Metabolismo de-proteínas

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Metabolismo de-proteínas

  1. 1. Instituto de Química de São Carlos – IQSC Universidade de São Paulo Metabolismo de Proteínas Disciplina: Bioquímica II Docente: Profa. Dra. Fernanda Canduri
  2. 2. Conteúdo  Digestão de proteínas da dieta  Absorção e transporte dos aminoácidos às células  Desaminação dos aminoácidos    Transaminação Desaminação oxidativa Ciclo da uréia  As reações do ciclo  Regulação do ciclo da uréia  Origem dos aminoácidos  Outros compostos nitrogenados
  3. 3. Visão geral do metabolismo
  4. 4. Digestão de proteínas da dieta  A maior parte do nitrogênio da dieta é consumido na forma de proteína (vegetal ou animal) – cerca de 70 a 100g ao dia  As proteínas são muito grandes para serem absorvidas pelo intestino e, sendo assim, devem ser hidrolisadas até seus aminoácidos, os quais serão absorvidos  As enzimas proteolíticas são produzidas por três órgãos: estômago, pâncreas e intestino delgado
  5. 5. Digestão de proteínas da dieta  O estômago secreta o suco gástrico, que contém o ácido clorídrico e a proenzima pepsinogênio: o ácido desnatura proteínas da dieta e ativa o pepsinogênio, formando pepsina  O pepsinogênio é ativado também por outras moléculas de pepsina já ativas  A pepsina libera peptídeos e alguns aminoácidos livres das proteínas da dieta
  6. 6. Digestão e absorção dos aminoácidos  Ao entrar no intestino delgado, os polipeptídeos grandes produzidos no estômago pela ação da pepsina são subsequentemente clivados a oligopeptídeos e aminoácidos por um grupo de proteases pancreáticas: tripsina, quimotripsina, elastase e carboxipeptidases, todas secretadas na forma de proenzimas e ativadas pela tripsina  A liberação e ativação das proenzimas pancreáticas é mediada pela secreção de colecistocinina e secretina  Aminoácidos livres e dipeptídeos são absorvidos pelas células epiteliais intestinais, onde os dipeptídeos são hidrolisados antes de entrarem na corrente sanguínea  Os aminoácidos são metabolizados pelo fígado
  7. 7. Transporte dos aminoácidos às células  A concentração de aminoácidos livres nos líquidos extracelulares é significativamente menor do que no meio intracelular  Sistemas de transporte ativo são necessários para o movimento de aminoácidos do meio extra para o meio intracelular, sendo que há diferentes sistemas de transporte para diferentes aminoácidos
  8. 8. Via catabólica de peptídeos endógenos e exógenos pelas peptidases peptídeos peptidases aminoácidos cetoácidos
  9. 9. Destinos dos aminoácidos
  10. 10. Transaminação  Transferência de grupo amino de um aminoácido para outro, através de um cetoácido  Os aminoácidos são desaminados por transaminação: transferência do seu grupo amino a um cetoácido para produzir o cetoácido do aminoácido original e um novo aminoácido  O grupo aceptor predominante é o cetoglutarato, produzindo glutamato e o novo cetoácido  O grupo amino do glutamato pode ser transferido ao oxaloacetato em uma segunda reação de transaminação, produzindo aspartato, formando novamente cetoglutarato  As enzimas que catalisam a transaminação são designadas aminotransferases ou transaminases, que necessitam da coenzima piridoxal-fosfato (PLP – derivado da vitamina B6)
  11. 11. Reações de transaminação Em reações do anabolismo dos aminoácidos o grupo a-amino do glutamato e o grupo amino da cadeia lateral da glutamina são transferidos para outros compostos, na presença da PLP
  12. 12. Transaminação Aminoácido 1 Cetoácido 1 Aminoácido 2 Cetoácido 2
  13. 13. Relação entre o metabolismo de carboidratos e de aminoácidos No músculo, a alanina é produzida a partir do piruvato por transaminação, e no fígado a alanina, por nova transaminação, é convertida a piruvato novamente
  14. 14. Desaminação  O glutamato produzido por transaminação pode ser oxidativamente desaminado, que resulta no cetoglutarato e na liberação do grupo amino como amônia livre  São reações que ocorrem predominantemente no fígado e rins, e fornecem a-cetoácidos e amônia, que é uma fonte de nitrogênio na síntese de uréia  A glutamato desidrogenase catalisa a desaminação oxidativa do glutamato, único aminoácido que sofre desaminação rápida  A glutamato desidrogenase usa NAD+ ou NADP+ como coenzima  A ação sequencial de transaminação e subsequente desaminação do glutamato provê uma rota através da qual os grupos amino da maioria dos aminoácidos podem ser liberados como amônia
  15. 15. A desaminação pela glutamato desidrogenase Reguladores alostéricos da glutamato desidrogenase O ATP e o GTP são inibidores alostéricos, enquanto o GDP e o ADP são ativadores da enzima Quando os níveis de energia estão baixos, a degradação dos aminoácidos pela glutamato desidrogenase é elevada, fornecendo acetoglutarato como substrato para o ciclo de Krebs
  16. 16. Metabolismo dos compostos nitrogenados  Quando em excesso, a amônia é utilizada na conversão de glutamato a glutamina, reação catalisada pela glutamina-sintase em uma reação que requer ATP NH4 + glutamato + ATP  glutamina + ADP + Pi  Ao contrário, quando o nitrogênio é limitante, a conversão de glutamato à glutamina é o modo preferencial de assimilação de nitrogênio
  17. 17. O ciclo da uréia As reações: As duas primeiras reações ocorrem na mitocôndria, enquanto todas as enzimas restantes do ciclo estão localizadas no citosol 1. Formação do carbamoil fosfato: ação da carbamoil fosfato sintase I dependente da clivagem de duas moléculas de ATP. A amônia incorporada ao carbamoil fosfato é proveniente da desaminação do glutamato. O átomo de N derivado desta amônia torna-se um dos N da uréia.
  18. 18. O ciclo da uréia 2. Formação de citrulina: a ornitina e citrulina são aminoácidos básicos que participam no ciclo da uréia mas não são incorporados nas proteínas. A ornitina é regenerada em cada volta do ciclo da uréia. A liberação do fosfato do carbamoil fosfato em forma de Pi direciona a reação. A citrulina, o produto, é transportado ao citosol. 3. No citosol, a citrulina condensa-se ao aspartato para formar argininosuccinato. O aspartato fornece o segundo N que é incorporado à uréia. O terceiro ATP é consumido.
  19. 19. As reações do ciclo da uréia 4. O argininosuccinato é clivado para originar arginina e fumarato. A arginina formada por esta reação serve como precursor imediato da uréia 5. A arginase cliva a arginina em ornitina e uréia. A arginase ocorre quase exclusivamente no fígado. Assim, enquanto outros tecidos podem sintetizar a arginina, somente o fígado pode clivar a arginina e sintetizar uréia. A uréia difunde-se a partir do fígado e é transportada no sangue até os rins, onde é filtrada e excretada na urina. A ornitina entra novamente na mitocôndria para continuar o ciclo.
  20. 20. Regulação do ciclo da uréia Quando há excesso de amônia, esta será diretamente convertida a uréia pelo ciclo da uréia, ou direcionada para formação do glutamato e glutamina, e aspartato O N-acetilglutamato é um ativador essencial da carbamoil fosfato sintase I, a etapa limitante da velocidade no ciclo da uréia. Ele é sintetizado a partir de NADH e glutamato, quando estes estão em excesso Sua concentração hepática aumenta após a ingestão de uma refeição rica em proteínas, levando a um aumento da velocidade da síntese de uréia
  21. 21. Regulação do ciclo da uréia Quando há excesso do aminoácido aspartato, este por transaminação gera glutamato, que por sua vez, sofre desaminação e a amônia formada leva a formação do carbamoil fosfato, que alimenta o ciclo da uréia O aspartato em excesso pode também entrar diretamente no ciclo da uréia
  22. 22. As famílias dos aminoácidos baseadas em suas rotas catabólicas Aminoácidos glicogênicos são aqueles que dão origem ao piruvato ou intermediários do ciclo de Krebs, pela transaminação e desaminação (quadro amarelo) Aminoácidos cetogênicos são aqueles que dão origem ao acetoacetato e/ou acetil CoA (quadro rosa) Alguns possuem vias alternativas, como isoleucina, treonina, fenilalanina, triptofano e tirosina
  23. 23. Origem dos 20 aminoácidos • Quase a metade dos aminoácidos devem ser adquiridos na dieta: são os aminoácidos essenciais. • A fenilalanina e o triptofano são sintetizados por microrganismos e plantas, e geralmente envolvem mais etapas do que os aminoácidos não-essenciais
  24. 24. Transaminação de aminoácidos não-essenciais
  25. 25. Os aminoácidos são precursores de hormônios e/ou neurotransmissores
  26. 26. Listas de exercícios 1. Explique onde e como ocorre a digestão de proteínas da dieta. Como a proteína intracelular é degradada? 2. Fale sobre as diferentes funções dos aminoácidos nos organismos. Quais suas possíveis rotas? 3. Qual a importância do aminoácido alanina? E do aminoácido glutamato? 4. Em que órgão ocorre a síntese de uréia? Em que parte da célula ocorre? Qual seu destino? 5. Explique como o ciclo da uréia é regulado quando há excesso de amônia. 6. Como podemos separar os aminoácidos segundo as rotas catabólicas? 7. Quais são os aminoácidos essenciais? 8. Os aminoácidos não-essenciais são sintetizados a partir de intermediários metabólicos comuns. Quem são eles? 9. Dê um exemplo da importância de alguns aminoácidos na síntese de outros compostos.

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