View
6.885
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Metabolismo de Proteínas
Instituto de Química de São Carlos – IQSC
Universidade de São Paulo
Disciplina: Bioquímica II
Docente: Profa. Dra. Fernanda Canduri
Digestão de proteínas da dieta
Absorção e transporte dos aminoácidos às células
Desaminação dos aminoácidos
Transaminação
Desaminação oxidativa
Ciclo da uréia
As reações do ciclo
Regulação do ciclo da uréia
Origem dos aminoácidos
Outros compostos nitrogenados
Conteúdo
Visão geral do metabolismo
Digestão de proteínas da dieta
A maior parte do nitrogênio da dieta é consumido na forma de proteína (vegetal ou animal) – cerca de 70 a 100g ao dia
As proteínas são muito grandes para serem absorvidas pelo intestino e, sendo assim, devem ser hidrolisadas até seus aminoácidos, os quais serão absorvidos
As enzimas proteolíticas são produzidas por três órgãos: estômago, pâncreas e intestino delgado
O estômago secreta o suco gástrico, que contém o ácido clorídrico e a proenzima pepsinogênio: o ácido desnatura proteínas da dieta e ativa o pepsinogênio, formando pepsina
O pepsinogênio é ativado também por outras moléculas de pepsina já ativas
A pepsina libera peptídeos e alguns aminoácidos livres das proteínas da dieta
Digestão de proteínas da dieta
Digestão e absorção dos aminoácidos
Ao entrar no intestino delgado, os polipeptídeos grandes
produzidos no estômago pela ação da pepsina são
subsequentemente clivados a oligopeptídeos e aminoácidos por
um grupo de proteases pancreáticas: tripsina, quimotripsina,
elastase e carboxipeptidases, todas secretadas na forma de
proenzimas e ativadas pela tripsina
A liberação e ativação das proenzimas pancreáticas é mediada
pela secreção de colecistocinina e secretina
Aminoácidos livres e dipeptídeos são absorvidos pelas células
epiteliais intestinais, onde os dipeptídeos são hidrolisados antes
de entrarem na corrente sanguínea
Os aminoácidos são metabolizados pelo fígado
Transporte dos aminoácidos às células
A concentração de aminoácidos livres nos líquidos extracelulares é significativamente menor do que no meio intracelular
Sistemas de transporte ativo são necessários para o movimento de aminoácidos do meio extra para o meio intracelular, sendo que há diferentes sistemas de transporte para diferentes aminoácidos
Via catabólica de peptídeos endógenos e exógenos pelas peptidases
peptídeos
aminoácidos
cetoácidos
peptidases
Destinos dos aminoácidos
Transaminação
Transferência de grupo amino de um aminoácido para outro, através de um cetoácido
Os aminoácidos são desaminados por transaminação: transferência do seu grupo amino a um cetoácido para produzir o cetoácido do aminoácido original e um novo aminoácido
O grupo aceptor predominante é o cetoglutarato, produzindo glutamato e o novo cetoácido
O grupo amino do glutamato pode ser transferido ao oxaloacetato em uma segunda reação de transaminação, produzindo aspartato, formando novamente cetoglutarato
As enzimas que catalisam a transaminação são designadas aminotransferases ou transaminases, que necessitam da coenzima piridoxal-fosfato (PLP – derivado da vitamina B6)
Reações de transaminação
Em reações do anabolismo dos aminoácidos o grupo a-amino
do glutamato e o grupo amino da cadeia lateral da glutamina são
transferidos para outros compostos, na presença da PLP
Transaminação Aminoácido 1
Aminoácido 2
Cetoácido 1
Cetoácido 2
No músculo, a alanina é produzida a partir do piruvato por
transaminação, e no fígado a alanina, por nova transaminação, é
convertida a piruvato novamente
Relação entre o metabolismo de carboidratos e de
aminoácidos
Desaminação
O glutamato produzido por transaminação pode ser
oxidativamente desaminado, que resulta no cetoglutarato e na
liberação do grupo amino como amônia livre
São reações que ocorrem predominantemente no fígado e rins,
e fornecem a-cetoácidos e amônia, que é uma fonte de
nitrogênio na síntese de uréia
A glutamato desidrogenase catalisa a desaminação oxidativa do
glutamato, único aminoácido que sofre desaminação rápida
A glutamato desidrogenase usa NAD+ ou NADP+ como
coenzima
A ação sequencial de transaminação e subsequente
desaminação do glutamato provê uma rota através da qual os
grupos amino da maioria dos aminoácidos podem ser liberados
como amônia
A desaminação pela glutamato desidrogenase
Reguladores alostéricos da
glutamato desidrogenase
O ATP e o GTP são
inibidores alostéricos,
enquanto o GDP e o ADP
são ativadores da enzima
Quando os níveis de
energia estão baixos, a
degradação dos
aminoácidos pela
glutamato desidrogenase é
elevada, fornecendo a-
cetoglutarato como
substrato para o ciclo de
Krebs
Metabolismo dos compostos nitrogenados
Quando em excesso, a amônia é utilizada na conversão de glutamato a
glutamina, reação catalisada pela glutamina-sintase em uma reação que
requer ATP
NH4 + glutamato + ATP glutamina + ADP + Pi
Ao contrário, quando o nitrogênio é limitante, a conversão de glutamato à
glutamina é o modo preferencial de assimilação de nitrogênio
O ciclo da uréia
As reações:
As duas primeiras reações
ocorrem na mitocôndria,
enquanto todas as
enzimas restantes do ciclo
estão localizadas no
citosol
1. Formação do carbamoil
fosfato: ação da carbamoil
fosfato sintase I
dependente da clivagem
de duas moléculas de
ATP. A amônia
incorporada ao carbamoil
fosfato é proveniente da
desaminação do
glutamato. O átomo de N
derivado desta amônia
torna-se um dos N da
uréia.
2. Formação de citrulina: a
ornitina e citrulina são
aminoácidos básicos que
participam no ciclo da uréia
mas não são incorporados
nas proteínas. A ornitina é
regenerada em cada volta do
ciclo da uréia. A liberação do
fosfato do carbamoil fosfato
em forma de Pi direciona a
reação. A citrulina, o produto,
é transportado ao citosol.
3. No citosol, a citrulina
condensa-se ao aspartato
para formar
argininosuccinato. O
aspartato fornece o segundo
N que é incorporado à uréia.
O terceiro ATP é consumido.
O ciclo da uréia
As reações do ciclo da uréia
Assim, enquanto outros
tecidos podem sintetizar a
arginina, somente o fígado
pode clivar a arginina e
sintetizar uréia.
A uréia difunde-se a partir do
fígado e é transportada no
sangue até os rins, onde é
filtrada e excretada na urina.
A ornitina entra novamente
na mitocôndria para
continuar o ciclo.
4. O argininosuccinato é clivado para originar arginina e fumarato. A
arginina formada por esta reação serve como precursor imediato da uréia
5. A arginase cliva a arginina em ornitina e uréia. A arginase ocorre quase
exclusivamente no fígado.
Regulação do ciclo da uréia
Quando há excesso de amônia, esta será diretamente convertida a
uréia pelo ciclo da uréia, ou direcionada para formação do
glutamato e glutamina, e aspartato
O N-acetilglutamato é um ativador essencial da carbamoil fosfato sintase I, a etapa limitante da velocidade no ciclo da uréia.
Ele é sintetizado a partir de NADH e glutamato, quando estes estão
em excesso
Sua concentração hepática aumenta após a ingestão de uma
refeição rica em proteínas, levando a um aumento da
velocidade da síntese de uréia
Regulação do ciclo da uréia
Quando há excesso do
aminoácido aspartato, este
por transaminação gera
glutamato, que por sua vez,
sofre desaminação e a
amônia formada leva a
formação do carbamoil
fosfato, que alimenta o ciclo
da uréia
O aspartato em excesso
pode também entrar
diretamente no ciclo da
uréia
As famílias dos aminoácidos baseadas em suas rotas
catabólicas
Aminoácidos glicogênicos são
aqueles que dão origem ao
piruvato ou intermediários do
ciclo de Krebs, pela
transaminação e desaminação
(quadro amarelo)
Aminoácidos cetogênicos são
aqueles que dão origem ao
acetoacetato e/ou acetil CoA
(quadro rosa)
Alguns possuem vias
alternativas, como isoleucina,
treonina, fenilalanina, triptofano e
tirosina
Origem dos 20 aminoácidos
• Quase a metade dos aminoácidos devem ser adquiridos na dieta: são os
aminoácidos essenciais.
• A fenilalanina e o triptofano são sintetizados por microrganismos e plantas, e
geralmente envolvem mais etapas do que os aminoácidos não-essenciais
Transaminação de aminoácidos não-essenciais
Os aminoácidos são precursores de hormônios e/ou neurotransmissores
Listas de exercícios
1. Explique onde e como ocorre a digestão de proteínas da dieta. Como a
proteína intracelular é degradada?
2. Fale sobre as diferentes funções dos aminoácidos nos organismos. Quais
suas possíveis rotas?
3. Qual a importância do aminoácido alanina? E do aminoácido glutamato?
4. Em que órgão ocorre a síntese de uréia? Em que parte da célula ocorre?
Qual seu destino?
5. Explique como o ciclo da uréia é regulado quando há excesso de amônia.
6. Como podemos separar os aminoácidos segundo as rotas catabólicas?
7. Quais são os aminoácidos essenciais?
8. Os aminoácidos não-essenciais são sintetizados a partir de intermediários
metabólicos comuns. Quem são eles?
9. Dê um exemplo da importância de alguns aminoácidos na síntese de
outros compostos.
Recommended