Metabolismo de aminoácidos I

Bioquímica para Enfermagem – Bloco IIIProf. Olavo Amaral

Junho de 2010

Lipídeos

Aminoácidos

Dito isso...

Dito isso...- Continuaremos falando sobre os mesmos temas...

Revisando...- O que são aminoácidos?

Revisando...- O que são aminoácidos?Moléculas com grupamento amina, grupamento carboxila e cadeia lateral.

Revisando...- O que diferencia um aminoácido do outro?

Cadeias laterais

Revisando...- Cadeia lateral dos aminoácidos determina a estrutura dos mesmos e das proteínas formadas.

Revisando...- Para que servem aminoácidos?

Funções1. Síntese protéica!

Funções- Todos os aminoácidos vão para a síntese protéica?

Aminoácidos proteinogênicos- Não!- Apenas 20 AAs formam proteínas nos seres humanos

Funções- Além da síntese protéica, aminoácidos possuem outras funções?

Funções2. Funções específicas- Alguns aminoácidos possuem funções importantes além da síntese protéica.

Funções2. Funções específicas- Alguns aminoácidos não são incorporados em proteínas, mas cumprem funções específicas.

Funções3. Metabolização- Aminoácidos podem ser usados para fazer outras coisas.

Metabolização- O que podemos fazer com aminoácidos?

Metabolização- O que podemos fazer com aminoácidos?

Glicose

Metabolização- O que podemos fazer com aminoácidos?

Lipídeos

Metabolização- O que podemos fazer com aminoácidos?

Outros

Aminas biogênicas- Derivados de aminoácidos com funções importantes

Origem dos aminoácidos- De onde vem os aminoácidos?

Origem dos aminoácidos

Síntese endógenaDieta

- De onde vem os aminoácidos?

Origem dos aminoácidos

Síntese endógenaDieta

- De onde vem os aminoácidos?Nem todos!

Aminoácidos essenciais- Aminoácidos não sintetizados pelo ser humano.- Alguns aminoácidos podem ser essenciais em condições específicas (e.g. desenvolvimento).

Aminoácidos na dieta- Proteínas da dieta são degradadas por enzimas no estômago e intestino.

Pepsina

Tripsina

Aminoácidos na dieta- Enzimas proteolíticas são secretadas como zimogênios ativados por clivagem para prevenirem autodigestão.

Aminoácidos na dieta- Absorvidos pelo intestino como aminoácidos e secretados na corrente sanguínea.

Destino dos aminoácidos- Para onde vão os aminoácidos?

Destino dos aminoácidos- Para onde vão os aminoácidos?

Tecidos em geral

Destino dos aminoácidos- Ao contrário dos carboidratos e lipídeos, não existe uma “reserva” de aminoácidos.

Destino dos aminoácidos- Ao contrário dos carboidratos e lipídeos, não existe uma “reserva” de aminoácidos.- Se não houver demanda, vão formar outras coisas.

=

Destino dos aminoácidos- Por outro lado, por vezes vamos ter que mobilizar essa “reserva”, mesmo que ela não seja uma reserva.

=

A pergunta que fica...- Como formar outros compostos (glicose/lipídeos) a partir de proteínas e aminoácidos?

Metabolismo dos aminoácidos- Se as reservas forem endógenas, qual o primeiro passo?

Degradação de proteínas- Proteínas são degradadas naturalmente, com velocidades diferentes.

Ornitina descarboxilase: meia-vida de aproximadamente 11 minutos.

Proteínas de ritmo circadiano: degradadas ao longo de um dia.

Hemoglobina: Meia-vida = a da hemácia (meses).

Degradação de proteínas- A ubiquitinação é uma das maneiras de marcar proteínas para degradação.

Sistema ubiquitina-proteassomo

Degradação de proteínas- O lisossomo pode degradar proteínas endocitadas, ou mesmo pedaços da célula (autofagia).

H+ Lysosome

ATP ADP + Pi

Vacuolar ATPase

low internal

pH

Lumen contains

hydrolytic enzymes.

autophagosome autophagic vacuole

(lysosome)

Degradação de proteínas- A degradação protéica pode assim gerar aminoácidos.

OK, temos aminoácidos- Como vamos transformar aminoácidos em outros compostos?

OK, temos aminoácidos- Como vamos transformar aminoácidos em outros compostos?

OK, temos aminoácidos- Remover o grupo amina é o primeiro passo!

Metabolismo de aminoácidos- Com a perda do grupo amina, o restante dos aminoácidos pode entrar em vias metabólicas que já estudamos!

- Com a perda do grupo amina, o restante dos aminoácidos pode entrar em vias metabólicas que já estudamos!

Metabolismo de aminoácidos

- Todos os 20 aminoácidos, após perderem o grupo amino (e eventualmente serem metabolizados mais um pouco), são capazes de entrar no ciclo de Krebs!

Metabolismo de aminoácidos

- Aminoácidos glicogênicos: formam compostos capazes de formar glicose (piruvato e intermediários do ciclo).

Metabolismo de aminoácidos

- Aminoácidos cetogênicos: formam acetil-CoA, que não é capaz de formar glicose.

Metabolismo de aminoácidos

- Em excesso na dieta, todos os aminoácidos podem acabar se transformando em ácidos graxos.

Metabolismo de aminoácidos

- No jejum, glicogênicos formarão glicose, e cetogênicos formarão corpos cetônicos.

Metabolismo de aminoácidos

Metabolismo de aminoácidos- Como tirar o grupo amina dos aminoácidos?

Desaminação oxidativa- NH3 é removido do glutamato pela glutamato desidrogenase, formando -cetoglutarato e gerando um NADH a partir de NAD+.

Transaminação- NH3 é removido de outros aminoácidos e transferido ao -cetoglutarato, formando glutamato.

Transaminação + deaminação- As duas reações em conjunto possibilitam a remoção do grupo amina dos outros aminoácidos.

Transaminação + deaminação- As duas reações em conjunto possibilitam a remoção do grupo amina dos outros aminoácidos.

Desaminação oxidativa- Onde isso ocorre?

Desaminação oxidativa- Onde isso ocorre?

Fígado

Desaminação oxidativa- Por que no fígado?

Fígado

Metabolismo da amônia- Amônia (NH3) ou sua forma ionizada, o amônio (NH4

+) são tóxicos para o organismo e precisam ser transformados em uma forma não-tóxica.

Metabolismo da amônia- Em que podemos converter a amônia?

Metabolismo da amônia- A uréia é uma maneira não tóxica de carregar o nitrogênio para excreção nos rins.

Uréia

Mas...- Converter amônia em uréia não é tão simples!

Ciclo da uréia

Ciclo da uréia1. Início: NH4

+ e HCO3-

Ciclo da uréia1. NH4

+ é conjugado ao HCO3

-, consumindo ATP e formando carbamoil-fosfato.

Ciclo da uréia2. Carbamoil-fosfato se liga à ornitina formando citrulina.

Ciclo da uréia3. Citrulina se liga ao aspartato (um aminoácido), formando argininosuccinato.

Ciclo da uréia- Aspartato é um aminoácido formado a partir da transaminação do oxaloacetato.- Traz o segundo NH3 da molécula de uréia.

Ciclo da uréia4. Argininosuccinato é clivado em fumarato e arginina.

Ciclo da uréia5. Arginina forma uréia e ornitina, reiniciando o ciclo.

Ciclo da uréia- Em resumo, a partir de amônia, HCO3 e aspartato, vamos formar fumarato e uréia, com a ornitina funcionando como um intermediário.

Ciclo da uréia e Ciclo de Krebs- Ambos os ciclos estão intimamente ligados por seus intermediários.

Regulação do ciclo- Como é regulado o ciclo da uréia?

Regulação do cicloCurto prazo:- Todas as enzimas aumentam sua atividade a partir do aumento da concentração de substrato.- Carbamoil-fosfato sintetase é ativada por N-acetil-glutamato (acetil-CoA + glutamato), cuja síntese é ativada por arginina.

N-acetilglutamato

Regulação do cicloLongo prazo:- A concentração das enzimas regula a velocidade do ciclo.- Aumento da ingestão de proteína e/ou jejum prolongado aumentam a síntese de todas as enzimas!

OK, mas e agora...- O que acontece com a uréia?

Excreção do nitrogênio- Uréia é excretada na urina, carregando o nitrogênio para fora do corpo?

Excreção do nitrogênio- Esta é a única maneira de excretar o nitrogênio?

Excreção do nitrogênio- Creatinina é produzida a partir do metabolismo da creatina-fosfato no músculo e também carrega nitrogênio para excreção.

Excreção do nitrogênio- Amônia produzida localmente no rim pode ser excretada como diretamente como maneira de excretar prótons.

Com isso...- Níveis sanguíneos de uréia e creatinina podem ser usados como indicadores de função renal!

Mas...- Onde isso tudo está acontecendo?

Mas...- Onde isso tudo está acontecendo?

Fígado

Rim

Mas...- Ciclo da uréia ocorre no fígado, mas catabolismo de proteínas ocorre em diversos tecidos

NH3

NH3

Logo...- NH3 tem de ser transportado para o fígado para se transformar em uréia e ser eliminado!

NH3

NH3

Mas...- NH3 é tóxico!

NH3

NH3

Mas...- Como resolver esse problema?

NH3

NH3

Transporte de nitrogênio- Colocando o NH3 em um aminoácido!

NH3

NH3

Transporte de nitrogênio- Alguns aminoácidos são responsáveis por trazer o nitrogênio dos tecidos para o fígado.

NH3

NH3

Transporte de nitrogênio- A glutamina é formada a partir de glutamato e NH3.

Transporte de nitrogênio- Glutamina leva o nitrogênio até o fígado, rim e intestino, gerando NH3 que será convertido em uréia (no fígado) ou excretado diretamente (no rim).

Transporte de nitrogênio- No rim, quebra de glutamina, com excreção de NH3 e regeneração de bicarbonato, é uma maneira de manter o equilíbrio ácido-básico!

Transporte de nitrogênio- O músculo forma alanina a partir de piruvato como forma de levar NH3 ao fígado.

Transporte de nitrogênio- O fígado transforma alanina em piruvato, excretando o NH3 como uréia. Já o piruvato é transformado em glicose, que pode ser exportada novamente aos tecidos.

Ciclo da alanina-glicose

Em resumo...Fígado capta NH3...

Em resumo...Fígado capta NH3...... do excesso de proteínas da dieta.

Em resumo...Fígado capta NH3...... do excesso de proteínas da dieta.... da glutamina que vem dos tecidos.

Em resumo...Fígado capta NH3...... do excesso de proteínas da dieta.... da glutamina que vem dos tecidos.... da alanina que vem do músculo.

Em resumo...Fígado capta NH3...... do excesso de proteínas da dieta.... da glutamina que vem dos tecidos.... da alanina que vem do músculo.E excreta o nitrogênio em forma de uréia!

OK, mas...- Como vamos usar a cadeia carbonada dos aminoácidos (-cetoácidos) para fazer outros compostos?

Glicose

Lipídeos

Calma...- Ainda temos mais uma aula!

Glicose

Lipídeos

Calma...- Por ora, vamos para o estudo dirigido...