Aminoácidos e proteínas Metabolismo - UNESP: Câmpus de ...€¦ · • Metabolismo do esqueleto...
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Nutrição Avançada
Aminoácidos e proteínas
Metabolismo
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• Rota metabólica dos AA
– Origem dos AA circulantes;
• Dieta: classificação dos AA
• Transaminação
– Destino dos AA;
• Degradação
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Nutrição Avançada
Stoll et al (2006)
Nutrição Avançada
BiossínteseBiossíntese
DegradaçãoDegradação
Síntese proteicaSíntese proteica
Partição aminoácidos
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Nutrição Avançada
Biossíntese
Degradação
Síntese proteicaSíntese proteica
Partição aminoácidos
AA
AA
AA AA AA
AA
AA
Disponibilidade
Biodisponibilidade
Exigência líquida
Nutrição Avançada
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Métodos para estimar exigências
Dose Resposta
Fatorial
Modeloscrescimento
2. Métodos para estimar exigências
• Método fatorial
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Mantença Produção
Exigências Nutricionais diárias
(mg/dia)
Exigências Nutricionais dieta (%)
Consumo
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Nutrição Avançada
Partição aminoácidos
Custo para mantença e
crescimento???
Nutrição Avançada
BiossínteseBiossíntese
DegradaçãoDegradação
Síntese proteicaSíntese proteica
Partição aminoácidos
Cadeia
carbonos
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Proteína como fonte energia
• Renovação ou turnover das proteínas;
• Dieta rica em proteínas
• Durante o jejum prolongado ou diabetes
melito, as proteínas corporais são
hidrolizadas.
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Nutrição Avançada
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Nutrição Avançada
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Nutrição Avançada
Fig. 17.1 A degradação das proteínas endógenas e da dieta origina um conjunto de
aminoácidos, precursores das proteínas endógenas e de todos os outros compostos
nitrogenados. Os aminoácidos excedentes são degradados, restando as respectivas
cadeias carbônicas e o grupo amino, que é convertido em uréia.
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Biossíntese
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Nutrição Avançada
Classificação dos AA
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Nutrição Avançada
Classificação dos AA
Biossíntese AA
??
Grupo Amina
Precursor metabólico
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Nutrição Avançada
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AA
AA
AA AA AA
AA
AA
Nutrição Avançada
Famílias biossintéticas dos aminoácidos, agrupadas de
acordo com o precursor metabólico
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Precursor metabólico Aminoácido
α-Cetoglutarato Glutamato, glutamina, prolina e
arginina
3-Fosfoglicerato Serina, glicina e cisteína
Oxaloacetato Aspartato, asparagina, metionina,
treonina e lisina
Piruvato Alanina, valina, leucina e isoleucina
Fosfoenolpiruvato e eritrose-
4-fosfato
Triptofano, fenilalanina e tirosina (*)
Ribosee-5-fosfato Histidina
Nutrição Avançada
Adaptado de Nelson e Cox (2011).
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Nutrição Avançada
BiossínteseBiossíntese
DegradaçãoDegradação
Síntese proteicaSíntese proteica
Partição aminoácidos
Nutrição Avançada
Degradação intracelular de proteínas
Primeiro processo: Catepsinas
- Proteínas de membranas
- Proteínas extracelulares
- Proteínas de meia-vida longa
Segundo processo: Ubiquitina
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20/04/2013 Sanchez et al, (2012)
Nutrição Avançada
Nutrição Avançada
Degradação intracelular de proteínas
Primeiro processo: Catepsinas
- Proteínas de membranas
- Proteínas extracelulares
- Proteínas de meia-vida longa
Segundo processo: Ubiquitina
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Uréia
Compostos
Glutamato
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Nutrição Avançada
1. Remoção do Grupo Amino
Aminoácido + α-Cetoglutarato ↔ α-Cetoácido + Glutamato
Enzimas
transaminases
Glutamato
desidrogenase
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Transaminação:α-Cetoácido: Cetogênicos ou Glicogênicos
Nutrição Avançada
AA e reações especiais
Fig. 17.4 Conversão do grupo amino dos aminoácidos em uréia: o grupo amino de 12 aminoácidos é coletado,
por meio de transaminases, como glutamato. Do glutamato é convertido a NH4 pela glutamato desidrogenase
ou a aspartato; outros 7 aminoácidos originam NH4 e glutamato por vias especiais. O esquema mostra o papel
central do glutamato no caminho do nitrogênio dos aminoácidos até a uréia. T: transaminase; GD: glutamato
desidrogenase.20/04/2013
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Nutrição Avançada
BiossínteseBiossíntese
DegradaçãoDegradação
Síntese proteicaSíntese proteica
Partição aminoácidos
Glutamato
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Glutamato
N
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Nutrição Avançada
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Participação dos AA nas funções fisiológicas e metabólicas
Nutrição Avançada
Reeds (1997, 2000)
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Glutamato
N
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LisLisLisLis
ThrThrThrThr
TrpTrpTrpTrp
M+CM+CM+CM+C
ValValValVal
IleIleIleIleHisHisHisHis
P+TP+TP+TP+T
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ThrThrThrThr
LysLysLysLys
TrpTrpTrpTrp
ValValValVal
ArgArgArgArg IleIleIleIleHisHisHisHis
LysLysLysLys
Nutrição Avançada
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Nutrição Avançada
Compostos comuns
BiossínteseBiossíntese
DegradaçãoDegradação
Síntese proteicaSíntese proteica
Partição aminoácidos
Glutamato
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Nutrição Avançada
Compostos comunsCompostos comuns
BiossínteseBiossíntese
DegradaçãoDegradação
Síntese proteicaSíntese proteica
Partição aminoácidos
Glutamato
Nutrição Avançada
Degradação intracelular de proteínas
Primeiro processo: Catepsinas
- Proteínas de membranas
- Proteínas extracelulares
- Proteínas de meia-vida longa
Segundo processo: Ubiquitina
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Uréia
Compostos
Glutamato
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Nutrição Avançada
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EnergiaUreia/ac.urico/amonia
Glutamato
Nutrição Avançada
1. Remoção do Grupo Amino
Aminoácido + α-Cetoglutarato ↔ α-Cetoácido + Glutamato
Enzimas
transaminases
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Nutrição Avançada
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Glutamato
Transaminação
Degradação
Destino glutamato
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Glutamato
N
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Relação ideal de AA
Mantença Dep. proteina Leite Corpo
Redução proteica com perfil adequado de aminoácidos e qualidade de
carcaça (Canh, 1998)
* Alimentados 3 x requerimento de manutenção = 294 kJ EL/kg PV
0.75
DesempenhoConsumo *, g/d 2249 2245 2257 NSGanho de peso, g/d 805 805 797 NS
CarcaçaEspessura de toucinho, mm 15.2 15.4 15.9 NSCarne magra, % 57.2 57.1 56.7 NS
PB, % 16,5 14,5 12,5
EL, kCal/kg 2245 2245 2245
Aminoácidos digestíveis Ileal
Lisina, % 0,71 0,71 0,71
Tre / Lis 65% 65% 65%
(Met + Cis) / Lis 65% 65% 65%
Trp / Lis 23% 23% 23%
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Efeito da redução proteica na emissão amônia no ar
0%
20%
40%
60%
80%
100%
10 12 14 16 18 20 22
PB, % dieta
Mu
da
nça
s re
lati
vas
na
em
issã
o
de
am
ôn
ia (
con
tro
le=
10
0)
Canh, 1998 (55-106kg)
Canh, 1998 (55-106kg)
Latimier, 1993 (31-102kg)
Kay & Lee, 1996 (35-55kg)
Kay & Lee, 1996 (65-90kg)
• Redução de 1% de PB acarreta a redução da emissão de amônia em 10-13%
• Efeito máximo : - 60%
Nutrição Avançada
Degradação de aminoácidos
Glutamato >> Aspartato ou Amônia
Fig. 17.3 A ação conjunta das transaminases (T) e da glutamato desidrogenase (GD)
permite canalizar o nitrogênio da maioria dos aminoácidos para aspartato e NH4.
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Nutrição Avançada
AA e reações especiais
Fig. 17.4 Conversão do grupo amino dos aminoácidos em uréia: o grupo amino de 12 aminoácidos é coletado,
por meio de transaminases, como glutamato. Do glutamato é convertido a NH4 pela glutamato desidrogenase
ou a aspartato; outros 7 aminoácidos originam NH4 e glutamato por vias especiais. O esquema mostra o papel
central do glutamato no caminho do nitrogênio dos aminoácidos até a uréia. T: transaminase; GD: glutamato
desidrogenase.20/04/2013
• Desaminação: aminoácido perde seu grupo amino e
os α-cetoácidos formados podem sofrer oxidação
até CO2 e H2O
• Metabolismo do esqueleto de Carbono normalmente
fornecem unidades de três a quatro átomos de
carbonos que são convertidas a glicose.
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Nutrição Avançada
Degradação de aminoácidos
1. Remoção do Grupo Amino
Alanina+ α-Cetoglutarato ↔ Piruvato+ Glutamato
Alanina transaminase
Transaminase glutâmico-pirúvica
A quebra do glutamato por esta reação representa a desaminação oxidativa que
requer NAD+ ou NADP+
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Nutrição Avançada
Principal site de degradação
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Nutrição Avançada
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Nutrição Avançada
Transporte amômia
Primeiro mecanismo
Segundo mecanismo
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Nutrição Avançada
Ciclo uréia
Fig. 17.5 Ciclo da uréia — as enzimas envolvidas são: (1) carbamoil-fosfato sintetase, (2) ornitina transcarbamoilase, (3) argininossuccinato sintetase, (4)
argininossuccinato liase e (5) arginase. As duas primeiras enzimas são mitocondriais, e as restantes, citoplasmáticas. A migração de ornitina e citrulina entre
estes compartimentos é mediada por translocases específicas (indicadas nas setas tracejadas). A enzima 1, a rigor, não faz parte do ciclo da uréia.20/04/2013
Deficiência
AA
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Nutrição Avançada
Ciclo uréia
Fig. 17.6 Esquema geral da síntese de uréia, mostrando o balanço energético do processo. A regeneração do
aspartato a partir de fumarato formado no ciclo da uréia envolve a participação das seguintes enzimas
citossólicas: (1) fumarase, (2) malato desidrogenase e (3) transaminase; forma-se um NADH que produz 3 ATP
pela fosforilação oxidativa, reduzindo a energia consumida na síntese da uréia.
Importância NH4Balanço eletrolítico
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Nutrição Avançada
Ciclo uréia
Amônia é tóxica
- Encefalopatia
- Altos níveis de amônia >> α-cetoglutarato >>
glutamato>> Reduz ATP
- Prejudica transmissão impulsos nervosos
- Aumento neurotransmissor cérebro initório (GABA)
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Nutrição Avançada
Turnover proteico
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� Orgão tem taxas diferenciadas
20 a 25 %/ dia
- Idade
- Estresse, doenças,
nutrição, atividade fisica
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Nutrição Avançada
Turnover proteico - Nomeclatura
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1. Síntese: Conversão de AA em proteina por um aparato de síntese
proteica no citoplasma;
2. Quebra: Proteolise de peptideos
3. Crescimento: Acumulo liquido de proteina . Taxa Síntese > Quebra
4. Turnover: Envolve síntese e quebra
5. Síntese e Quebra Fracional: Quantificação da síntese e quebra de
proteína. Diferenças no organismo.
Nutrição Avançada
Turnover proteico
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Nutrição Avançada
Turnover proteico
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Mecanismos que controlam síntese e quebra são distintos
Quebra tem sido ignorado:
10% redução Quebra aumenta 23% deposição Proteina
Nutrição Avançada
Degradação proteíca
Fatores determinantes:
-Dieta
-Programa alimentar
- Genética
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20/04/2013 Van Milgen et al, (2008)
Resposta da DP ao aporte de energia
Nutrição Avançada
20/04/2013 Sklan and Noy (2004)
Nutrição Avançada
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20/04/2013 Sklan and Noy (2004)
Nutrição Avançada
20/04/2013 Moehn et al. (2004)
Nutrição Avançada
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20/04/2013
0.030
0.050
0.070
0.090
0.110
0.130
0.150
0.170
0.190
0.210
0.230
0.27 0.32 0.36 0.41 0.46 0.51 0.56 0.61 0.66 0.71 0.76 0.81 0.86 0.91 0.96P
rote
in D
ep
osit
ion
(kg
/d)
% of lysine requirement level (Lys:NE, g/MJ)
0.090
0.120
0.150
0.180
0.210
0.240
0.270
0.300
0.330
0.360
0.390
0.420
0.450
0.27 0.32 0.36 0.41 0.46 0.51 0.56 0.61 0.66 0.71 0.76 0.81 0.86 0.91 0.96
Lip
id D
ep
os
itio
n (
kg
/d)
% of lysine requirement level (Lys:NE, g/MJ)