metabolismo de proteínas
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METABOLISMO DE PROTEÍNAS Hidrólise das proteínas da dieta e absorção dos aminoácidos livres Tripsina Quimiotripsina Carboxipeptidase Aminopeptidase As proteínas ingeridas na dieta são hidrolisadas por proteases digestivas (pepsina, tripsina, quimotripsina, etc.) até aminoácidos. Pool de aminoácidos em equilíbrio dinâmico com proteínas de tecidos Proteínas da dieta Síntese de: ~ 30 g / dia purinas pirimidinas neurotransmissores glucose Pool de amino ácidos Ureia (urina) ~ 300 g / dia Proteínas de tecidos Aminoácidos 1 Essenciais Não essenciais arginina1 fenilalanina histidina isoleucina leucina lisina metionina treonina triptofano valina alanina aspartato asparagina cisteína glutamato glutamina glicina prolina serina tirosina apenas durante períodos de crescimento rápido ou doença Biossíntese de aminoácidos não essenciais Os esqueletos carbonados vêem de intermediários da glicólise, da via das pentose-­fosfato ou do ciclo de Krebs Os aminoácidos glutamato e glutamina são sintetizados por assimilação de NH4+ D-­cetoglutarato glutamato desidrogenase NH4+ + NADPH H2O + NADP+ glutamato glutamina sintetase NH4+ + ATP ADP + Pi glutamina O glutamato é sintetizado a partir de NH4+ e D-­cetoglutarato pela enzima glutamato desidrogenase A glutamina é sintetizada a partir de NH4+ e glutamato pela enzima glutamina sintetase Os aminoácidos alanina e aspartato são sintetizados por reacções de transaminação ± transferência de um grupo amina de um aminoácido para um cetoácido D-­cetoglutarato glutamato piruvato D-­cetoglutarato glutamato oxaloacetato alanina alanina transaminase aspartato aspartato transaminase A asparagina é formada por aminação do aspartato Aspartato + NH4+ + ATP Asparagina + AMP + PPi + H+ A tirosina é sintetizada fenilalanina hidroxilase por hidroxilação da fenilalanina pela Fenilalanina + O2 + NADPH Tirosina + NADP+ + H2O NOTA: A tirosina é um a.a. essencial em pessoas com carência em fenilalanina hidroxilase (fenilcetonúria) acumulação de fenilactato e fenilpiruvato e deficiência de tirosina Degradação de aminoácidos Os aminoácidos que excedem as necessidades da síntese proteica não podem ser armazenadas (ao contrário dos ácidos gordos e glicose) e não são excretados O esqueleto carbónico é convertido em intermediários metabólicos. O grupo amina é utilizado para síntese de aminas biológicas e o excesso excretado sob a forma de ureia (em mamíferos). CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS 1) TRANSAMINAÇÃO 2) DESAMINAÇÃO OXIDATIVA 1) TRANSAMINAÇÃO Reacção de transferência de um grupo amina de um aminoácido para um cetoácido catalisada por transaminases ou aminotransferases Transaminases: Existem em elevada quantidade no músculo e no fígado actividade facilmente quantificada interesse clínico: concentração sérica proporcional ao grau de lesão do fígado (muito rico em transaminases) usadas para síntese / degradação de aminoácidos durante a degradação de aminoácidos, os grupos amino são transferidos para o D-­cetoglutarato Transaminação de aminoácidos PLP = piridoxal fosfato (derivado da vitamina B6): necessário para a actividade da enzima Exs: alanina transaminase alanina + D-­cetoglutarato piruvato + glutamato aspartato transaminase aspartato + D-­cetoglutarato oxaloacetato + glutamato Alanina transaminase ou alanina aminotransferase ± catalisa a transferência do grupo amina da alanina para o D-­cetoglutarato Aspartato transaminase ou aspartato aminotransferase ± catalisa a transferência do grupo amina do aspartato para o D-­cetoglutarato 2) DESAMINAÇÃO OXIDATIVA DO GLUTAMATO CICLO DA UREIA Local: mitocôndria Níveis energéticos baixos Glu desidrogenase fornece D-­KG para ciclo de Krebs Transaminação Desaminação oxidativa (mamíferos) Pássaros ± grupo amina excretado sob a forma de ácido úrico Peixes ± Grupo amina excretado sob a forma de ião amónio CICLO DA UREIA HEPATÓCITOS 2 reacções na mitocôndria 3 reacções no citosol Um átomo de N vem do ião amónio O outro átomo de N vem do aspartato Dieta rica em proteínas Jejum prolongado n UREIA Transporte de azoto inter-órgãos a seguir a proteólise muscular: A ureia é excretada pelos rins. A glutamina é transportada para o rim e aí por acção da glutaminase origina glutamato e amónia. O glutamato pode ser utilizado para gluconeogénese. RIM Provoca tremores Afecta fala/visão Provoca danos cerebrais irreversíveis Amónia é extremamente tóxica Toxicidade da amónia ± cérebro e SNC NADH D-­cetoglutarato Ï NH4+ NAD+ glutamato GDH Ï NH4+ Ð D-­cetoglutarato Ð ciclo de Krebs Ð NADH/NAD+ Ð ATP Ï glutamina glutamina danos (mec. desconhecido) Ðglutamato (Ð GABA -­ neurotransmissor) ÏNH4+ -­ Alteração do pH Ð ATP DEFEITOS ENZIMÁTICOS DO CICLO DA UREIA CAUSAM HIPERAMONÉMIA E PODEM PROVOCAR LESÕES CEREBRAIS Interrupção do ciclo da ureia provoca sintomas graves como atraso mental, coma e morte prematura Deficiência na enzima N-­acetilglutamato sintetase I também provoca os mesmos sintomas (p N-­acetilglutamato o activador da carbamoil fosfato sintetase) É verificada hiperamonémia e hiperaminoacidémia. O tratamento consiste numa dieta pobre em proteínas (mas contendo os aa essenciais) e suplementos do substrato em falta Deficiência em ornitina transcarbamoilase (deficiência mais comum, acumulação de ácido orótico) NH4+ HCO3-­ carbamoil fosfato ácido orótico pirimidinas ornitina citrulina Correlação de todos os defeitos enzimáticos do ciclo da ureia ¾A amónia acumula-­se no sangue ¾Intoxicação por amónia ¾Danos cerebrais, coma, morte: falta de ATP ¾Defeitos neurológicos: no cérebro a amónia combina-­se com o D-­cetoglutarato, o que leva à queda dos níveis de oxaloacetato e à paragem do ciclo de Krebs resultando em danos celulares irreversíveis ¾O glutamato formado combina-­se com a amónia levando à formação de glutamina e ao esgotamento do glutamato necessário à formação de GABA (neurotransmissor) Tratamento de doenças genéticas apresentando deficiências em enzimas do ciclo da ureia Limitar a ingestão de proteínas Dieta pobre em proteínas: Substituir com D-­ cetoácidos que são transaminados in vivo, refeições ligeiras frequentes Remover o excesso de amónia Utilização de antibióticos que actuam contra bactérias produtoras de amónia , administração de benzoato de sódio Reposição dos intermediários do ciclo em falta Suplemento de arginina ou citrulina OS ESQUELETOS CARBONADOS DOS 20 AMINOÁCIDOS SÃO DESVIADOS PARA 7 MOLÉCULAS: aminoácidos puramente cetogénicos: leucina, lisina aminoácidos cetogénicos e gluconeogénicos: isoleucina, fenilalanina, triptofano, tirosina aminoácidos puramente gluconeogénicos: restantes 14 aminoácidos CICLO DA ALANINA FFA Metabolismo de amino ácidos: estado alimentado excesso de aminoácidos ATP glicogénio ácidos gordos Metabolismo de amino ácidos: jejum cortisol + mobilização de amino ácidos dos músculos OS AMINOÁCIDOS SÃO PRECURSORES DE MUITAS BIOMOLÉCULAS (Para além de péptidos e proteínas, são precursores de biomoléculas como purinas, pirimidinas, esfingosina, histamina (vasodilatador), epinefrina (hormona), melanina, serotonina (neurotransmissor), acetilcolina (neurotransmissor), GABA (neurotransmissor), NAD+... EXS. glutamato J-­aminobutirato (GABA) CO2 triptofano serotonina CO2 LSD compete com serotonina tirosina hormonas da tiróide (T3/T4) histidina histamina CO2 Vasodilatador libertado na resposta alérgica glutamato + cisteína + glicina glicina + arginina serina glutationa Protege os eritrócitos de danos oxidativos creatina fosfocreatina acetilcolina Síntese de catecolaminas e melanina tirosina tirosina hidroxilase (BH4) tirosinase O2 H2 O DOPA dopamina dopamina hidroxilase (ascorbato) O2 H2O norepinefrina epinefrina melanina Metabolismo do heme Síntese do heme Hepatócitos (cit. P450, citocromos) células eritróides (hemoglobina) 85 % da síntese PORFIRIAS (congénitas ou adquiridas) Defeitos na biossíntese do heme (fígado ou células eritróides) Acumulação de porfirina e/ou precursores . * Porfirinas ou precursores são excretadas na urina e acumulam-­se na pele e/ou nos dentes: urina vermelha, depósitos nos dentes vermelho-­acastanhados, fotossensibilidade, úlceras , cicatrizes, aumento do crescimento capilar * Exposição à luz produção de espécies reactivas de oxigénio Degradação do heme Ferro é reciclado Eritrócitos: ~120 dias de vida São removidos da circulação e os seus componentes degradados A apoproteína é hidrolisada aos aminoácidos constituintes O grupo prostético heme é também degradado (verde) (amarelo-­alaranjado) A alteração da cor num hematoma degradação do heme (manifestação visível) Bilirrubina: Lipofílica Transportada para o fígado complexada com albumina Conjugada no fígado com glicoronato Derivados conjugados da bilirrubina secretados na bílis e degradados no intestino a urobilinogénio: Urobilinogénio é convertido em stercobilina, pigmento vermelho-­ acastanhado (maior pigmento das fezes) e a urobilina , pigmento amarelo (excretado na urina) Icterícia Quantidade excessiva de bilirrubina no sangue (insolúvel) Deposição Coloração de pele e olhos (amarelos) Comum em recém-­nascidos (têm deficiência numa enzima que degrada a bilirrubina ± tratamento com uma luz fluorescente que converte a bilirrubina em isómeros mais solúveis que são excretados) Provocada por degradação excessiva de eritrócitos, por disfunção hepática ou por obstrução biliar (medida da proporção conjugada/ não conjugada pode esclarecer a causa) Acumulação de bilirrubina pode provocar encefolopatia Doenças genéticas associadas ao metabolismo de a.a. Fenilalanina Tirosina homogentisato fumarato + acetoacetato 1 2 Fenilcetonúria deficiência em fenilalanina hidroxilase (1) sintomas neurológicos graves baixo QI Acumulação de fenilalanina n fenilcetoácidos Deficiência em tirosina pdopamina, pcatecolaminas, p melanina (hipopigmentação) Dieta: pfenilalanina, ingestão de tirosina Alcaptonúria deficiência em homogentisato oxidase (2) Acumulação de homogentisato, que é excretado na urina (fica escura devido à oxidação do homogentisato). O homogentisato deposita-­se nas cartilagens e e tecidos conjuntivos levando a danos nos ligamentos e a artrite. Albinismo Doença de Parkinson Deficiência em tirosinase Deficiência na síntese de dopaminas tirosina melanina tirosinase hipopigmentação susceptibilidade tirosina L-­DOPA Tirosina hidroxilase Dopamina queimaduras solares cancro de pele Tratamento ± L-­DOPA Dieta rica em proteínas ou uma situação de jejum n UREIA. PORQUÊ? Doenças hepáticas podem provocar hiperamonémia. Sabem porquê? 1± Uma alta concentração de ião amónia pode levar a uma diminuição da taxa de síntese de ATP mitocondrial. a) Justifique. b) De onde provêm estes iões e qual o seu destino em condições normais? 2.Piruvato e alanina são componentes de um ciclo que envolve: a) gluconeogénese hepática e renal b) gluconeogénese hepática e transporte do azoto muscular para o fígado sob a forma de alanina c) transporte de alanina para o músculo para fornecer piruvato d) produção de alanina para uso na síntese proteica na maioria dos tecidos periféricos 3-­ Uma criança do sexo masculino nasceu após uma gravidez normal, mas depois de nascer não se desenvolveu normalmente. Aos 10 anos, ele era incapaz de se alimentar sozinho, apenas pronunciava algumas palavras, e tinha movimentos involuntários de membros. O seu QI era 65. Ele tinha olhos e pele claros, e o seu cabelo era branco em alguns locais. Essa criança provavelmente sofre de _____________, uma doença caracterizada por uma deficiência na enzima _________________, responsável pela conversão de _______________ em tirosina. A tirosina é um aminoácido precursor de _______________, o que justifica a falta de pigmentação da pele e dos olhos, e de _____________, o que justifica o aparecimento do atraso mental na criança. Se o problema tivesse sido diagnosticado à nascença, poder-­se-­ia ter optado pelo uso de uma dieta pobre em __________ e suplementada com _____________, de modo a assegurar um desenvolvimento normal. 4-­ O grupo heme é um grupo prostético existente em proteínas como ____________, _____________ ou _____________. Tem na sua composição um átomo de _________ que permite a ligação ao oxigénio, quando se encontra no estado ___________ (reduzido/oxidado). A degradação do grupo heme origina produtos pigmentados como ____________ e _______________. As células/tecidos que apresentam maior taxa de síntese do gupo heme são ____________ e ____________. 5. As transaminases transformam aminoácidos em: a) ácidos gordos b) D-­cetoácidos c) ácido úrico d) ureia e) amoníaco 6. V/F O D-­cetoglutarato pode ser produzido a partir de um aminoácido por acção de uma transaminase os grupos amina entram no ciclo da ureia são provenientes do ião amónio e do oxaloacetato Na conversão do grupo amina de varios aminoácidos em ureia ocorre transaminação e desaminação oxidativa Um paciente encontra-­se em balaço negativo de azoto sempre que a quantidade de azoto excretada na urina, fezes e suor é menor do que a quantidade de azoto ingerida A proteína muscular é uma fonte possível de glucose. Um indivíduo com doença hepática apresenta acumulação de amónia no sangue 7-­ A proteínas ingeridas em excesso: a) São eliminadas já que não existe reserva de proteína ao contrário do que acontece para os hidratos de carbono e lípidos. b) São armazenadas numa reserva de proteínas tal como acontece para os hidratos de carbono e lípidos. c) São convertidos sempre em proteína activa ( ex: proteína muscular, enzimas, hormonas...) mesmo que em excesso. d) Nenhuma das opções está correcta-­
