1. Arlindo Ugulino Netto – BIOQUÍMICA II – MEDICINA P2 – 2008.1
FAMENE
NETTO, Arlindo Ugulino.
BIOQUÍMICA
AMINOÁCIDOS
(Profº. Homero Perazzo)
Para a química, um aminoácido é qualquer molécula
que contém simultaneamente grupos funcionais amina e ácido
carboxílico. Para a bioquímica, esta classificação é usada como
termo curto e geral para referir os aminoácidos alfa: aqueles em
que as funções amino e carboxilato estão ligadas ao mesmo
carbono (ver OBS4).
Existem cerca de 20 aminoácidos codificados pelo DNA,
possuindo inúmeras funções importantes ao organismo. Os
aminoácidos têm funções relacionadas ao fornecimento de
energia, além de ter função estrutural na formação de proteínas
e outras substâncias (como os hormônios). Os aminoácidos
podem ser metabolizados pela via gliconeogênica para sintetizar
glicose quando necessária ao organismo.
Os aminoácidos são monômeros das proteínas: a partir
da junção de mais de 100 moléculas de aminoácidos por
ligações peptídicas, tem-se uma proteína.
CLASSIFICAÇÃO
Os aminoácidos podem ser classificados quanto a sua disposição nutricional, quanto ao radical e quanto ao seu
destino.
CLASSIFICAÇÃO NUTRICIONAL
1. Aminoácidos não-essenciais
Os aminoácidos não-essenciais são aqueles que o próprio corpo humano pode sintetizar. São eles: alanina,
asparagina,cisteína, glicina, glutamina, hidroxilisina, hidroxiprolina, histidina, prolina, tirosina, ácido aspártico, ácido
glutâmico.
2. Aminoácidos essenciais
Os aminoácidos essenciais são aqueles que não podem ser produzidos pelo corpo humano. Dessa forma, são
somente adquiridos pela ingestão de alimentos, vegetais ou animais. São eles: arginina, fenilalanina, isoleucina, leucina,
lisina, metionina, serina, treonina, triptofano e valina.
CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO RADICAL
A classificação quanto ao radical pode ser feita em:
1. Aminoácidos apolares (hidrofóbico): Apresentam radicais de hidrocarbonetos apolares ou hidrocarbonetos
modificados, exceto a glicina. São radicais hidrófobos. Quando esses aminoácidos são utilizados na síntese de uma
proteína, eles ficam voltados para dentro da cadeia fornecendo estabilidade a ela.
Glicina: H- CH (NH2) - COOH
Alanina: CH3- CH (NH2) - COOH
Leucina: CH3(CH2)3-CH2-CH (NH2)- COOH
Valina: CH3-CH(CH3)-CH (NH2)- COOH
Isoleucina: CH3-CH2-CH (CH3)-CH (NH2)- COOH
Prolina:-CH2-CH2-CH2- ligando o grupo amino ao carbono alfa
Fenilalanina: C6H5-CH2-CH (NH2)- COOH
Triptofano: R aromático- CH (NH2)- COOH
Metionina: CH3-S-CH2-CH2- CH (NH2)- COOH
OBS1: O aminoácido mais simples é a glicina, que possui apenas um H como radical,
mostrando-se apolar por ser um aminoácido pequeno.
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OBS : A prolina possui uma estrutura diferenciada dos demais aminoácidos: ela é um
iminoácido (possui o grupo imino: -NH) que, quando entra na cadeia da proteína,
muda a direção da estrutura em 180º devido a configuração dos grupos amino e
carboxila em sua estrutura (ver figura ao lado).
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2. Aminoácidos polares neutros (hidrofílicos): Apresentam radicais que tendem a formar pontes de hidrogênio.
Serina: OH-CH2- CH (NH2)- COOH
Treonina: OH-CH (CH3)- CH (NH2)- COOH
Cisteina: SH-CH2- CH (NH2)- COOH
Tirosina: OH-C6H4-CH2- CH (NH2)- COOH
Asparagina: NH2-CO-CH2- CH (NH2)- COOH
Glutamina: NH2-CO-CH2-CH2- CH (NH2)- COOH
3. Aminoácidos básicos (R positivo): Apresentam radicais com o grupo amino com caráter básico pois são
capazes de receber eletrons. São hidrófilos.
Arginina: HN=C(NH2)-NH-CH2-CH2-CH2- CH (NH2)- COOH
Lisina: NH2-CH2-CH2-CH2-CH2- CH (NH2)- COOH
Histidina: H-(C3H2N2)-CH2- CH (NH2)- COOH
4. Aminoácidos ácidos (R negativo): Apresentam radicais com grupo carboxílico e são capazes de doar
prótons.São hidrófilos.
Ácido aspártico: HCOO-CH2- CH (NH2)- COOH
Ácido glutâmico: HCOO-CH2-CH2- CH (NH2)- COOH
OBS3: Um erro na codificação das proteínas pode causar doenças graves. Por exemplo, erros na codificação genética
para a cadeia β-hemoglobina, o glutamato pode deixar de ser produzido, sendo substituido por valina, causando anemia
falsiforme.
OBS4: Aminoácido alfa: São aqueles que apresentam fórmula geral: R - CH (NH2)- COOH na qual R é um radical
orgânico. No aminoácido glicina o radical é o elemento H. O carbono ligado ao radical R é denominado carbono 2 ou
alfa.
NOMENCLATURA E SIMBOLOGIA OFICIAL DOS AMINOÁCIDOS
Na nomenclatura dos aminoácidos, a numeração dos carbonos da cadeia principal é iniciada a partir do carbono
da carboxila, seguindo a seguinte regra:
ÁCIDO – 2 – AMINO + nº do carbono onde está o radical + NOME DO RADICAL + CADEIA PRINCIPAL + OICO
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OBS : Com o passar dos anos, a necessidade de proteínas diminui, diminuindo a necessidade de aminoácidos também.
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Nomenclatura e estruturas retiradas do Wikipédia. Disponível em:
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<http://pt.wikipedia.org/wiki/Amino%C3%A1cido> Acesso em: 19 de abril de 2008.
TRANSFORMAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Os aminoácidos, diferentemente do que se pensa, não são necessários apenas para a produção de proteínas.
Alguns aminoácidos sofrem transformação por ação de enzimas para participar, por exemplo, na síntese de hormônios e
substâncias necessárias ao corpo, como neurotransmissores.
TRANSFORMAÇÃO DA FENILALANINA
• A adrenalina é um neurotransmissor derivado da
transformação do aminoácido fenilalanina. Ele
estimula a glicogenólise (para disponibilizar uma
maior demanda de energia), lipólise e ação do
músculo cardíaco da seguinte maneira:
Efeito inotrópico positivo: aumenta a força
da contração cardíaca.
Efeito cronotrópico positivo: aumenta a
freqüência dos batimentos.
• A fenilcetonúria é uma doença que resulta da
deficiência da enzima fenilalanina hidroxilase
(presente no fígado). Esta enzima é responsável
por transformar o aminoácido fenilalanina em um
outro aminoácido chamado tirosina. A tirosina, por
sua vez, transforma-se em substâncias
importantes para o funcionamento cerebral
chamadas de neurotransmissores (como a
dopamina e a noradrenalina). Em outras palavras,
a fenilcetonúria é uma doença resultante da
dificuldade para metabolização (“quebra”) do
aminoácido fenilalanina. Além desses
neurotransmissores, a fenilalanina é convertida
em melanina. Por esta razão, indivíduos com
fenilcetonúria apresentam distúrbios neurológicos,
falta de pigmentação da pele, déficit mental e
baixo QI.
• Com o defeito da fenilalanina hidroxilase, há um
acúmulo de fenilalanina no sangue. Esse excesso
faz com que a fenilalanina seja convertida pelas
enzimas ALT ou AST em fenilpiruvato, e este em
fenilactato e fenilacetato (que dão à urina um
“cheiro de rato” característico) e NH2 (que entra no
ciclo da uréia).
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TRANSFORMAÇÃO DO ÁCIDO GLUTÂMICO
GLUTAMATO
DESCARBOXILASE
(Ac. GLUTÂMICO / GLUTAMATO) (Ácido γ -aminobutírico / GABA)
O GABA é um neurotransmissor de inibição (inclusive, usado como calmante na farmacologia), que permite a
entrada de cloro na célula pós-sináptica, hiperpolarizando a célula e retardando de forma brusca o impulso nervoso.
TRANSFORMAÇÃO DO TRIPTOFANO
• A serotonina é um neurotransmissor derivado de transformações do
triptofano. Ela exerce múltiplas funções em nosso organismo como:
regulação do humor, trânsito intestinal, ansiedade, ritmo sono/vigília. Além
disso, as plaquetas produzem serotonina para regular a homeostase.
• O excesso de fenilalanina bloqueia a enzima 5-OH-triptofano
descarboxilase, gerando carência de serotonina. A falta desse transmissor
causa depressão, irritabilidade, hiperatividade. A esses sintomas, associam-
se os da carência da fenilalanina hidroxilase.
• A melatonina é um neuro-hormônio que controla os ciclos circadianos
(apresenta como função regular o sono). Este hormônio aumenta de
concentração na falta de luz, sendo produzido pela retina e pela glândula
pineal (localizada no epitálamo). Na presença de luz, entretanto, é enviada
uma mensagem neuro-endócrina que bloqueia sua formação. Portanto, a
secreção dessa substância é quase que exclusivamente determinada por
estruturas fotossensíveis (principalmente à noite). Logo, a pouca
luminosidade, a grande exposição ao Sol, banhos quentes e dietas ricas
em carboidratos estimulam a produção de melatonina. Assim como
acontece com a serotonina, a Melatonina também é produzida a partir de
um aminoácido chamado Triptofano, normalmente obtido por uma
alimentação equilibrada. Dessa forma a sequência seria o Triptofano se
transformar em Serotonina, e esta em Melatonina. É por isso que a
concentração de Serotonina fica aumentada na glândula pineal durante o
dia, enquanto há luz, inversamente ao que ocorre com a Melatonina.
• Uma pessoa sob estresse produz normalmente mais adrenalina e cortisol.
Para cada molécula de adrenalina formada, quatro moléculas de Radicais
Livres irão ser produzidas e, com isto, aumentam as probabilidades de
lesão celular. Além disso, a adrenalina e o cortisol induzem a formação de
uma enzima – a Triptofano pirolase – capaz de destruir o Triptofano antes
que este atinja a Glândula Pineal. Com isto, nem a Melatonina é fabricada
e nem a Serotonina (o que pode gerar compulsão ao hidrato de carbono,
com tendência a aumento de peso e depressão).
• A melatonina é uma substância anti-radical livre, portanto, antioxidante. Ela
é capaz de atravessar a barreira hematoencefálica (membrana que protege
o cérebro), portanto, capaz de desempenhar funções em nível neuronal.
Essa ação é de fundamental importância na proteção dos neurônios contra
as lesões dos radicais livres. O tecido cerebral é muito mais suscetível à
ação dos radicais livres que qualquer outra parte do organismo e, na
medida em que os níveis de Melatonina vão caindo, pode haver um
concomitante declínio na função cerebral. As desordens do sono podem
ser também um dos efeitos do decréscimo da Melatonina. Com o
envelhecimento a glândula pineal funcionaria menos e haveria uma queda
na produção da Melatonina. Isso acaba fazendo com que alguns pacientes
idosos reclamem da qualidade do sono ou de insônia, porém, pode ser que
durmam com facilidade quando não deveriam, durante o dia, assistindo
televisão, por exemplo.
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Concentração de Melatonina (mg/dl)
FASE DIURNA NOTURNA
Faixa etária
Pré-pubedade 21,5 97,5
Audulta 18,2 77,2
Senil 16,2 36,2
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OBS : As proteínas da dieta são degradadas na digestão, somando
cerca de 25% de aminoácidos do pool (concentração total) do
organismo, enquanto o restante (75%) é produzido por proteínas
endógenas. Quando o aminoácido não é utilizado pelo organismo,
ele não é armazenado (diferente do que ocorre com a glicose
glicogênio; e os lipídios tecido adiposo). Ele será catabolizado de
tal forma que a cadeia de carbonos é separada do grupo amino
(NH2). Esse grupo amino pode ser excretado entrando no ciclo da
uréia, bem como pode produzir quitina, glicosaminoglicanos, bases
nitrogenadas, glicolipidios, etc.
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OBS : Destino dos produtos dos aminoácidos: os aminoácidos ainda podem ser classificados em dois grupos,
dependendo do destino tomado pelo aminoácido quando o grupo amina é excretado do corpo na forma de uréia
(mamíferos), amônia (peixes) e ácido úrico (Aves e répteis).
• Destino cetogênico. Ocorre quando o álcool resultante da quebra dos aminoácidos vai para qualquer fase do
Ciclo de Krebs na forma de Acetil coenzima A ou outra substância. Os aminoácidos que são degradados a
acetil-CoA ou acetoacetil-CoA são chamados de cetogênicos porque dão origem aos corpos cetônicos. A sua
capacidade de formação de corpos cetônicos fica mais evidente quando o paciente tem a diabetes melitus, o que
faz com que o fígado produza grande quantidade dos mesmos.
• Destino glicogênico. Ocorre quando o álcool restante da quebra dos aminoácidos vai para a via glicolítica. Os
aminoácidos que são degradados a piruvato, α-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato ou oxaloacetato são
denominados glicogênicos. A partir desses aminoácidos é possível fazer a síntese de glicose, porque esses
intermediários e o piruvato podem ser convertidos em fosfoenolpiruvato e depois em glicose ou glicogênio. Do
conjunto básico dos 20 aminoácidos, os únicos que são exclusivamente cetogênicos são a leucina e a lisina. A
fenilalanina, triptofano, isoleucina e tirosina são tanto cetogênicos quanto glicogênicos. E os aminoácidos
restantes (14) são estritamente glicogênicos.
TRANSAMINAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Transaminação consiste na transferência do grupo amino
de um aminoácido para o α-cetoglutarato (proveniente do Ciclo
de Krebs) por meio da ação de uma enzima transaminase,
formando assim, um novo aminoácido e um α-ceto-ácido (como o
piruvato).
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OBS : O glutamato é o principal receptor do grupo amino dos
aminoácidos.
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Ex : Transaminação da alanina. Ex²: Transaminação do Glutamato.
Alanina
Glutamato Oxaloacetato
-Cetoglutarato
Transaminase
Transaminase Glutâmico Oxalacética
Glutâmico Pirúvica (TGO)
(TGP ou ALT)
Aspartato
Glutamato -Cetoglutarato
OBS8: As mesmas transaminases que transformam um aminoácido em glutamato, convertem este em aspartato,
enquanto a glutamato desidrogenase retira o grupo amino do glutamato para ser excretado.
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OBS : Essas transaminações ocorrem em diversos tecidos, porém, acontecem com maior frequência no fígado. Por isso
que a ALT (TGP) e AST (TGO) são considerados marcadores hepáticos, pois qualquer lesão que acometa as células
hepáticas, faz com que essas enzimas não funcionem adequadamente e passem a se concentrar no sangue, sendo
assim, de fácil identificação laboratorial.
OBS10: Enquanto que a ALT e a AST medem a função da bateria enzimática hepática, a medição sanguínea da
albumina e o tempo de protrombina são responsáveis por avaliar a função hepática. A fosfatase alcalina e gama-
GT, por sua vez, são marcadores que indicam lesão canalicular (geralmente estão aumentadas em causas obstrutivas).
DESAMINAÇÃO DO GLUTAMATO
O glutamato é importante por ser o principal receptor do grupo amônia dos aminoácidos degradados ou
transaminados. Por isso que ele é tido como um reservatório de amônia que cederá o grupo amino para ser
transformado em uréia, produto mais excretável pelo corpo.
FÍGADO
+ +
NH4 URÉIA
GLUTAMATO
GLUTAMATO
α−cetoglutarato + NH 3
DESIDROGENASE
+
Nos outros tecidos, a NH4 (amônia), por ser altamente tóxica ao sangue, é incorporada ao glutamato, formando
glutamina, para que este transporte até o fígado a amônia que será convertida em uréia excretável (o rim também possui
a enzima glutaminase, que separa o glutamato da amônia).
+
GLUTAMATO +NH+ + ATP
4 GLUTAMINA + ADP GLUTAMINASE GLUTAMATO + NH 4
GLUTAMINA
SINTETASE
OBS11: Hiperamonemia ocasiona encefalopatia. A presença exagerada de amônia faz com que muito glutamato seja
utilizado, o que exige grandes concentrações disponíveis do α-cetoglutarato. Tal fato faz com que o Ciclo de Krebs
realize a função de transportar essa amônia, diminuindo assim o rendimento energético mitocondrial, o que representa
um estado de emergência para o tecido cerebral, principalmente.
OBS12: Além disso, o glutamato é um precursor do neurotransmissor inibidor-GABA, que será produzido em grande
escala. Isso impede a chegada adequada dos impulsos nervosos ao cérebro, podendo causar o coma.
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