Metabolismo de Aminoacidos UFLA 2015
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METABOLISMO DE AMINOCIDOS
Bioqumica - DQI
Profa Dra Luciana Lopes Silva Pereira
08/12/2015
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Metabolismo O metabolismo a soma de todas as transformaes qumicas que ocorrem nos
organismos vivos. So milhares de reaes bioqumicas catalisadas por enzimas.
Catabolismo. So os processos de
degradao das molculas orgnicas
nutrientes e dos constituintes celulares
que so convertidos em produtos mais
simples com a liberao de energia. As
vias catablicas so processos
exergnicos e oxidativos.
Anabolismo. So os processos
biossintticos, a partir de
molculas precursoras simples. As
vias anablicas geralmente so
processos endergnicos e redutivos
que necessitam de fornecimento de
energia.
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As funes bsicas do metabolismo celular so:
obteno e utilizao de energia
sntese de molculas estruturais e funcionais,
crescimento e desenvolvimento celular
remoo de produtos de excreo.
Metabolismo
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Catabolismo de Aminocidos
NH3+ H C
COOH
R
Aminocido
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Catabolismo dos Aminocidos SEQUNCIA DA AULA
Introduo: Estrutura geral dos aminocidos
Aminocidos:
Fontes
Destinos
Sntese
Catabolismo
Reaes gerais Grupo amino (Transaminao / Desaminao)
Grupo carboxila
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Grupos funcionais nas biomolculas Protenas: mais versteis
So polmeros de aminocidos
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Grupos Gerais das Protenas
PROTENAS
Estruturais Motoras
Hormonais
Enzimas
Transporte Anticorpos
Nucleoprotenas
Receptores
de Membrana
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Aminocidos
Livres
Protenas
endgenas
Protenas
da dieta
Fontes dos aminocidos (formas de obteno)
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At 100 aminocidos (10 kDa) peptdeo
Mais de 100 aminocidos protena
aminocido (monmero)
Protena (polmero)
NH3+ H C
COOH
R
Degradao de Protenas
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Digesto das protenas alimentares
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Anabolismo Catabolismo
Aminocidos
Livres
Protenas
endgenas
Protenas
da dieta
Metabolismo celular
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Destinos dos aminocidos no organismo
Sntese de protenas e peptdeos (anabolismo)
Ser oxidado (catabolismo):
Cadeia carbnica Gerar energia qumica para a clula
Grupo NH3+ Ser eliminado (excreta - uria)
Sntese de aminocidos
Sntese de compostos nitrogenados no-proticos: 1. Bases Nitrogenadas dos nucleotdeos (c. nuclicos e coenzimas: ATP, GTP, FADH, NADH )
2. Lipdios (fosfolipdios e glicolipdios)
3. Polissacardeos (glicosaminoglicanas)
4. Grupo Heme e estruturas similares na mioglobina, hemoglobina, citocromos, enzimas...
5. Aminas e seus derivados (epinefrina, histamina, carnitina, creatina, porfirina, tiroxina)
NH3+ H C
COOH
R
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Quantidade de N que entra versus Quantidade de N eliminado do organismo
Balano nitrogenado
Indivduo em equilbrio
N entra N sai em equilbrio
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Sntese de Aminocidos
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Aminocidos essenciais e no essenciais*
*para espcie humana
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Sntese de Aminocidos
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FENILCETONRIA (PKU) Erro inato do metabolismo de aminocidos
Caracterizada pela deficincia da uma enzima heptica fenilalanina hidroxilase (PAH).
Incidncia Mundial - 1:10.000 a 1:20.000 Em Minas Gerais - 1:21.800
Reao catalisada pela fenilalanina hidroxilase
Classificao:
Transitria: prematuridade, erro alimentar, desnutrio intratero, nveis de phe no
sangue normais at 6 meses de idade. Permanente: atividade enzimtica superior a 5%, maior tolerncia ao aminocido
Alta aos 6 anos. Fenilcetonria: leve e clssica; Deficincia de BH4.
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Fonte: Ncleo de Aes e Pesquisa em Apoio Diagnstico da Faculdade de Medicina da UFMG Belo Horizonte (MG). Fenilcetonria Tratamento e Acompanhamento Nutricional. Material elaborado pelas nutricionistas: Michelle Rosa de Andrade Alves, Rosngelis Del Lama Soares e Viviane de Cssia Kanufre .
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Fonte: Ncleo de Aes e Pesquisa em Apoio Diagnstico da Faculdade de Medicina da UFMG Belo Horizonte (MG). Fenilcetonria Tratamento e Acompanhamento Nutricional. Material elaborado pelas nutricionistas: Michelle Rosa de Andrade Alves, Rosngelis Del Lama Soares e Viviane de Cssia Kanufre .
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Triagem neonatal (Teste do Pezinho )
Suspeita diagnstica
Nveis sricos de phe 240 mol/L
Fonte: Ncleo de Aes e Pesquisa em Apoio Diagnstico da Faculdade de Medicina da UFMG Belo Horizonte (MG). Fenilcetonria Tratamento e Acompanhamento Nutricional. Material elaborado pelas nutricionistas: Michelle Rosa de Andrade Alves, Rosngelis Del Lama Soares e Viviane de Cssia Kanufre .
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TRATAMENTO: DIETTICO
Idade: Ideal at os 21 dias Nveis sanguneos: > 600 mol/L
Mantm nveis sanguneos de phe adequados evita leses ao Sistema Nervoso Central phe em excesso e seus catablitos, produzem efeito txico nas funes somticas e do SNC,
levando perda de capacidade intelectual.
Restrio severa de fenilalanina (phe) protenas naturais;
As protenas alimentares so muito ricas em phe utilizao de um substituto protico. Frmula especial: substituto protico (mistura de aminocidos): Produto importado; Alto custo; Uso contnuo; suplementado com tirosina, selnio, vitaminas e minerais.
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Fenilcetonria Teste no 5 dia de vida Criana deve estar alimentada por 48 horas; Permite o incio do tratamento precoce. A criana afetada normal ao nascer. (o
fgado materno protege o feto)
Quando detectada e tratada precocemente
evita o retardo mental.
Manifestao clnicas
Ocorrem dos 3 aos 6 meses de vida Vmitos; Eczema - Odor caracterstico; Microcefalia - Convulses; Hipertonia -Hiperatividade; Retardo do desenvolvimento ; Retardo do crescimento.
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Alimentos com alto teor de Fenilalanina
Carne (todos os tipos), leite e derivados, ovo, embutidos, farinhas de trigo, gros, soja e aspartame.
Alimentos com mdio teor de
Fenilalanina
Legumes, vegetais e frutas.
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Alimentos com baixo teor de Fenilalanina
Frutas: acerola, limo jabuticaba
Farinhas: polvilho, mandioca
Doces: acar,gelia de frutas, mel, sag, cremogema
Outros: refrigerantes, picol, balas, pirulito
Curso de nutrio:
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Somente curso de nutrio
Teor de phe em 100 g de alimento
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Somente curso de nutrio
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Somente curso de nutrio
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Catabolismo de Aminocidos
O conjunto dos aminocidos das protenas degradadas no igual ao
conjunto dos aminocidos necessrios para a sntese de protenas.
Sendo assim, os aminocidos excedentes e aqueles que esto sendo utilizados como combustvel requerem:
1.Remoo do grupo NH3 que pode resultar na sntese de intermedirios txicos para a clula;
2. E as 20 cadeias carbnicas resultantes so convertidas a compostos comuns do metabolismo de carboidratos e lipdios.
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1. Remoo do -amino grupo
2. Oxidao da cadeia carbnica
Catabolismo de Aminocidos
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Reaes envolvendo o grupo amino
(remoo)
O processo consiste de 02 passos:
1. Reao de Transaminao
2. Desaminao ou Deaminao
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NH3+
NH3+
Caractersticas:
* Sntese e degradao dos aminocidos
* H transaminases para atuarem na maioria dos aminocidos (exceto Lys, Thr e Pro )
* Coenzima: piridoxal fosfato
1. Transaminao
Aminotranferases ou transaminases
(mitocontria e citossol de vrios tecidos )
movem o grupo NH3+:
-cetoglutarato Glutamato
oxaloacetato Aspartato
Piruvato Alanina
NH3+
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Vit. B6
Transaminase
Transaminase
Reservatrio temporrio
O nome da enzima varia de acordo com
o aminocido que seu doador de grupo
amino:
1.ALT (alanina aminotransferase ou
alanina transaminase)
2.AST (aspartarto aminotransferase ou
aspartato transaminase)
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Caractersticas:
*Biossntese e degradao dos aminocidos
*Reao reversvel de eliminao do NH3+ dos
aminocidos fornece amnia.
* Reao:
Glutamato desidrogenase: mitocondrial, encontrada principalmente no
Amnia
* No se conhece outras desidrogenases anlogas para qualquer outro aminocido que no seja o Glutamato.
NH3+
on Amnio NH4+
H+
2. Desaminao ou Deaminao
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Resumo
1 Reservatrio
temporrio
2 Reservatrio
temporrio
on amnio
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Bicarbonato
(HCO3-)
PAPEL CENTRAL DO GLUTAMATO NO CATABOLISMO DE AMINOCIDOS
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txico para os tecidos, especialmente
para o Sistema Nervoso Central
A converso da maior parte do NH4+ em uria fundamental
para manter [NH4+ ] no sangue e nos tecidos.
Sintomas da intoxicao por amnia (o):
Tremor rtmico caracterstico
Vocalizao confusa
Viso turva
Coma
Morte
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Animais X Vegetais
Outra grande diferena entre plantas e animais na manipulao do nitrognio consiste na capacidade
das plantas de reciclar o amonaco ou o amnio. Os animais so incapazes de reciclar estes
produtos de degradao do metabolismo do nitrognio e, em consequncia, os compostos
nitrogenados so constantemente excretados na urina, fezes e suor. Embora ocorra alguma perda de
nitrognio nas folhas que caem das plantas, apenas pequenas quantidades dele so excretadas.
X
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Devido a toxidez da amnia, esta deve ser incorporada em
compostos no-txicos e permeveis as membranas, os
quais iro para o convertendo-a em URIA.
Principais formas de transporte: Glutamina e Alanina
Glutamato + NH4+ ATP Glutamina + ADP + Pi + H+
Local de produo
Transporte do on amnio para o fgado
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Uria a principal produto de excreo do
metabolismo nitrogenado de mamferos
terrestres.
Amnia Uria cido rico
Formao de Uria Ciclo da uria
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Ciclo responsvel pela detoxicao da
amnia
Local:
(rim e crebro)
Produto final :
URIA
CICLO DA URIA
composto apolar
no txico
difusvel atravs das
membranas
alta taxa de depurao
renal
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Quantidades catalticas de arginina, citrulina e ornitina, propiciavam a formao de uma
quantidade aprecivel de uria. Foi proposto ento um ciclo de reaes, que tinha por
finalidade promover a detoxicao da amnia: o Ciclo da Uria, Ciclo da ornitina-ureia ou
Ciclo de Krebs-Henseleit.
Tal ciclo opera em animais e em vegetais. Entretanto em plantas, devido presena da
urease, a sntese da uria no teria propsito e a funo do ciclo propiciar a sntese de
arginina.
CICLO DA URIA
Veg
eta
l
An
imal
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Removido o grupo NH3+, resta sua cadeia carbnica, na forma de -cetocido.
As 20 cadeias carbnicas so oxidadas por vias prprias que convergem
para a produo de alguns compostos:
PIRUVATO ACETIL-CoA intermedirios do CK
A partir deste ponto, o metabolismo da cadeia carbnica dos aminocidos se
confunde com o das cadeias carbnicas de carboidratos ou de cidos graxos.
oxaloacetato, -cetoglutarato, succinil-CoA e fumarato
Reaes envolvendo a
cadeia carbnica
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O destino final dos -cetocidos poder ser dependendo do
tecido e do estado fisiolgico :
1. Oxidao pelo ciclo de Krebs produo de ATP
2. Gliconeognese produo de Glicose
3. Converso a TAG armazenamento
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Asparagina Aspartato
Aspartato Fenilalanina Tirosina
Isoleucina Metionina Treonina Valina
Arginina Glutamato Glutamina Histidina Prolina
Alanina Cistena Glicina Serina Treonina Triptofano Acetoacetil-CoA
(acetoacetato)
Isoleucina Leucina Triptofano
Leucina Lisina Fenilalanina Triptofano Tirosina
Aminocidos Glicognicos Aminocidos Cetognicos
Destino da cadeia carbnica dos aminocidos
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Aminocidos em vegetais Os aminocidos so sintetizados nos vegetais em complexas vias metablicas
controladas por enzimas, substratos e pelos prprios aminocidos que so os
produtos finais. Alm dos vinte aminocidos que so comumente produzidos
e incorporados nas protenas, mais de trezentos tipos adicionais foram
identificados nos vegetais.
Arroz e feijo so, de fato, uma dupla inseparvel
devido riqueza de nutrientes. Aminocidos que um
no tem o outro possui, por exemplo. Esses alimentos
se complementam. Segundo a Embrapa, um prato de
arroz com feijo garante a absoro de mais de 80%
da sua protena.
Metionina
Lisina
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Sntese dos aminocidos em vegetais
Os aminocidos formam-se a partir de ons, amnio e cetocidos. Os cetocidos so
geralmente produtos da fragmentao dos acares. A figura abaixo mostra a reao
global pela qual um cetocido se combina ao amnio para formar um aminocido. O
principal aminocido formado desta maneira o cido glutmico. O cido glutmico o
principal transportador de nitrognio na planta.
Alm dos aminocidos produzidos pela aminao de
um cetocido, outros so formados por transaminao.
A transaminao a transferncia do grupamento amino
(-NH2) de um aminocido para um cetocido, formando
outro aminocido. As plantas, quer por aminao ou
transaminao so capazes de sintetizar todos os
aminocidos necessrios a partir do nitrognio
inorgnico. Os animais so capazes de sintetizar apenas
cerca de 11 dos 20 aminocidos necessrios, devendo
adquirir os outros por meio da alimentao.
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Reao global do metabolismo do N: transaminao, desaminao e ciclo da ureia.
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As plantas, quer por aminao ou transaminao so capazes de sintetizar todos os
aminocidos necessrios a partir do nitrognio inorgnico. Os animais so capazes de
sintetizar apenas 11 dos 20 aminocidos necessrios, devendo adquirir os outros por meio
da alimentao. Por conseguinte, o mundo animal depende totalmente do reino vegetal
para suas protenas, bem como para seus carboidratos.
Aminocidos em vegetais
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Reaes de Descarboxilao
Formao de aminas bioativas:
L-histidina histamina (estimula secreo gstrica)
Triptofano serotonina (neurotransmisor)
cido glutmico cido gama aminobutrico (GABA)
Cofator: piridoxal fosfato
(neurotransmisor)
Outras reaes
envolvendo o grupo
carboxila
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Histamina
Histidina (His, H)
His descarboxilase - Descarboxilao
-
Triptofano Trp descarboxilase
(neurotransmissor) -Hidroxilao
- Descarboxilao
Serotonina
cido glutmico
cido -amino butrico
GABA) Neurotransmissor inibitrio da transmisso pr-sinptica no SNC
Glu descarboxilase
- Descarboxilao
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Formao de unidades C1
Em algumas reaes celulares envolvendo aminocidos
formam-se grupos com 1 tomo de carbono.
Outras reaes
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Reaes de metilao
Principal doador de unidades de 1 carbono
Metionina + ATP S-adenosilmetionina + Pi + PPi
Receptores de unidades C1
Converter norepinefrina em epinefrina, creatinina, etc.
S-adenosilmetionina S-adenosil homocistena Homocistena
Metionina ativada
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Utilizao do nitrognio protico (amnia)
Sntese de creatina a partir dos aminocidos Gly, Arg e Met :
Sntese de outros aminocidos: glutamato (Glu) a partir do -
cetoglutarato
Sntese de glicosamina e purinas
Sntese da citrulina e das pirimidinas a partir Carbamoil fosfato
Arg + Gly Gliocociamina + S-adenosilMet Creatina
(ciclo da uria)
Base nitrogenada: Citosina, Timina e Uracila
Base nitrogenada: Adenina e Guanina
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Protenas da
dieta Aminocidos Protenas do
organismo
Componentes
especiais
Cetocidos
Amnia
Uria
Excreo
(urina)
Piruvato ou intermedirios
de Ciclo de Krebs Acetil-CoA
Corpos
cetnicos
CO2 e H2O
Glicose CO2 e H2O
Glicognio
Neurotransmissores
Catecolaminas
Componentes de membrana
HEME
Bases nucleotdicas
Viso Geral do Catabolismo dos Aminocidos
on Amnio
Lipdeos
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