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METABOLISMO DE LIPÍDEOS

1. DIGESTÃO, ABSORÇÃO E TRANSPORTE DOS LIPÍDEOS

                              INTESTINO




                                       Superfície da mucosa
              LP dieta
                                                                                                           Sangue
       Sais
                   Emulsificação
  biliares (SB)




                                                                                            a
                                                                                         rt
                                                                                       cu
             Micelas




                                                                                    a
       (SB, TG, FL, CO, VL)




                                                                                 d ei
                                                                              ca
                                                                          de
                                                                        G
              Hidrólise




                                                                       A
 * Lipase (TG)
 * Fosfolipase A2 (FL)                                                                                       Tec. Extra-hepáticos
 * Colesterol ester hidrolase (CO)                                                                         (cél adiposa e muscular)

                                                                                                            TG
                                                                MG         TG
               MG
             glicerol                                         glicerol     FL                 Q         Linfa

                                                                 AG        CO                               CO
                AG                                                     Apoproteínas
                                                                                                                  Fígado


 Mobilização de lipídeos endógenos

                                                                  CO
          Fígado                                                                                  HDL
            CO                        VLDL                              TG
       TG endógeno                                                           en
                                                                                  dó
                                                                                    ge
                                                                                       no             CO
                    Intestino
                                                                                                LLP
                                                                                                      AG
                                                                                           Tec. extra-hepáticos
                                                                                         (cél. adiposa e muscular)

                                                                  IDL
                                                                             LLP- Lipase lipoproteica
       CO            CO                                                      VLDL- “Very Low Density lipoprotein”
       Tec.
 extra-hepáticos
                              LDL                                            LDL- “Low Density Lipoprotein”
                                                                             IDL- “Intermediate Density Lipoprotein”
                                                                             HDL - “high density lipoprotein”

  Lipoproteina           % Apoproteína                                 Origem                         Principal função

       Q                        2                                      Intestino                Transporte TG exógeno (I  F)

     VLDL                    5a8                                  Fígado e intestino        Transporte TG endógeno (F  TP)

       IDL                    15                                    Intravascular                       Intermediário

      LDL                   20 a 24                                 Intravascular                 Transporte CO p/ tecidos

      HDL                     50                                  Fígado e intestino             Transporte de CO ( TP F)
Resumo
2. DEGRADAÇÃO DOS TRIGLICERÍDEOS (LIPÓLISE)

2.1. Destino do glicerol; pode ser convertido em glicose (gliconeogênese), CO2 + H2O ( glicólise) ou
     triglicerídeos ( lipogênese);

2.2. Degradação oxidativa dos ácidos graxos – β - OXIDAÇÃO

•   Ocorre na matriz mitocondrial;
•   Pode ser dividida em 3 etapas:

2.2.1. Ativação dos AG:

 CH3-(CH2)n-COOH + ATP + CoA-SH  CH3-(CH2)n-CO-S-CoA + AMP + PPi
Acil-S-CoA

2.2.2. Transporte do Ácido graxo ativado (Acil-S-CoA)para o interior da mitocôndria
 Acil-S-CoA + carnitina  Acil-carnitina + CoA-SH
 Acil-carnitina + CoA-SH  Acil-S-CoA + carnitina




3. β -Oxidação do AG:
 Cada dois carbonos dos ácidos graxos irá gerar um AcetilCoA

               CH3-(CH2)8-CO-S-CoA + CoA-SH  CH3-(CH2)6-CO-S-CoA + Acetil-CoA
Acil-S-CoA

 A oxidação de ácidos graxos com mesmo número de carbonos insaturados é mais rápida do que a
degradação dos ácidos graxos saturados;
 A síntese do ATP vem da oxidação dos Acetil-CoA no cicli de Krebs e cadeia respiratória e do transporte
de elétrons dos NADH e dos FADH2 na cadeia respiratória;

2.2.3. FORMAÇÃO DE CORPOS CETÔNICOS:

•   Ocorre no fígado;
•   Oxidação de AG  Excesso de Acetil-CoA  Oxidação ou convertido em corpos cetônicos (CC) -
    Acetoacetato, β -hidroxibutirato e Acetona;
•   CC são ácidos fortes (pKa ≅ 3,5)  aumento de CC  diminui pH do sangue impedindo a ligação da
    Hb ao O2;
•   Distribuição da energia obtida pela oxidação dos AG no fígado para todo o organismo 
    tecidosperiféricos (mús. esquelético e coração)  CC regeneram Acetil-CoA  CK;




3. BIOSSÍNTESE DE TRIGLICERÍDEOS (LIPOGÊNESE)

1.1. Biossíntese de ácidos graxos

•   Ocorre no citosol da célula

 1 ETAPA: Formação do malonil-CoA:

Acetil-CoA (cit) + ATP + CO2 + H2O  malonil-CoA + ADP + Pi + H+




 2 ETAPA: Síntese do ácido graxo (ácido palmítico):

E: Sistema da çido graxo sintetase (enzima reguladora):
 3 ETAPA: Elongação e insaturação dos ácido graxos:

•   O ácido palmítico é precursor de outros AG de cadeia longa e de alguns AG insaturados

•   Elongação de AG: Ocorre no retículo endoplasmático e na mitocôndria através da adição de grupos
    acetil (malonil-CoA)

•   Insaturação cis ∆ 9 – reação oxidativa catalizada Acil-CoA oxigenase;

                                    Ác. palmítico (C16)
                                                                       dessaturação
                                               elongação
                                                                      Äc. Palmitoléico (C16 ∆9 )
                                    Ác. esteárico (C18)
        Elongação                               dessaturação

      AG saturados
        superiores              Ác. oleico (C18 ∆9 )

                                                 Plantas

                                    Linoléico (C18 ∆ 9,12 )

                    Plantas                                          dessaturação

           -linolênico (C18 ∆ 9,12,15 )                  -linolênico (C18 ∆6,9,12 )

                                                                            elongação
         outros ácidos poliinsaturados                                      dessaturação

                                                              Araquidônico


                                                          Prostaglandinas

3.2. Biossíntese de triglicerídeos:

1- AG + glicerol  Triacilglicerol (TG)


4. REGULAÇÃO DO METABOLISMO DE ÁCIDOS GRAXOS

 Síntese:

•   Ativação: citrato e insulina;

•   Inibição: Acil-CoA, glucagon e epinefrina

 Degradação:

•   Ativação: glucagon ativa a enzima Lipase hormônio sensível (tecido adiposo)  libera AG no
    sangue  aumento da oxidação pelos músculos e fígado;

•   Inibição: Insulina, glicocorticóides, hormônio do crescimento inibem a enzima Lipase hormônio
    sensível (tecido adiposo)  diminui a liberação de AG no sangue;


5.2. Degradação do colesterol

 O colesterol não pode ser metabolizado a CO2 e H2O;
 O colesterol é o precursor dos hormônios esteróides: glicocorticóides (ex: cortisol), mineralocorticóides
( ex: aldosterona) e hormônios sexuais ( andrógenos, estrógenos e progestógenos);
 Parte do colesterol sofre a ação de bactérias no intestino e é eliminado;
 No fígado parte do colesterol é transformada em ácidos biliares primários sais biliares primários e
secundários (fígado) canal biliar  duodeno  bactérias transformam os sais biliares novamente em
ácidos biliares secundários  parcialmente eliminados nas fezes (0,5g/dia);

METABOLISMO DE PROTEÍNAS

1. DIGESTÃO:
- Estômago: pepsinogênio (zimogênio – inativo)  pepsina (enzima ativa)
- Intestino Delgado: tripsinogênio, quimiotripsinogênio, procarboxipeptidase  tripsina, quimiotripsina,
                             carboxipeptidase, Aminopeptidases

Proteínas  Peptídeos Aminoácidos livres  Capilares sanguíneos  Fígado

                              ver esquema do catabolismo de aminoácidos

DEGRADAÇÃO OXIDATIVA DOS AMINOÁCIDOS

•   Aumentada: * Ingestão de excesso de aa com relação às necessidades p/ síntese proteica;
               * Jejum ou Diabetes mellitus – carboidratos não são disponíveis;
               * Aa liberados em excesso durante a degradação normal de proteínas;

•   Os esqueletos carbônicos dos aa são degradados por 20 vias diferentes

•   Todas as vias catabólicas dos aa convergem formando 5 produtos que entram no CK e são
    completamente degradados à CO2 e H2O:

•   Aminoácidos glicogênicos: - podem ser convertidos em piruvato ou intermediários do ciclo de Krebs

•   Aminoácidos cetogênicos – podem ser convertidos Acetil CoA

                 Algumas doenças genéticas humanas que afetam o metabolismo de aa
Nome                         Enzima ou processo defeituoso                        Aa envolvido
       Albinismo                 Tirosina 3-monoxigenase                               Tir
      Alcaptonúria            Homogentisato 1,2-dioxigenase                           Fen
     Homocistinúria               Cistationina -sintetase                            Cys
     Fenilcetonúria           Fenilalanina 4- monoxigenase                            Fen
     Hipervalinemia                 Valina transaminase                               Val

•   Etapas da oxidação dos aminoácidos

1. Transferência dos grupos α-amino é catalisada pelas transaminases

•   Durante a degradação oxidativa ocorre a remoção dos grupos amino dos aa;

•   Se não utilizados pelo organismo estes grupos são coletados e convertidos em uréia e excretados;

•    Transaminação: α-amino é transferido       do aa    ao a-cetoglutarato    formando   o   α-cetoácido
     correspondente e o glutamato:
E: transaminases

2. A amônia é formada à partir do glutamato

•  Glutamato  NH4+
A amônia é uma substância muito tóxica (neurotóxica), principalmente no cérebro (a amônia livre
(NH3) pode penetrar as membranas e entrar nas células cerebrais e sua mitocôndria. A entrada de
amônia na mitocondria diminui oxidação da glicose e a formação de ATP, diminui a produção de
neurotransmissores e altera o pH celular.

3. A amônia se transforma em glutamina para ser transportada dos tecidos periféricos para o
fígado

•   A glutamina é um composto não tóxico, neutro, que atravessa facilmente as membranas celulares;

•   Nos músculos é a alanina que transporta a amônia para o fígado (Ciclo da glicose-alanina)

2. No fígado a glutamina e alanina são convertidas novamente em amônia
3. No fígado a amônia é convertida em uréia no ciclo da uréia
• Defeitos genéticos no ciclo da uréia levam a um excesso de amônia no sangue (desordens mentais,
   desenvolvimento retardado podendo levar ao coma e morte.

4. A uréia é eliminada na urina

´ A EXCREÇÃO DO GRUPO AMINO PODE SER COMO: AMÔNIA, URÉIA OU ÁCIDO ÚRICO
ANIMAIS AMONOTÉLICOS (peixes)- excreta amônia livre – ambiente aquático
ANIMAIS UREOTÉLICOS (maioria dos animais terrestres) – excreta uréia (ciclo da uréia)
ANIMAIS URICOTÉLICOS (pássaros, largatos e serpentes) – excreta ácido úrico- excreção do amino
numa forma semi-sólida;


3. BIOSSÍNTESE DOS AMINOÁCIDOS NÃO ESSENCIAIS

                              Aa essencias                          Aa não essenciais
                                 Arginina                                Alanina
                                 Histidina                             Asparagina
                                Isoleucina                              Aspartato
                                 Leucina                                 Cisteína
                                  Lisina                                Glutamato
                                Metionina                               Glutamina
                               Fenilalanina                              Glicina
                                 Treonina                                Prolina
                                Triptofano                                Serina
                                  Valina                                 Tirosina


               CONVERSÃO DOS AMINOÁCIDOS EM PRODUTOS ESPECIALIZADOS

Os aminoácidos são unidades construtoras de proteínas e de muitos compostos nitrogenados com funções
fisiológicas importantes, como por exemplo:

•   PORFIRINAS - heme (hemoglobina, mioglobina, citocromos, etc.)
•   CREATINA - Fosfocretina (depósito de fosfato de alta energia no múculo) . A degradação da creatina
    gera a creatinina que é excretada na urina
•   HISTAMINA – Sintetizada à partir da Histidina – poderoso vasodilatador  reações alérgicas e
    inflamatórias;
•   SEROTONINA – Sintetizada à partir do Triptofano  percepção de dor, regulação do sono,
    temperatura e pressão arterial;
•   CATECOLAMINAS - dopamina, norepinefrina e epinefrina. Sintetizadas à partir de Tirosina 
    neurotransmissores (cérebro e sistema nervoso autônomo) e hormônios (controle do metabolismo de
    carboidratos e lipídeos)
•   MELANINA - Sintetizadas à partir de Tirosina  pigmento que dá cor principalmente aos olhos,
    cabelos e pele.

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Metabolismo de lipídeos e proteínas

  • 1. METABOLISMO DE LIPÍDEOS 1. DIGESTÃO, ABSORÇÃO E TRANSPORTE DOS LIPÍDEOS INTESTINO Superfície da mucosa LP dieta Sangue Sais Emulsificação biliares (SB) a rt cu Micelas a (SB, TG, FL, CO, VL) d ei ca de G Hidrólise A * Lipase (TG) * Fosfolipase A2 (FL) Tec. Extra-hepáticos * Colesterol ester hidrolase (CO) (cél adiposa e muscular) TG MG TG MG glicerol glicerol FL Q Linfa AG CO CO AG Apoproteínas Fígado  Mobilização de lipídeos endógenos CO Fígado HDL CO VLDL TG TG endógeno en dó ge no CO Intestino LLP AG Tec. extra-hepáticos (cél. adiposa e muscular) IDL LLP- Lipase lipoproteica CO CO VLDL- “Very Low Density lipoprotein” Tec. extra-hepáticos LDL LDL- “Low Density Lipoprotein” IDL- “Intermediate Density Lipoprotein” HDL - “high density lipoprotein” Lipoproteina % Apoproteína Origem Principal função Q 2 Intestino Transporte TG exógeno (I  F) VLDL 5a8 Fígado e intestino Transporte TG endógeno (F  TP) IDL 15 Intravascular Intermediário LDL 20 a 24 Intravascular Transporte CO p/ tecidos HDL 50 Fígado e intestino Transporte de CO ( TP F)
  • 3. 2. DEGRADAÇÃO DOS TRIGLICERÍDEOS (LIPÓLISE) 2.1. Destino do glicerol; pode ser convertido em glicose (gliconeogênese), CO2 + H2O ( glicólise) ou triglicerídeos ( lipogênese); 2.2. Degradação oxidativa dos ácidos graxos – β - OXIDAÇÃO • Ocorre na matriz mitocondrial; • Pode ser dividida em 3 etapas: 2.2.1. Ativação dos AG:  CH3-(CH2)n-COOH + ATP + CoA-SH  CH3-(CH2)n-CO-S-CoA + AMP + PPi Acil-S-CoA 2.2.2. Transporte do Ácido graxo ativado (Acil-S-CoA)para o interior da mitocôndria  Acil-S-CoA + carnitina  Acil-carnitina + CoA-SH  Acil-carnitina + CoA-SH  Acil-S-CoA + carnitina 3. β -Oxidação do AG:  Cada dois carbonos dos ácidos graxos irá gerar um AcetilCoA CH3-(CH2)8-CO-S-CoA + CoA-SH  CH3-(CH2)6-CO-S-CoA + Acetil-CoA Acil-S-CoA  A oxidação de ácidos graxos com mesmo número de carbonos insaturados é mais rápida do que a degradação dos ácidos graxos saturados;
  • 4.  A síntese do ATP vem da oxidação dos Acetil-CoA no cicli de Krebs e cadeia respiratória e do transporte de elétrons dos NADH e dos FADH2 na cadeia respiratória; 2.2.3. FORMAÇÃO DE CORPOS CETÔNICOS: • Ocorre no fígado; • Oxidação de AG  Excesso de Acetil-CoA  Oxidação ou convertido em corpos cetônicos (CC) - Acetoacetato, β -hidroxibutirato e Acetona; • CC são ácidos fortes (pKa ≅ 3,5)  aumento de CC  diminui pH do sangue impedindo a ligação da Hb ao O2; • Distribuição da energia obtida pela oxidação dos AG no fígado para todo o organismo  tecidosperiféricos (mús. esquelético e coração)  CC regeneram Acetil-CoA  CK; 3. BIOSSÍNTESE DE TRIGLICERÍDEOS (LIPOGÊNESE) 1.1. Biossíntese de ácidos graxos • Ocorre no citosol da célula  1 ETAPA: Formação do malonil-CoA: Acetil-CoA (cit) + ATP + CO2 + H2O  malonil-CoA + ADP + Pi + H+  2 ETAPA: Síntese do ácido graxo (ácido palmítico): E: Sistema da çido graxo sintetase (enzima reguladora):
  • 5.  3 ETAPA: Elongação e insaturação dos ácido graxos: • O ácido palmítico é precursor de outros AG de cadeia longa e de alguns AG insaturados • Elongação de AG: Ocorre no retículo endoplasmático e na mitocôndria através da adição de grupos acetil (malonil-CoA) • Insaturação cis ∆ 9 – reação oxidativa catalizada Acil-CoA oxigenase; Ác. palmítico (C16) dessaturação elongação Äc. Palmitoléico (C16 ∆9 ) Ác. esteárico (C18) Elongação dessaturação AG saturados superiores Ác. oleico (C18 ∆9 ) Plantas Linoléico (C18 ∆ 9,12 ) Plantas dessaturação -linolênico (C18 ∆ 9,12,15 ) -linolênico (C18 ∆6,9,12 ) elongação outros ácidos poliinsaturados dessaturação Araquidônico Prostaglandinas 3.2. Biossíntese de triglicerídeos: 1- AG + glicerol  Triacilglicerol (TG) 4. REGULAÇÃO DO METABOLISMO DE ÁCIDOS GRAXOS  Síntese: • Ativação: citrato e insulina; • Inibição: Acil-CoA, glucagon e epinefrina  Degradação: • Ativação: glucagon ativa a enzima Lipase hormônio sensível (tecido adiposo)  libera AG no sangue  aumento da oxidação pelos músculos e fígado; • Inibição: Insulina, glicocorticóides, hormônio do crescimento inibem a enzima Lipase hormônio sensível (tecido adiposo)  diminui a liberação de AG no sangue; 5.2. Degradação do colesterol  O colesterol não pode ser metabolizado a CO2 e H2O;  O colesterol é o precursor dos hormônios esteróides: glicocorticóides (ex: cortisol), mineralocorticóides ( ex: aldosterona) e hormônios sexuais ( andrógenos, estrógenos e progestógenos);  Parte do colesterol sofre a ação de bactérias no intestino e é eliminado;
  • 6.  No fígado parte do colesterol é transformada em ácidos biliares primários sais biliares primários e secundários (fígado) canal biliar  duodeno  bactérias transformam os sais biliares novamente em ácidos biliares secundários  parcialmente eliminados nas fezes (0,5g/dia); METABOLISMO DE PROTEÍNAS 1. DIGESTÃO: - Estômago: pepsinogênio (zimogênio – inativo)  pepsina (enzima ativa) - Intestino Delgado: tripsinogênio, quimiotripsinogênio, procarboxipeptidase  tripsina, quimiotripsina, carboxipeptidase, Aminopeptidases Proteínas  Peptídeos Aminoácidos livres  Capilares sanguíneos  Fígado ver esquema do catabolismo de aminoácidos DEGRADAÇÃO OXIDATIVA DOS AMINOÁCIDOS • Aumentada: * Ingestão de excesso de aa com relação às necessidades p/ síntese proteica; * Jejum ou Diabetes mellitus – carboidratos não são disponíveis; * Aa liberados em excesso durante a degradação normal de proteínas; • Os esqueletos carbônicos dos aa são degradados por 20 vias diferentes • Todas as vias catabólicas dos aa convergem formando 5 produtos que entram no CK e são completamente degradados à CO2 e H2O: • Aminoácidos glicogênicos: - podem ser convertidos em piruvato ou intermediários do ciclo de Krebs • Aminoácidos cetogênicos – podem ser convertidos Acetil CoA Algumas doenças genéticas humanas que afetam o metabolismo de aa Nome Enzima ou processo defeituoso Aa envolvido Albinismo Tirosina 3-monoxigenase Tir Alcaptonúria Homogentisato 1,2-dioxigenase Fen Homocistinúria Cistationina -sintetase Cys Fenilcetonúria Fenilalanina 4- monoxigenase Fen Hipervalinemia Valina transaminase Val • Etapas da oxidação dos aminoácidos 1. Transferência dos grupos α-amino é catalisada pelas transaminases • Durante a degradação oxidativa ocorre a remoção dos grupos amino dos aa; • Se não utilizados pelo organismo estes grupos são coletados e convertidos em uréia e excretados; • Transaminação: α-amino é transferido do aa ao a-cetoglutarato formando o α-cetoácido correspondente e o glutamato: E: transaminases 2. A amônia é formada à partir do glutamato • Glutamato  NH4+ A amônia é uma substância muito tóxica (neurotóxica), principalmente no cérebro (a amônia livre (NH3) pode penetrar as membranas e entrar nas células cerebrais e sua mitocôndria. A entrada de amônia na mitocondria diminui oxidação da glicose e a formação de ATP, diminui a produção de neurotransmissores e altera o pH celular. 3. A amônia se transforma em glutamina para ser transportada dos tecidos periféricos para o fígado • A glutamina é um composto não tóxico, neutro, que atravessa facilmente as membranas celulares; • Nos músculos é a alanina que transporta a amônia para o fígado (Ciclo da glicose-alanina) 2. No fígado a glutamina e alanina são convertidas novamente em amônia
  • 7. 3. No fígado a amônia é convertida em uréia no ciclo da uréia • Defeitos genéticos no ciclo da uréia levam a um excesso de amônia no sangue (desordens mentais, desenvolvimento retardado podendo levar ao coma e morte. 4. A uréia é eliminada na urina ´ A EXCREÇÃO DO GRUPO AMINO PODE SER COMO: AMÔNIA, URÉIA OU ÁCIDO ÚRICO ANIMAIS AMONOTÉLICOS (peixes)- excreta amônia livre – ambiente aquático ANIMAIS UREOTÉLICOS (maioria dos animais terrestres) – excreta uréia (ciclo da uréia) ANIMAIS URICOTÉLICOS (pássaros, largatos e serpentes) – excreta ácido úrico- excreção do amino numa forma semi-sólida; 3. BIOSSÍNTESE DOS AMINOÁCIDOS NÃO ESSENCIAIS Aa essencias Aa não essenciais Arginina Alanina Histidina Asparagina Isoleucina Aspartato Leucina Cisteína Lisina Glutamato Metionina Glutamina Fenilalanina Glicina Treonina Prolina Triptofano Serina Valina Tirosina CONVERSÃO DOS AMINOÁCIDOS EM PRODUTOS ESPECIALIZADOS Os aminoácidos são unidades construtoras de proteínas e de muitos compostos nitrogenados com funções fisiológicas importantes, como por exemplo: • PORFIRINAS - heme (hemoglobina, mioglobina, citocromos, etc.) • CREATINA - Fosfocretina (depósito de fosfato de alta energia no múculo) . A degradação da creatina gera a creatinina que é excretada na urina • HISTAMINA – Sintetizada à partir da Histidina – poderoso vasodilatador  reações alérgicas e inflamatórias; • SEROTONINA – Sintetizada à partir do Triptofano  percepção de dor, regulação do sono, temperatura e pressão arterial; • CATECOLAMINAS - dopamina, norepinefrina e epinefrina. Sintetizadas à partir de Tirosina  neurotransmissores (cérebro e sistema nervoso autônomo) e hormônios (controle do metabolismo de carboidratos e lipídeos) • MELANINA - Sintetizadas à partir de Tirosina  pigmento que dá cor principalmente aos olhos, cabelos e pele.