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Aula teórica bioquímica
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METABOLISMO DE AMINOCIDOS
Bioqumica - DQI
Profa Dra Luciana Lopes Silva Pereira
08/12/2015
Metabolismo O metabolismo a soma de todas as transformaes qumicas que ocorrem nos
organismos vivos. So milhares de reaes bioqumicas catalisadas por enzimas.
Catabolismo. So os processos de
degradao das molculas orgnicas
nutrientes e dos constituintes celulares
que so convertidos em produtos mais
simples com a liberao de energia. As
vias catablicas so processos
exergnicos e oxidativos.
Anabolismo. So os processos
biossintticos, a partir de
molculas precursoras simples. As
vias anablicas geralmente so
processos endergnicos e redutivos
que necessitam de fornecimento de
energia.
As funes bsicas do metabolismo celular so:
obteno e utilizao de energia
sntese de molculas estruturais e funcionais,
crescimento e desenvolvimento celular
remoo de produtos de excreo.
Metabolismo
Catabolismo de Aminocidos
NH3+ H C
COOH
R
Aminocido
Catabolismo dos Aminocidos SEQUNCIA DA AULA
Introduo: Estrutura geral dos aminocidos
Aminocidos:
Fontes
Destinos
Sntese
Catabolismo
Reaes gerais Grupo amino (Transaminao / Desaminao)
Grupo carboxila
Grupos funcionais nas biomolculas Protenas: mais versteis
So polmeros de aminocidos
Grupos Gerais das Protenas
PROTENAS
Estruturais Motoras
Hormonais
Enzimas
Transporte Anticorpos
Nucleoprotenas
Receptores
de Membrana
Aminocidos
Livres
Protenas
endgenas
Protenas
da dieta
Fontes dos aminocidos (formas de obteno)
At 100 aminocidos (10 kDa) peptdeo
Mais de 100 aminocidos protena
aminocido (monmero)
Protena (polmero)
NH3+ H C
COOH
R
Degradao de Protenas
Digesto das protenas alimentares
Anabolismo Catabolismo
Aminocidos
Livres
Protenas
endgenas
Protenas
da dieta
Metabolismo celular
Destinos dos aminocidos no organismo
Sntese de protenas e peptdeos (anabolismo)
Ser oxidado (catabolismo):
Cadeia carbnica Gerar energia qumica para a clula
Grupo NH3+ Ser eliminado (excreta - uria)
Sntese de aminocidos
Sntese de compostos nitrogenados no-proticos: 1. Bases Nitrogenadas dos nucleotdeos (c. nuclicos e coenzimas: ATP, GTP, FADH, NADH )
2. Lipdios (fosfolipdios e glicolipdios)
3. Polissacardeos (glicosaminoglicanas)
4. Grupo Heme e estruturas similares na mioglobina, hemoglobina, citocromos, enzimas...
5. Aminas e seus derivados (epinefrina, histamina, carnitina, creatina, porfirina, tiroxina)
NH3+ H C
COOH
R
Quantidade de N que entra versus Quantidade de N eliminado do organismo
Balano nitrogenado
Indivduo em equilbrio
N entra N sai em equilbrio
Sntese de Aminocidos
Aminocidos essenciais e no essenciais*
*para espcie humana
Sntese de Aminocidos
FENILCETONRIA (PKU) Erro inato do metabolismo de aminocidos
Caracterizada pela deficincia da uma enzima heptica fenilalanina hidroxilase (PAH).
Incidncia Mundial - 1:10.000 a 1:20.000 Em Minas Gerais - 1:21.800
Reao catalisada pela fenilalanina hidroxilase
Classificao:
Transitria: prematuridade, erro alimentar, desnutrio intratero, nveis de phe no
sangue normais at 6 meses de idade. Permanente: atividade enzimtica superior a 5%, maior tolerncia ao aminocido
Alta aos 6 anos. Fenilcetonria: leve e clssica; Deficincia de BH4.
Fonte: Ncleo de Aes e Pesquisa em Apoio Diagnstico da Faculdade de Medicina da UFMG Belo Horizonte (MG). Fenilcetonria Tratamento e Acompanhamento Nutricional. Material elaborado pelas nutricionistas: Michelle Rosa de Andrade Alves, Rosngelis Del Lama Soares e Viviane de Cssia Kanufre .
Fonte: Ncleo de Aes e Pesquisa em Apoio Diagnstico da Faculdade de Medicina da UFMG Belo Horizonte (MG). Fenilcetonria Tratamento e Acompanhamento Nutricional. Material elaborado pelas nutricionistas: Michelle Rosa de Andrade Alves, Rosngelis Del Lama Soares e Viviane de Cssia Kanufre .
Triagem neonatal (Teste do Pezinho )
Suspeita diagnstica
Nveis sricos de phe 240 mol/L
Fonte: Ncleo de Aes e Pesquisa em Apoio Diagnstico da Faculdade de Medicina da UFMG Belo Horizonte (MG). Fenilcetonria Tratamento e Acompanhamento Nutricional. Material elaborado pelas nutricionistas: Michelle Rosa de Andrade Alves, Rosngelis Del Lama Soares e Viviane de Cssia Kanufre .
TRATAMENTO: DIETTICO
Idade: Ideal at os 21 dias Nveis sanguneos: > 600 mol/L
Mantm nveis sanguneos de phe adequados evita leses ao Sistema Nervoso Central phe em excesso e seus catablitos, produzem efeito txico nas funes somticas e do SNC,
levando perda de capacidade intelectual.
Restrio severa de fenilalanina (phe) protenas naturais;
As protenas alimentares so muito ricas em phe utilizao de um substituto protico. Frmula especial: substituto protico (mistura de aminocidos): Produto importado; Alto custo; Uso contnuo; suplementado com tirosina, selnio, vitaminas e minerais.
Fenilcetonria Teste no 5 dia de vida Criana deve estar alimentada por 48 horas; Permite o incio do tratamento precoce. A criana afetada normal ao nascer. (o
fgado materno protege o feto)
Quando detectada e tratada precocemente
evita o retardo mental.
Manifestao clnicas
Ocorrem dos 3 aos 6 meses de vida Vmitos; Eczema - Odor caracterstico; Microcefalia - Convulses; Hipertonia -Hiperatividade; Retardo do desenvolvimento ; Retardo do crescimento.
Alimentos com alto teor de Fenilalanina
Carne (todos os tipos), leite e derivados, ovo, embutidos, farinhas de trigo, gros, soja e aspartame.
Alimentos com mdio teor de
Fenilalanina
Legumes, vegetais e frutas.
Alimentos com baixo teor de Fenilalanina
Frutas: acerola, limo jabuticaba
Farinhas: polvilho, mandioca
Doces: acar,gelia de frutas, mel, sag, cremogema
Outros: refrigerantes, picol, balas, pirulito
Curso de nutrio:
Somente curso de nutrio
Teor de phe em 100 g de alimento
Somente curso de nutrio
Somente curso de nutrio
Catabolismo de Aminocidos
O conjunto dos aminocidos das protenas degradadas no igual ao
conjunto dos aminocidos necessrios para a sntese de protenas.
Sendo assim, os aminocidos excedentes e aqueles que esto sendo utilizados como combustvel requerem:
1.Remoo do grupo NH3 que pode resultar na sntese de intermedirios txicos para a clula;
2. E as 20 cadeias carbnicas resultantes so convertidas a compostos comuns do metabolismo de carboidratos e lipdios.
1. Remoo do -amino grupo
2. Oxidao da cadeia carbnica
Catabolismo de Aminocidos
Reaes envolvendo o grupo amino
(remoo)
O processo consiste de 02 passos:
1. Reao de Transaminao
2. Desaminao ou Deaminao
NH3+
NH3+
Caractersticas:
* Sntese e degradao dos aminocidos
* H transaminases para atuarem na maioria dos aminocidos (exceto Lys, Thr e Pro )
* Coenzima: piridoxal fosfato
1. Transaminao
Aminotranferases ou transaminases
(mitocontria e citossol de vrios tecidos )
movem o grupo NH3+:
-cetoglutarato Glutamato
oxaloacetato Aspartato
Piruvato Alanina
NH3+
Vit. B6
Transaminase
Transaminase
Reservatrio temporrio
O nome da enzima varia de acordo com
o aminocido que seu doador de grupo
amino:
1.ALT (alanina aminotransferase ou
alanina transaminase)
2.AST (aspartarto aminotransferase ou
aspartato transaminase)
Caractersticas:
*Biossntese e degradao dos aminocidos
*Reao reversvel de eliminao do NH3+ dos
aminocidos fornece amnia.
* Reao:
Glutamato desidrogenase: mitocondrial, encontrada principalmente no
Amnia
* No se conhece outras desidrogenases anlogas para qualquer outro aminocido que no seja o Glutamato.
NH3+
on Amnio NH4+
H+
2. Desaminao ou Deaminao
Resumo
1 Reservatrio
temporrio
2 Reservatrio
temporrio
on amnio
Bicarbonato
(HCO3-)
PAPEL CENTRAL DO GLUTAMATO NO CATABOLISMO DE AMINOCIDOS
txico para os tecidos, especialmente
para o Sistema Nervoso Central
A converso da maior parte do NH4+ em uria fundamental
para manter [NH4+ ] no sangue e nos tecidos.
Sintomas da intoxicao por amnia (o):
Tremor rtmico caracterstico
Vocalizao confusa
Viso turva
Coma
Morte
Animais X Vegetais
Outra grande diferena entre plantas e animais na manipulao do nitrognio consiste na capacidade
das plantas de reciclar o amonaco ou o amnio. Os animais so incapazes de reciclar estes
produtos de degradao do metabolismo do nitrognio e, em consequncia, os compostos
nitrogenados so constantemente excretados na urina, fezes e suor. Embora ocorra alguma perda de
nitrognio nas folhas que caem das plantas, apenas pequenas quantidades dele so excretadas.
X
Devido a toxidez da amnia, esta deve ser incorporada em
compostos no-txicos e permeveis as membranas, os
quais iro para o convertendo-a em URIA.
Principais formas de transporte: Glutamina e Alanina
Glutamato + NH4+ ATP Glutamina + ADP + Pi + H+
Local de produo
Transporte do on amnio para o fgado
Uria a principal produto de excreo do
metabolismo nitrogenado de mamferos
terrestres.
Amnia Uria cido rico
Formao de Uria Ciclo da uria
Ciclo responsvel pela detoxicao da
amnia
Local:
(rim e crebro)
Produto final :
URIA
CICLO DA URIA
composto apolar
no txico
difusvel atravs das
membranas
alta taxa de depurao
renal
Quantidades catalticas de arginina, citrulina e ornitina, propiciavam a formao de uma
quantidade aprecivel de uria. Foi proposto ento um ciclo de reaes, que tinha por
finalidade promover a detoxicao da amnia: o Ciclo da Uria, Ciclo da ornitina-ureia ou
Ciclo de Krebs-Henseleit.
Tal ciclo opera em animais e em vegetais. Entretanto em plantas, devido presena da
urease, a sntese da uria no teria propsito e a funo do ciclo propiciar a sntese de
arginina.
CICLO DA URIA
Veg
eta
l
An
imal
Removido o grupo NH3+, resta sua cadeia carbnica, na forma de -cetocido.
As 20 cadeias carbnicas so oxidadas por vias prprias que convergem
para a produo de alguns compostos:
PIRUVATO ACETIL-CoA intermedirios do CK
A partir deste ponto, o metabolismo da cadeia carbnica dos aminocidos se
confunde com o das cadeias carbnicas de carboidratos ou de cidos graxos.
oxaloacetato, -cetoglutarato, succinil-CoA e fumarato
Reaes envolvendo a
cadeia carbnica
O destino final dos -cetocidos poder ser dependendo do
tecido e do estado fisiolgico :
1. Oxidao pelo ciclo de Krebs produo de ATP
2. Gliconeognese produo de Glicose
3. Converso a TAG armazenamento
Asparagina Aspartato
Aspartato Fenilalanina Tirosina
Isoleucina Metionina Treonina Valina
Arginina Glutamato Glutamina Histidina Prolina
Alanina Cistena Glicina Serina Treonina Triptofano Acetoacetil-CoA
(acetoacetato)
Isoleucina Leucina Triptofano
Leucina Lisina Fenilalanina Triptofano Tirosina
Aminocidos Glicognicos Aminocidos Cetognicos
Destino da cadeia carbnica dos aminocidos
Aminocidos em vegetais Os aminocidos so sintetizados nos vegetais em complexas vias metablicas
controladas por enzimas, substratos e pelos prprios aminocidos que so os
produtos finais. Alm dos vinte aminocidos que so comumente produzidos
e incorporados nas protenas, mais de trezentos tipos adicionais foram
identificados nos vegetais.
Arroz e feijo so, de fato, uma dupla inseparvel
devido riqueza de nutrientes. Aminocidos que um
no tem o outro possui, por exemplo. Esses alimentos
se complementam. Segundo a Embrapa, um prato de
arroz com feijo garante a absoro de mais de 80%
da sua protena.
Metionina
Lisina
Sntese dos aminocidos em vegetais
Os aminocidos formam-se a partir de ons, amnio e cetocidos. Os cetocidos so
geralmente produtos da fragmentao dos acares. A figura abaixo mostra a reao
global pela qual um cetocido se combina ao amnio para formar um aminocido. O
principal aminocido formado desta maneira o cido glutmico. O cido glutmico o
principal transportador de nitrognio na planta.
Alm dos aminocidos produzidos pela aminao de
um cetocido, outros so formados por transaminao.
A transaminao a transferncia do grupamento amino
(-NH2) de um aminocido para um cetocido, formando
outro aminocido. As plantas, quer por aminao ou
transaminao so capazes de sintetizar todos os
aminocidos necessrios a partir do nitrognio
inorgnico. Os animais so capazes de sintetizar apenas
cerca de 11 dos 20 aminocidos necessrios, devendo
adquirir os outros por meio da alimentao.
Reao global do metabolismo do N: transaminao, desaminao e ciclo da ureia.
As plantas, quer por aminao ou transaminao so capazes de sintetizar todos os
aminocidos necessrios a partir do nitrognio inorgnico. Os animais so capazes de
sintetizar apenas 11 dos 20 aminocidos necessrios, devendo adquirir os outros por meio
da alimentao. Por conseguinte, o mundo animal depende totalmente do reino vegetal
para suas protenas, bem como para seus carboidratos.
Aminocidos em vegetais
Reaes de Descarboxilao
Formao de aminas bioativas:
L-histidina histamina (estimula secreo gstrica)
Triptofano serotonina (neurotransmisor)
cido glutmico cido gama aminobutrico (GABA)
Cofator: piridoxal fosfato
(neurotransmisor)
Outras reaes
envolvendo o grupo
carboxila
Histamina
Histidina (His, H)
His descarboxilase - Descarboxilao
Triptofano Trp descarboxilase
(neurotransmissor) -Hidroxilao
- Descarboxilao
Serotonina
cido glutmico
cido -amino butrico
GABA) Neurotransmissor inibitrio da transmisso pr-sinptica no SNC
Glu descarboxilase
- Descarboxilao
Formao de unidades C1
Em algumas reaes celulares envolvendo aminocidos
formam-se grupos com 1 tomo de carbono.
Outras reaes
Reaes de metilao
Principal doador de unidades de 1 carbono
Metionina + ATP S-adenosilmetionina + Pi + PPi
Receptores de unidades C1
Converter norepinefrina em epinefrina, creatinina, etc.
S-adenosilmetionina S-adenosil homocistena Homocistena
Metionina ativada
Utilizao do nitrognio protico (amnia)
Sntese de creatina a partir dos aminocidos Gly, Arg e Met :
Sntese de outros aminocidos: glutamato (Glu) a partir do -
cetoglutarato
Sntese de glicosamina e purinas
Sntese da citrulina e das pirimidinas a partir Carbamoil fosfato
Arg + Gly Gliocociamina + S-adenosilMet Creatina
(ciclo da uria)
Base nitrogenada: Citosina, Timina e Uracila
Base nitrogenada: Adenina e Guanina
Protenas da
dieta Aminocidos Protenas do
organismo
Componentes
especiais
Cetocidos
Amnia
Uria
Excreo
(urina)
Piruvato ou intermedirios
de Ciclo de Krebs Acetil-CoA
Corpos
cetnicos
CO2 e H2O
Glicose CO2 e H2O
Glicognio
Neurotransmissores
Catecolaminas
Componentes de membrana
HEME
Bases nucleotdicas
Viso Geral do Catabolismo dos Aminocidos
on Amnio
Lipdeos
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