Aminoácidos e proteínas Metabolismo - UNESP: Câmpus de ...€¦ · • Metabolismo do esqueleto de Carbono normalmente fornecem unidades de três a quatro átomos de carbonos que

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Nutrição Avançada

Aminoácidos e proteínas

Metabolismo

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• Rota metabólica dos AA

– Origem dos AA circulantes;

• Dieta: classificação dos AA

• Transaminação

– Destino dos AA;

• Degradação

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Stoll et al (2006)


BiossínteseBiossíntese

DegradaçãoDegradação

Síntese proteicaSíntese proteica

Partição aminoácidos

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Biossíntese

Degradação



AA

AA

AA AA AA

AA

AA

Disponibilidade

Biodisponibilidade

Exigência líquida


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4

Métodos para estimar exigências

Dose Resposta

Fatorial

Modeloscrescimento

2. Métodos para estimar exigências

• Método fatorial

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Mantença Produção

Exigências Nutricionais diárias

(mg/dia)

Exigências Nutricionais dieta (%)

Consumo

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Custo para mantença e

crescimento???






Cadeia

carbonos

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Proteína como fonte energia

• Renovação ou turnover das proteínas;

• Dieta rica em proteínas

• Durante o jejum prolongado ou diabetes

melito, as proteínas corporais são

hidrolizadas.

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Fig. 17.1 A degradação das proteínas endógenas e da dieta origina um conjunto de

aminoácidos, precursores das proteínas endógenas e de todos os outros compostos

nitrogenados. Os aminoácidos excedentes são degradados, restando as respectivas

cadeias carbônicas e o grupo amino, que é convertido em uréia.

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Biossíntese

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Classificação dos AA

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Classificação dos AA

Biossíntese AA

??

Grupo Amina

Precursor metabólico

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AA

AA

AA AA AA

AA

AA


Famílias biossintéticas dos aminoácidos, agrupadas de

acordo com o precursor metabólico

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Precursor metabólico Aminoácido

α-Cetoglutarato Glutamato, glutamina, prolina e

arginina

3-Fosfoglicerato Serina, glicina e cisteína

Oxaloacetato Aspartato, asparagina, metionina,

treonina e lisina

Piruvato Alanina, valina, leucina e isoleucina

Fosfoenolpiruvato e eritrose-

4-fosfato

Triptofano, fenilalanina e tirosina (*)

Ribosee-5-fosfato Histidina


Adaptado de Nelson e Cox (2011).

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Degradação intracelular de proteínas

Primeiro processo: Catepsinas

- Proteínas de membranas

- Proteínas extracelulares

- Proteínas de meia-vida longa

Segundo processo: Ubiquitina

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20/04/2013 Sanchez et al, (2012)









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Uréia

Compostos

Glutamato

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1. Remoção do Grupo Amino

Aminoácido + α-Cetoglutarato ↔ α-Cetoácido + Glutamato

Enzimas

transaminases

Glutamato

desidrogenase

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Transaminação:α-Cetoácido: Cetogênicos ou Glicogênicos


AA e reações especiais

Fig. 17.4 Conversão do grupo amino dos aminoácidos em uréia: o grupo amino de 12 aminoácidos é coletado,

por meio de transaminases, como glutamato. Do glutamato é convertido a NH4 pela glutamato desidrogenase

ou a aspartato; outros 7 aminoácidos originam NH4 e glutamato por vias especiais. O esquema mostra o papel

central do glutamato no caminho do nitrogênio dos aminoácidos até a uréia. T: transaminase; GD: glutamato

desidrogenase.20/04/2013

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Glutamato

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Glutamato

N

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Participação dos AA nas funções fisiológicas e metabólicas


Reeds (1997, 2000)

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Glutamato

N

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LisLisLisLis

ThrThrThrThr

TrpTrpTrpTrp

M+CM+CM+CM+C

ValValValVal

IleIleIleIleHisHisHisHis

P+TP+TP+TP+T

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ThrThrThrThr

LysLysLysLys

TrpTrpTrpTrp

ValValValVal

ArgArgArgArg IleIleIleIleHisHisHisHis

LysLysLysLys


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Compostos comuns





Glutamato

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Compostos comunsCompostos comuns





Glutamato








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Uréia

Compostos

Glutamato

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EnergiaUreia/ac.urico/amonia

Glutamato



Aminoácido + α-Cetoglutarato ↔ α-Cetoácido + Glutamato

Enzimas

transaminases

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Glutamato

Transaminação

Degradação

Destino glutamato

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Glutamato

N

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Glutamato

N

XX

XX

XX

XX

XX

XXXX

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Relação ideal de AA

Mantença Dep. proteina Leite Corpo

Redução proteica com perfil adequado de aminoácidos e qualidade de

carcaça (Canh, 1998)

* Alimentados 3 x requerimento de manutenção = 294 kJ EL/kg PV

0.75

DesempenhoConsumo *, g/d 2249 2245 2257 NSGanho de peso, g/d 805 805 797 NS

CarcaçaEspessura de toucinho, mm 15.2 15.4 15.9 NSCarne magra, % 57.2 57.1 56.7 NS

PB, % 16,5 14,5 12,5

EL, kCal/kg 2245 2245 2245

Aminoácidos digestíveis Ileal

Lisina, % 0,71 0,71 0,71

Tre / Lis 65% 65% 65%

(Met + Cis) / Lis 65% 65% 65%

Trp / Lis 23% 23% 23%

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Efeito da redução proteica na emissão amônia no ar

0%

20%

40%

60%

80%

100%

10 12 14 16 18 20 22

PB, % dieta

Mu

da

nça

s re

lati

vas

na

em

issã

o

de

am

ôn

ia (

con

tro

le=

10

0)

Canh, 1998 (55-106kg)

Canh, 1998 (55-106kg)

Latimier, 1993 (31-102kg)

Kay & Lee, 1996 (35-55kg)

Kay & Lee, 1996 (65-90kg)

• Redução de 1% de PB acarreta a redução da emissão de amônia em 10-13%

• Efeito máximo : - 60%


Degradação de aminoácidos

Glutamato >> Aspartato ou Amônia

Fig. 17.3 A ação conjunta das transaminases (T) e da glutamato desidrogenase (GD)

permite canalizar o nitrogênio da maioria dos aminoácidos para aspartato e NH4.

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AA e reações especiais

Fig. 17.4 Conversão do grupo amino dos aminoácidos em uréia: o grupo amino de 12 aminoácidos é coletado,

por meio de transaminases, como glutamato. Do glutamato é convertido a NH4 pela glutamato desidrogenase

ou a aspartato; outros 7 aminoácidos originam NH4 e glutamato por vias especiais. O esquema mostra o papel

central do glutamato no caminho do nitrogênio dos aminoácidos até a uréia. T: transaminase; GD: glutamato

desidrogenase.20/04/2013

• Desaminação: aminoácido perde seu grupo amino e

os α-cetoácidos formados podem sofrer oxidação

até CO2 e H2O

• Metabolismo do esqueleto de Carbono normalmente

fornecem unidades de três a quatro átomos de

carbonos que são convertidas a glicose.

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Degradação de aminoácidos


Alanina+ α-Cetoglutarato ↔ Piruvato+ Glutamato

Alanina transaminase

Transaminase glutâmico-pirúvica

A quebra do glutamato por esta reação representa a desaminação oxidativa que

requer NAD+ ou NADP+

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Principal site de degradação

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Transporte amômia

Primeiro mecanismo

Segundo mecanismo

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Ciclo uréia

Fig. 17.5 Ciclo da uréia — as enzimas envolvidas são: (1) carbamoil-fosfato sintetase, (2) ornitina transcarbamoilase, (3) argininossuccinato sintetase, (4)

argininossuccinato liase e (5) arginase. As duas primeiras enzimas são mitocondriais, e as restantes, citoplasmáticas. A migração de ornitina e citrulina entre

estes compartimentos é mediada por translocases específicas (indicadas nas setas tracejadas). A enzima 1, a rigor, não faz parte do ciclo da uréia.20/04/2013

Deficiência

AA

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Ciclo uréia

Fig. 17.6 Esquema geral da síntese de uréia, mostrando o balanço energético do processo. A regeneração do

aspartato a partir de fumarato formado no ciclo da uréia envolve a participação das seguintes enzimas

citossólicas: (1) fumarase, (2) malato desidrogenase e (3) transaminase; forma-se um NADH que produz 3 ATP

pela fosforilação oxidativa, reduzindo a energia consumida na síntese da uréia.

Importância NH4Balanço eletrolítico

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Ciclo uréia

Amônia é tóxica

- Encefalopatia

- Altos níveis de amônia >> α-cetoglutarato >>

glutamato>> Reduz ATP

- Prejudica transmissão impulsos nervosos

- Aumento neurotransmissor cérebro initório (GABA)

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Turnover proteico

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� Orgão tem taxas diferenciadas

20 a 25 %/ dia

- Idade

- Estresse, doenças,

nutrição, atividade fisica

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Turnover proteico - Nomeclatura

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1. Síntese: Conversão de AA em proteina por um aparato de síntese

proteica no citoplasma;

2. Quebra: Proteolise de peptideos

3. Crescimento: Acumulo liquido de proteina . Taxa Síntese > Quebra

4. Turnover: Envolve síntese e quebra

5. Síntese e Quebra Fracional: Quantificação da síntese e quebra de

proteína. Diferenças no organismo.


Turnover proteico

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Turnover proteico

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Mecanismos que controlam síntese e quebra são distintos

Quebra tem sido ignorado:

10% redução Quebra aumenta 23% deposição Proteina


Degradação proteíca

Fatores determinantes:

-Dieta

-Programa alimentar

- Genética

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20/04/2013 Van Milgen et al, (2008)

Resposta da DP ao aporte de energia


20/04/2013 Sklan and Noy (2004)


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20/04/2013 Sklan and Noy (2004)


20/04/2013 Moehn et al. (2004)


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0.030

0.050

0.070

0.090

0.110

0.130

0.150

0.170

0.190

0.210

0.230

0.27 0.32 0.36 0.41 0.46 0.51 0.56 0.61 0.66 0.71 0.76 0.81 0.86 0.91 0.96P

rote

in D

ep

osit

ion

(kg

/d)

% of lysine requirement level (Lys:NE, g/MJ)

0.090

0.120

0.150

0.180

0.210

0.240

0.270

0.300

0.330

0.360

0.390

0.420

0.450

0.27 0.32 0.36 0.41 0.46 0.51 0.56 0.61 0.66 0.71 0.76 0.81 0.86 0.91 0.96

Lip

id D

ep

os

itio

n (

kg

/d)

% of lysine requirement level (Lys:NE, g/MJ)

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