METABOLISMO  DE  PROTEÍNAS

TripsinaQuimiotripsinaCarboxipeptidaseAminopeptidase

Hidrólise  das  proteínas  da  dieta  e  absorção  dos  aminoácidos  livres

As  proteínas  ingeridas  na  dieta  são  hidrolisadas  por  proteases  digestivas  (pepsina,  tripsina,  quimotripsina,  etc.)  até  aminoácidos.

Pool  de  aminoácidos  em  equilíbrio  dinâmico  com  proteínas  de  tecidos

Pool  deamino  ácidos

Proteínasde  tecidos

Síntese  de:purinaspirimidinasneurotransmissoresglucose

Proteínasda  dieta

~  30  g  /  dia ~  300  g  /  dia

Ureia  (urina)

Aminoácidos

Essenciais

arginina1

fenilalaninahistidinaisoleucinaleucinalisina

metioninatreoninatriptofanovalina

Não  essenciais

alaninaaspartatoasparaginacisteínaglutamatoglutaminaglicinaprolinaserinatirosina

1 apenas  durante  períodos  de  crescimento  rápido  ou  doença

Biossíntese  de  aminoácidos  não  essenciais

Os esqueletos carbonadosvêem de intermediáriosda glicólise, da via daspentose-­fosfato ou dociclo de Krebs

Os  aminoácidos  glutamato  e  glutamina  são  sintetizados  por  assimilação  de  NH4+

-­cetoglutarato

glutamato

glutamina

NH4+ +  NADPH

NH4+  +  ATP

ADP  +  Pi

glutamatodesidrogenase

glutaminasintetase

H2O  +  NADP+

O glutamato é sintetizado a partir de NH4+ e -­cetoglutarato pela enzimaglutamato desidrogenase

A glutamina é sintetizada a partir de NH4+ e glutamato pela enzima glutaminasintetase

Os aminoácidos alanina e aspartato são sintetizados por reacções detransaminação transferência de um grupo amina de um aminoácido para umcetoácido

piruvato alanina

glutamato -­cetoglutarato

alanina  transaminase

oxaloacetato aspartato

glutamato -­cetoglutarato

aspartato  transaminase

A asparagina é formada por aminação do aspartato

Aspartato  +  NH4+ +  ATP                            Asparagina  +  AMP  +  PPi +  H+

A tirosina é sintetizada por hidroxilação da fenilalanina pelafenilalanina hidroxilase

Fenilalanina  +  O2 +  NADPH                            Tirosina  +  NADP+  +  H2O  

NOTA: A tirosina é um a.a. essencial em pessoas com carência em fenilalanina hidroxilase(fenilcetonúria) acumulação de fenilactato e fenilpiruvato e deficiência de tirosina

Os aminoácidos que excedem as necessidades da síntese proteica nãopodem ser armazenadas (ao contrário dos ácidos gordos e glicose) enão são excretados

O esqueleto carbónico é convertido em intermediários metabólicos.O grupo amina é utilizado para síntese de aminas biológicas e oexcesso excretado sob a forma de ureia (em mamíferos).

CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS1) TRANSAMINAÇÃO2) DESAMINAÇÃO OXIDATIVA

Degradação  de  aminoácidos

1) TRANSAMINAÇÃO

Reacção de transferência de um grupo amina de um aminoácido para umcetoácido catalisada por transaminases ou aminotransferases

Transaminases:Existem  em  elevada  quantidade  no  músculo  e  no  fígadoactividade  facilmente  quantificada   interesse  clínico:  concentração  sérica  proporcional  ao  grau  de  lesão  do  fígado  (muito  rico  em  transaminases)usadas  para  síntese  /  degradação  de  aminoácidosdurante  a  degradação  de  aminoácidos,  os  grupos  amino  são  transferidos  para  o   -­cetoglutarato

Transaminação  de  aminoácidos

Exs:

PLP  =  piridoxal  fosfato  (derivado  da  vitamina  B6):  necessário  para  a  actividade  da  enzima

alanina  +   -­cetoglutarato piruvato  +  glutamatoalanina  transaminase

Alanina  transaminase  ou  alanina  aminotransferase   catalisa  a  transferência  do  grupo  amina  da  alanina  para  o   -­cetoglutarato

Aspartato  transaminase  ou  aspartato  aminotransferase   catalisa  a  transferência  do  grupo  amina  do  aspartato  para  o   -­cetoglutarato

aspartato  +   -­cetoglutarato oxaloacetato  +  glutamatoaspartato  transaminase

2) DESAMINAÇÃO OXIDATIVA DO GLUTAMATO

Local:  mitocôndriaNíveis  energéticos  baixos                    Glu  desidrogenase  fornece   -­KG  

para  ciclo  de  Krebs

CICLO  DA  UREIA

Pássaros   grupo  amina  excretado  sob  a  forma  de  ácido  úricoPeixes   Grupo  amina  excretado  sob  a  forma  de  ião  amónio

(mamíferos)

Transaminação  

Desaminaçãooxidativa

CICLO DA UREIA Um  átomo  de  N  vem  do  ião  amónioO  outro  átomo  de  N  vem  do  aspartato

HEPATÓCITOS2  reacções  na  mitocôndria3  reacções  no  citosol

Dieta  rica  em  proteínasJejum  prolongado UREIA

Transporte de azoto inter-órgãos aseguir a proteólise muscular:A ureia é excretada pelos rins. Aglutamina é transportada para orim e aí por acção da glutaminaseorigina glutamato e amónia. Oglutamato pode ser utilizado paragluconeogénese.

RIM

Amónia  é  extremamente  tóxicaProvoca  tremoresAfecta  fala/visãoProvoca  danos  cerebrais  irreversíveis

Toxicidade  da  amónia   cérebro  e  SNC

glutamato-­cetoglutaratoGDH

NADH NAD+

NH4+ NH4

+

glutamina

-­cetoglutarato

NADH/NAD+

glutamina

glutamato ( GABA -­ neurotransmissor)

NH4+ -­ Alteração do pH

ciclo de Krebs ATP

ATP

danos (mec. desconhecido)

DEFEITOS ENZIMÁTICOS DO CICLO DA UREIA CAUSAMHIPERAMONÉMIA E PODEM PROVOCAR LESÕES CEREBRAIS

Interrupção  do  ciclo  da  ureia  provoca  sintomas  graves  como  atraso  mental,  coma  e  morte  prematura

Deficiência  na  enzima  N-­acetilglutamato  sintetase  I  também  provoca  os  mesmos  sintomas  ( N-­acetilglutamato   activador  da  carbamoil  fosfato  sintetase)

É  verificada  hiperamonémia  e  hiperaminoacidémia.  O  tratamento  consiste  numa  dieta  pobre  em  proteínas  (mas  contendo  os  aa  essenciais)  e  suplementos  do  substrato  em  falta

HCO3-­NH4+

carbamoil  fosfato

ornitina citrulina

pirimidinas

ácido  orótico

Deficiência  em  ornitina  transcarbamoilase(deficiência  mais  comum,  acumulação  de  ácido  orótico)

Correlação de todos os defeitos enzimáticos do cicloda ureia

A amónia acumula-­se no sangue

Intoxicação por amónia

Danos cerebrais, coma, morte: falta de ATP

Defeitos neurológicos: no cérebro a amóniacombina-­se com o -­cetoglutarato, o que leva àqueda dos níveis de oxaloacetato e à paragem dociclo de Krebs resultando em danos celularesirreversíveis

O glutamato formado combina-­se com a amónialevando à formação de glutamina e ao esgotamentodo glutamato necessário à formação de GABA(neurotransmissor)

Tratamento de doenças genéticas apresentandodeficiências em enzimas do ciclo da ureia

Limitar a ingestão de proteínas

Dieta pobre em proteínas: Substituir com -­cetoácidos que são transaminados in vivo,refeições ligeiras frequentes

Remover o excesso de amónia

Utilização de antibióticos que actuam contrabactérias produtoras de amónia , administraçãode benzoato de sódio

Reposição dos intermediários do ciclo emfalta

Suplemento de arginina ou citrulina

OS  ESQUELETOS  CARBONADOS  DOS  20  AMINOÁCIDOS  SÃO  DESVIADOS  PARA  7  MOLÉCULAS:

aminoácidos  puramente  cetogénicos:  leucina,  lisinaaminoácidos  cetogénicos  e  gluconeogénicos:  isoleucina,  fenilalanina,  triptofano,  tirosinaaminoácidos  puramente  gluconeogénicos:  restantes  14  aminoácidos

FFA

CICLO  DA  ALANINA

Metabolismo de amino ácidos: estado alimentado

excesso deaminoácidos

ATP glicogénioácidos  gordos

Metabolismo de amino ácidos: jejum

cortisol

mobilização deamino ácidosdos músculos

+

OS AMINOÁCIDOS SÃO PRECURSORES DE MUITAS BIOMOLÉCULAS

(Para além de péptidos e proteínas, são precursores de biomoléculascomo purinas, pirimidinas, esfingosina, histamina (vasodilatador),epinefrina (hormona), melanina, serotonina (neurotransmissor),acetilcolina (neurotransmissor), GABA (neurotransmissor), NAD+...

glutamato -­aminobutirato  (GABA)

triptofano serotonina

serina acetilcolina

tirosina hormonas  da  tiróide  (T3/T4)

histidina histamina

EXS.

LSD  compete  com  serotonina

glicina  +  arginina creatina fosfocreatina

CO2

CO2

CO2Vasodilatador  libertado  na  resposta  alérgica

glutamato  +  cisteína  +  glicina glutationaProtege  os  eritrócitos  de  danos  oxidativos

tirosina

DOPA

tirosinahidroxilase

(BH4)

O2

H2O

dopamina

O2

H2O

dopaminahidroxilase(ascorbato)

norepinefrina

epinefrina

melaninatirosinase

Síntese  de  catecolaminas  e  melanina

Síntese  do  hemeHepatócitos  (cit.  P450,  citocromos)

células  eritróides  (hemoglobina)85  %  da  síntese

PORFIRIAS Defeitos  na  biossíntese  do  heme  (fígado  ou  células  eritróides)

Acumulação  de  porfirina  e/ou  precursores

* Porfirinas ou precursores são excretadas na urina e acumulam-­se na pele e/ounos dentes:

urina vermelha, depósitos nos dentes vermelho-­acastanhados,fotossensibilidade, úlceras , cicatrizes, aumento do crescimentocapilar

* Exposição à luz produção de espécies reactivas de oxigénio

.

(congénitas  ou  adquiridas)

Metabolismo  do  heme

Degradação  do  heme

Eritrócitos: ~120 dias de vidaSão removidos da circulação e osseus componentes degradadosA apoproteína é hidrolisada aosaminoácidos constituintesO grupo prostético heme é tambémdegradado

(verde)

(amarelo-­alaranjado)

A  alteração  da  cor  num  hematoma   degradação  do  heme  (manifestação  visível)  

Ferro  é  reciclado

Bilirrubina:LipofílicaTransportada  para  o  fígado  complexada  com  albuminaConjugada  no  fígado  com  glicoronato  Derivados  conjugados  da  bilirrubina  secretados  na  bílis  e  degradados  no  intestino  aurobilinogénio:

Urobilinogénio  é  convertido  em  stercobilina,  pigmento  vermelho-­acastanhado  (maior  pigmento  das  fezes)  e  a  urobilina  ,  pigmento  amarelo  (excretado  na  urina)

IcteríciaQuantidade excessiva de bilirrubina no sangue (insolúvel)DeposiçãoColoração de pele e olhos (amarelos)Comum em recém-­nascidos (têm deficiência numa enzimaque degrada a bilirrubina tratamento com uma luzfluorescente que converte a bilirrubina em isómeros maissolúveis que são excretados)Provocada por degradação excessiva de eritrócitos, pordisfunção hepática ou por obstrução biliar (medida daproporção conjugada/ não conjugada pode esclarecer acausa)Acumulação de bilirrubina pode provocar encefolopatia

Doenças  genéticas  associadas  ao  metabolismo  de  a.a.

Fenilcetonúria deficiência  em  fenilalanina  hidroxilase  (1)

Acumulação  de  fenilalanina   fenilcetoácidosDeficiência  em  tirosina   dopamina,   catecolaminas,  melanina  (hipopigmentação)Dieta:   fenilalanina,  ingestão  de  tirosina

sintomas  neurológicos  gravesbaixo  QI

Fenilalanina                          Tirosina                          homogentisato                          fumarato  +  acetoacetato

Alcaptonúria deficiência  em  homogentisato  oxidase  (2)

Acumulação de homogentisato, que é excretado naurina (fica escura devido à oxidação dohomogentisato). O homogentisato deposita-­se nascartilagens e e tecidos conjuntivos levando a danosnos ligamentos e a artrite.

1 2

tirosina melaninatirosinase

Albinismo

hipopigmentação

susceptibilidade

queimaduras  solarescancro  de  pele

tirosina L-­DOPATirosina  hidroxilase

Doença  de  Parkinson

Deficiência  na  síntese  de  dopaminas

Tratamento   L-­DOPA

Dopamina

Deficiência  em  tirosinase

Dieta  rica  em  proteínas  ou  uma  situação  de  jejum   UREIA.

PORQUÊ?

Doenças  hepáticas  podem  provocar  hiperamonémia.

Sabem  porquê?

1 Uma  alta  concentração  de  ião  amónia  pode  levar  a  uma  diminuição  da  taxa  de  síntese  de  ATP  mitocondrial.  a)  Justifique.b)  De  onde  provêm  estes  iões  e  qual  o  seu  destino  em  condições  normais?  

2.Piruvato e alanina são componentes de um ciclo que envolve:a) gluconeogénese hepática e renalb) gluconeogénese hepática e transporte do azoto muscular para o fígado sob a forma de alaninac) transporte  de  alanina  para  o  músculo  para  fornecer  piruvatod) produção  de  alanina  para  uso  na  síntese  proteica  na  maioria  dos  tecidos  periféricos

3-­ Uma criança do sexo masculino nasceu após uma gravidez normal, mas depois de nascer não sedesenvolveu normalmente. Aos 10 anos, ele era incapaz de se alimentar sozinho, apenas pronunciava algumaspalavras, e tinha movimentos involuntários de membros. O seu QI era 65. Ele tinha olhos e pele claros, e o seucabelo era branco em alguns locais.Essa criança provavelmente sofre de _____________, uma doença caracterizada por uma deficiência na enzima_________________, responsável pela conversão de _______________ em tirosina. A tirosina é um aminoácidoprecursor de _______________, o que justifica a falta de pigmentação da pele e dos olhos, e de_____________, o que justifica o aparecimento do atraso mental na criança. Se o problema tivesse sidodiagnosticado à nascença, poder-­se-­ia ter optado pelo uso de uma dieta pobre em __________ e suplementadacom _____________, de modo a assegurar um desenvolvimento normal.

4-­ O  grupo  heme  é  um  grupo  prostético  existente  em  proteínas  como  ____________,  _____________  ou  _____________.  Tem  na  sua  composição  um  átomo  de  _________  que  permite  a  ligação  ao  oxigénio,  quando  se  encontra  no  estado  ___________  (reduzido/oxidado).  A  degradação  do  grupo  heme  origina  produtos  pigmentados  como  ____________  e  _______________.  As  células/tecidos  que  apresentam  maior  taxa  de  síntese  do  gupo  heme  são  ____________  e  ____________.  

5. As transaminases transformam aminoácidos em:a) ácidos gordosb) -­cetoácidosc) ácido úricod) ureiae)    amoníaco

6. V/FO -­cetoglutarato pode ser produzido a partir de um aminoácido por acção de uma transaminaseos grupos amina entram no ciclo da ureia são provenientes do ião amónio e do oxaloacetatoNa conversão do grupo amina de varios aminoácidos em ureia ocorre transaminação e desaminação oxidativaUm paciente encontra-­se em balaço negativo de azoto sempre que a quantidade de azoto excretada na urina,

fezes e suor é menor do que a quantidade de azoto ingeridaA proteína muscular é uma fonte possível de glucose.Um indivíduo com doença hepática apresenta acumulação de amónia no sangue

7-­ A proteínas ingeridas em excesso:a) São eliminadas já que não existe reserva de proteína ao contrário do que acontece para os hidratos de

carbono e lípidos.b) São armazenadas numa reserva de proteínas tal como acontece para os hidratos de carbono e lípidos.c) São convertidos sempre em proteína activa ( ex: proteína muscular, enzimas, hormonas...) mesmo que

em excesso.d) Nenhuma das opções está correcta-­