidade de modificar a velocidade das reações. Geralmente aumentam as taxas de reações ao menos em um milhão de vezes. E, as reações químicas na ausência de enzimas raramente ocorrem em taxas perceptíveis. Algumas dessas reações são relativamente simples, como hidratação do dióxido de carbono. Mas, tem outras reações que são altamente complexas., como a replicação de um cromossomo completo.
Transporte e estoque: 
Algumas proteínas específicas podem transportar muitas pequenas moléculas e íons. Um exemplo é a, hemoglobina transporta oxigênio em eritrócitos, enquanto a mioglobina transporta oxigênio no tecido muscular. Tem também a transferrina que transporta o ferro no sangue e leva para ser estocado no fígado na forma de um complexo com outra proteína denominada ferritina. 
Contração muscular: 
As proteínas são o principal componente do tecido muscular. A contração muscular é realizada por meio do movimento de deslizamento da actina e miosina (filamentos de proteínas). 
Proteção imunológica: 
Anticorpos são proteínas altamente específicas que reconhecem e ligam-se com antígenos, como vírus e bactérias. 
Geração e transmissão do impulso nervoso: 
As proteínas chamadas de receptores vão mediar a resposta da célula nervosa para um estímulo específico, e esses receptores podem ser estimulados por moléculas como acetilcolina, que atua na transmissão do impulso nervoso nas sinapses. 
Regulação hormonal: 
Tem muitos hormônios que são proteínas ou peptídeos. Dentre eles têm a insulina, o hormônio do crescimento, a prolactina, o hormônio luteinizante, o hormônio folículo estimulante e a tireotropina. Importantes hormônios peptídicos incluem adrenocorticotrópico, antidiurético, glucagon e calcitonina. 
Expressão gênica: 
Proteínas controlam e regulam a transcrição e a tradução gênicas. Esse fato ocorre por meio de histonas — que estão intimamente associadas ao DNA —, ou por meio de fatores de repressão ou de fatores que aumentam a transcrição gênica, ou também por proteínas que formam parte das partículas de RNA heteronuclear e dos ribossomos. 
Estrutural: 
Dentre as proteínas que participam da função estrutural do organismo destacam-se o colágeno e a elastina, que formam a matriz de ossos e ligamentos, fornecendo força e elasticidade estrutural para os órgãos e o sistema vascular.
ENZIMAS DA DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS
As peptidases, enzimas responsáveis pela digestão das proteínas da dieta, são classificadas em duas categorias:
· As endopeptidases (proteases) digerem as ligações peptídicas internas da cadeia de aminoácidos e liberam grandes fragmentos de peptídeos para a subsequente ação de outras enzimas. Primeiro elas são secretadas como proenzimas inativas (zimogênios) pelas células epiteliais do estômago, do intestino e do pâncreas. E, depois, quando chegam no lúmen do trato GI elas são ativadas. Exemplos de proteases incluem a pepsina secretada no estômago, e a tripsina e a quimotripsina, secretadas pelo pâncreas
· As exopeptidases digerem as ligações peptídicas terminais, liberando um aminoácido em cada reação. E elas são subdivididas de acordo com a posição que atuam: as aminopeptidases agem na extremidade aminoterminal da proteína, tem um papel menor na digestão; as carboxipeptidases agem na extremidade carboxiterminal, e ela têm duas isoenzimas que são as exopeptidases mais importantes secretadas pelo pâncreas. 
E aí inicialmente, as endopeptidases agem sobre a proteína ingerida intacta, enquanto as exopeptidases atuam no processo final da digestão.
DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS
Diferente dos carboidratos, não tem nenhuma enzima que degrade proteínas na boca, então a digestão das proteínas se inicia no estômago. E é a pepsina que começa a digestão. E também tem outras enzimas que atuam nessa digestão, que são a tripsina, quimiotripsina, elastase e carboxipeptidase, que são enzima que estão presentes no suco pancreático e no intestino delgado, enteropeptidases, aminopeptidases, tripeptidases, dipeptidases. Quando chega comida no estômago, de origem proteica, a gastrina é liberada, e ela aumenta a secreção de ácido clorídrico pelas células parietais. E com isso, o pH diminui para cerca de 2 (isso deixa um ambiente mais favorável para a pepsina, pois ela é mais ativa em pH de 2 a 3 e é inativa em pH acima de 5), e isso provoca a diminuição da estrutura do pepsinogênio, ele perde 44 aminoácidos. Que eram esses aminoácidos que agiam inibindo a pepsina, por meio da sua ligação ao sítio catalítico da enzima. Daí a pepsina vai ser ativada.
O quimo no intestino estimula a liberação de secretina e CCK, que acarretam a secreção de bicarbonato e de enzimas pelo pâncreas, respectivamente. No suco pancreático tem proteases pancreáticas, que são secretadas dentro do duodeno como precursores inativos (zimogênios). O tripsinogênio (pró-enzima pancreática), que não apresenta atividade proteolítica, é ativado pela enteropeptidase, uma enzima localizada na membrana apical de enterócitos da região duodenal. A atividade da enteropeptidase é estimulada pelo tripsinogênio, enquanto a sua liberação da membrana apical dos enterócitos é provocada pelos sais biliares. A enteropeptidase ativa o tripsinogênio por meio da liberação de um hexapeptídeo a partir do N-terminal dessa molécula. Posteriormente, a tripsina, além de atuar sobre as proteínas alimentares, também ativa outras pré-proteases liberadas pelo pâncreas exócrino, ou seja, a tripsina atua sobre o quimiotripsinogênio, liberando a quimiotripsina; sobre a proelastase, liberando a elastase; e sobre a pró-carboxipeptidase, liberando a carboxipeptidase. Tripsina e quimiotripsina clivam as moléculas de proteínas em pequenos peptídeos; a seguir, a carboxipeptidase cliva os aminoácidos das extremidades carboxila dos polipeptídeos. Contudo, depois à ativação das proteases pancreáticas no intestino, elas vão ser inativadas devido ao processo de autodigestão, sendo a tripsina a enzima primariamente responsável por essa inativação.
Digestão de colágeno pela pepsina
E uma característica importante da pepsina na digestão, é que ela tem a capacidade de digerir o colágeno, que é um albuminóide que é pouco afetado por outras enzimas digestivas. E isso é importante porque o colágeno faz parte da composição do tecido conjuntivo intercelular das carnes. E aí para que as enzimas digestivas do trato digestório possam penetrar nas carnes e digerir as proteínas, antes é necessário que essas fibras de colágeno sejam digeridas. Então pessoas que tem deficiência na ação da pepsina no estômago, as carnes que ela ingere podem ser mal digeridas, pois elas não sofrem tanto com a ação das enzimas digestivas. 
REABSORÇÃO DE PROTEÍNAS
Nos rins, especialmente o túbulo proximal, as proteínas são reabsorvidas por pinocitose. Primeiro, a proteína seadere à borda em escova da membrana do lúmen, e depois essa porção da membrana vai se invaginar para o interior da célula, até que esteja completamente envolvida e destacada e seja formada vesícula contendo a proteína. Uma vez dentro da célula, a proteína é digerida em seus aminoácidos constituintes, reabsorvidos, através da membrana basolateral, para o líquido intersticial. Como a pinocitose requer energia, é considerada forma de transporte ativo.
TURNOVER PROTÉICO (RENOVAÇÃO DAS PROTEÍNAS)
· É um estado contínuo de produção e degradação das proteínas. 
· É elevado na infância e diminui com a idade. 
· O turnover difere entre os tecidos: o músculo esquelético, que responde por aprox. 50% do conteúdo de proteína corporal, é responsável apenas por cerca de 25% do turnover, enquanto o fígado e o intestino, que respondem por menos de 10% do conteúdo proteico do organismo, contribuem com 50% do turnover.
· Os tecidos mais ativos do organismo, responsáveis pelo turnover proteico, são: plasma, mucosa intestinal, pâncreas, fígado e rins. Por outro lado, o tecido muscular, pele e cérebro são os menos ativos.
· Geralmente, o padrão do turnover proteico pode ser estudado em três diferentes grupos: 
Grupo A: 
Proteínas que são rapidamente sintetizadas; apresentam um tempo de vida limitado e, posteriormente, são rapidamente degradadas. Exemplo dessas proteínas é a hemoglobina, que é normalmente estável durante os 120 dias de vida de um eritrócito humano; 
Grupo B: 
Proteínas que são rapidamente sintetizadas e degradadas. Exemplos dessas proteínas são as enzimas, as quais regulam as vias metabólicas. Tais enzimas são geralmente encontradas em baixa concentração nas células; sua concentração varia rapidamente em resposta tanto ao aumento quanto à diminuição das taxas de síntese e de degradação proteicas; 
Grupo C: 
As proteínas desse grupo têm uma taxa de turnover muito lenta e uma meia-vida muito longa. O colágeno é um exemplo de proteína desse grupo.
FORMAÇÃO DAS PROTEÍNAS PLASMÁTICAS PELO FÍGADO
Após a absorção intestinal, os aminoácidos são transportados diretamente ao fígado por meio do sistema porta. No fígado, parte dos aminoácidos é usada na síntese de proteínas que são secretadas (por exemplo, albumina e fibrina) e na síntese de proteínas de vida média mais curta (como enzimas, necessárias ao catabolismo dos aminoácidos que ficam na própria célula hepática). Essa síntese é responsável por cerca de 90% de todas as proteínas plasmáticas e o fígado sintetiza essas proteínas em uma velocidade de cerca de 30 g/dia.
A perda das proteínas do plasma causa uma mitose rápida dos hepatócitos e deixa o fígado maior, isso porque o vai ter a formação rápida de proteínas plasmáticas, até que a concentração no plasma volte ao normal. Ex.: na cirrose, as proteínas do plasma, como a albumina, podem cair a níveis muito baixos e produzir um edema generalizado e ascite.
CICLO GLICOSE ALANINA
É uma forma de transportar amônia do músculo para o fígado. No músculo, a glicose é consumida a partir da glicólise e forma o piruvato. E por meio de uma reação de transaminação (o piruvato reage com o glutamato, essa reação é catalisada pela alanina-aminotransferase), a alanina é produzida. Daí vai ser transferido esse grupo amino que veio da hidrólise das proteínas musculares. A alanina que vai para o sangue, chega ao fígado e pela mesma enzima, alanina-aminotransferase, o piruvato vai ser produzido. E depois que ocorre essa transaminação no fígado, vai ter novamente a produção do glutamato e daí vai ser produzido o grupo amino, e esse amino que é tóxico e vai ser transformado em ureia, que daí já entra no ciclo da ureia. Esse piruvato vai para a gliconeogênese, e a glicose é produzida. Essa glicose vai para o sangue, e daí volta para o músculo. E o ciclo continua.
CICLO DA UReIA
O processo se inicia na mitocôndria e termina no citoplasma. Primeiro, ocorre a união do grupo amônia com o dióxido de carbono e com isso há a formação do Carbamoilfosfato, essa reação é catalisada pela enzima carbamoil-fosfato sintetase e vai utilizar duas moléculas de ATP. Daí, ainda na mitocôndria, o Carbamoilfosfato vai se unir a Ornitina, essa reação gera a Citrulina e é catalisada pela ornitina-transcarbamoilase. Já no citoplasma, a Citrulina se liga ao Aspartato, com ação da enzima arginino-succinato sintetase e usa uma molécula de ATP. Essa reação forma o Arginino Succinato. Esse Arginino Succinato é quebrado pela enzima arginino-succinato liase, e essa reação gera o aminoácido Arginina e libera uma molécula de Fumarato. Por fim, vai ter a quebra da Arginina, que vai ser catalisada pela Arginase, sendo convertida em Ureia e liberando uma molécula de Ornitina, que volta para mitocôndria para iniciar de novo o ciclo. A Ureia vai ser transportada pela corrente sanguínea até os rins, onde será filtrada e excretada junto à urina.
BALANÇO NITROGENADO
Para ter um equilíbrio nitrogenado, a ingesta tem que ser igual à excreção. Quando se tem um balanço nitrogenado positivo, significa que temos uma ingesta maior do que a excreção. Isso acontece no período de crescimento (infância e adolescência) e em gestantes e lactantes, pois precisam de uma quantidade de maior. Quando se tem um balanço nitrogenado negativo, significa que temos uma ingesta menor que a excreção. Isso acontece em jejum prolongado, dietas pobres de proteínas, infecções, queimaduras, cirurgias.
DESNUTRIÇÃO
A desnutrição proteico-energética pode, quanto à origem, ser primária (dietética) ou secundária (condicionada). Na desnutrição primária o consumo inadequado de nutrientes é o determinante. A forma secundária é causada por outros fatores, diferentes da ingestão alimentar deficiente, como a interferência na ingestão, absorção e utilização dos nutrientes devido a alguma afecção ou de necessidades nutricionais aumentadas. A desnutrição proteico-energética é muito menos comum e menos grave em adultos. Já a sua ocorrência em crianças compromete a velocidade de crescimento e desenvolvimento, muitas vezes com alterações irreversíveis se a deficiência nutricional ocorrer durante a gestação, lactação ou primeiros anos de vida