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Metabolismo de aminoácidos I
Bioquímica para Enfermagem – Bloco IIIProf. Olavo Amaral
Junho de 2010
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Lipídeos
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Aminoácidos
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Dito isso...
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Dito isso...- Continuaremos falando sobre os mesmos temas...
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Revisando...- O que são aminoácidos?
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Revisando...- O que são aminoácidos?Moléculas com grupamento amina, grupamento carboxila e cadeia lateral.
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Revisando...- O que diferencia um aminoácido do outro?
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Cadeias laterais
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Revisando...- Cadeia lateral dos aminoácidos determina a estrutura dos mesmos e das proteínas formadas.
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Revisando...- Para que servem aminoácidos?
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Funções- Todos os aminoácidos vão para a síntese protéica?
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Aminoácidos proteinogênicos- Não!- Apenas 20 AAs formam proteínas nos seres humanos
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Funções- Além da síntese protéica, aminoácidos possuem outras funções?
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Funções2. Funções específicas- Alguns aminoácidos possuem funções importantes além da síntese protéica.
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Funções2. Funções específicas- Alguns aminoácidos não são incorporados em proteínas, mas cumprem funções específicas.
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Funções3. Metabolização- Aminoácidos podem ser usados para fazer outras coisas.
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Metabolização- O que podemos fazer com aminoácidos?
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Metabolização- O que podemos fazer com aminoácidos?
Glicose
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Metabolização- O que podemos fazer com aminoácidos?
Lipídeos
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Metabolização- O que podemos fazer com aminoácidos?
Outros
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Aminas biogênicas- Derivados de aminoácidos com funções importantes
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Origem dos aminoácidos- De onde vem os aminoácidos?
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Origem dos aminoácidos
Síntese endógenaDieta
- De onde vem os aminoácidos?
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Origem dos aminoácidos
Síntese endógenaDieta
- De onde vem os aminoácidos?Nem todos!
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Aminoácidos essenciais- Aminoácidos não sintetizados pelo ser humano.- Alguns aminoácidos podem ser essenciais em condições específicas (e.g. desenvolvimento).
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Aminoácidos na dieta- Proteínas da dieta são degradadas por enzimas no estômago e intestino.
Pepsina
Tripsina
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Aminoácidos na dieta- Enzimas proteolíticas são secretadas como zimogênios ativados por clivagem para prevenirem autodigestão.
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Aminoácidos na dieta- Absorvidos pelo intestino como aminoácidos e secretados na corrente sanguínea.
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Destino dos aminoácidos- Para onde vão os aminoácidos?
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Destino dos aminoácidos- Para onde vão os aminoácidos?
Tecidos em geral
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Destino dos aminoácidos- Ao contrário dos carboidratos e lipídeos, não existe uma “reserva” de aminoácidos.
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Destino dos aminoácidos- Ao contrário dos carboidratos e lipídeos, não existe uma “reserva” de aminoácidos.- Se não houver demanda, vão formar outras coisas.
=
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Destino dos aminoácidos- Por outro lado, por vezes vamos ter que mobilizar essa “reserva”, mesmo que ela não seja uma reserva.
=
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A pergunta que fica...- Como formar outros compostos (glicose/lipídeos) a partir de proteínas e aminoácidos?
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Metabolismo dos aminoácidos- Se as reservas forem endógenas, qual o primeiro passo?
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Degradação de proteínas- Proteínas são degradadas naturalmente, com velocidades diferentes.
Ornitina descarboxilase: meia-vida de aproximadamente 11 minutos.
Proteínas de ritmo circadiano: degradadas ao longo de um dia.
Hemoglobina: Meia-vida = a da hemácia (meses).
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Degradação de proteínas- A ubiquitinação é uma das maneiras de marcar proteínas para degradação.
Sistema ubiquitina-proteassomo
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Degradação de proteínas- O lisossomo pode degradar proteínas endocitadas, ou mesmo pedaços da célula (autofagia).
H+ Lysosome
ATP ADP + Pi
Vacuolar ATPase
low internal
pH
Lumen contains
hydrolytic enzymes.
autophagosome autophagic vacuole
(lysosome)
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Degradação de proteínas- A degradação protéica pode assim gerar aminoácidos.
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OK, temos aminoácidos- Como vamos transformar aminoácidos em outros compostos?
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OK, temos aminoácidos- Como vamos transformar aminoácidos em outros compostos?
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OK, temos aminoácidos- Remover o grupo amina é o primeiro passo!
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Metabolismo de aminoácidos- Com a perda do grupo amina, o restante dos aminoácidos pode entrar em vias metabólicas que já estudamos!
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- Com a perda do grupo amina, o restante dos aminoácidos pode entrar em vias metabólicas que já estudamos!
Metabolismo de aminoácidos
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- Todos os 20 aminoácidos, após perderem o grupo amino (e eventualmente serem metabolizados mais um pouco), são capazes de entrar no ciclo de Krebs!
Metabolismo de aminoácidos
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- Aminoácidos glicogênicos: formam compostos capazes de formar glicose (piruvato e intermediários do ciclo).
Metabolismo de aminoácidos
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- Aminoácidos cetogênicos: formam acetil-CoA, que não é capaz de formar glicose.
Metabolismo de aminoácidos
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- Em excesso na dieta, todos os aminoácidos podem acabar se transformando em ácidos graxos.
Metabolismo de aminoácidos
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- No jejum, glicogênicos formarão glicose, e cetogênicos formarão corpos cetônicos.
Metabolismo de aminoácidos
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Metabolismo de aminoácidos- Como tirar o grupo amina dos aminoácidos?
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Desaminação oxidativa- NH3 é removido do glutamato pela glutamato desidrogenase, formando -cetoglutarato e gerando um NADH a partir de NAD+.
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Transaminação- NH3 é removido de outros aminoácidos e transferido ao -cetoglutarato, formando glutamato.
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Transaminação + deaminação- As duas reações em conjunto possibilitam a remoção do grupo amina dos outros aminoácidos.
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Transaminação + deaminação- As duas reações em conjunto possibilitam a remoção do grupo amina dos outros aminoácidos.
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Desaminação oxidativa- Onde isso ocorre?
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Desaminação oxidativa- Onde isso ocorre?
Fígado
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Desaminação oxidativa- Por que no fígado?
Fígado
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Metabolismo da amônia- Amônia (NH3) ou sua forma ionizada, o amônio (NH4
+) são tóxicos para o organismo e precisam ser transformados em uma forma não-tóxica.
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Metabolismo da amônia- Em que podemos converter a amônia?
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Metabolismo da amônia- A uréia é uma maneira não tóxica de carregar o nitrogênio para excreção nos rins.
Uréia
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Mas...- Converter amônia em uréia não é tão simples!
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Ciclo da uréia
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Ciclo da uréia1. Início: NH4
+ e HCO3-
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Ciclo da uréia1. NH4
+ é conjugado ao HCO3
-, consumindo ATP e formando carbamoil-fosfato.
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Ciclo da uréia2. Carbamoil-fosfato se liga à ornitina formando citrulina.
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Ciclo da uréia3. Citrulina se liga ao aspartato (um aminoácido), formando argininosuccinato.
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Ciclo da uréia- Aspartato é um aminoácido formado a partir da transaminação do oxaloacetato.- Traz o segundo NH3 da molécula de uréia.
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Ciclo da uréia4. Argininosuccinato é clivado em fumarato e arginina.
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Ciclo da uréia5. Arginina forma uréia e ornitina, reiniciando o ciclo.
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Ciclo da uréia- Em resumo, a partir de amônia, HCO3 e aspartato, vamos formar fumarato e uréia, com a ornitina funcionando como um intermediário.
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Ciclo da uréia e Ciclo de Krebs- Ambos os ciclos estão intimamente ligados por seus intermediários.
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Regulação do ciclo- Como é regulado o ciclo da uréia?
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Regulação do cicloCurto prazo:- Todas as enzimas aumentam sua atividade a partir do aumento da concentração de substrato.- Carbamoil-fosfato sintetase é ativada por N-acetil-glutamato (acetil-CoA + glutamato), cuja síntese é ativada por arginina.
N-acetilglutamato
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Regulação do cicloLongo prazo:- A concentração das enzimas regula a velocidade do ciclo.- Aumento da ingestão de proteína e/ou jejum prolongado aumentam a síntese de todas as enzimas!
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OK, mas e agora...- O que acontece com a uréia?
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Excreção do nitrogênio- Uréia é excretada na urina, carregando o nitrogênio para fora do corpo?
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Excreção do nitrogênio- Esta é a única maneira de excretar o nitrogênio?
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Excreção do nitrogênio- Creatinina é produzida a partir do metabolismo da creatina-fosfato no músculo e também carrega nitrogênio para excreção.
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Excreção do nitrogênio- Amônia produzida localmente no rim pode ser excretada como diretamente como maneira de excretar prótons.
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Com isso...- Níveis sanguíneos de uréia e creatinina podem ser usados como indicadores de função renal!
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Mas...- Onde isso tudo está acontecendo?
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Mas...- Onde isso tudo está acontecendo?
Fígado
Rim
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Mas...- Ciclo da uréia ocorre no fígado, mas catabolismo de proteínas ocorre em diversos tecidos
NH3
NH3
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Logo...- NH3 tem de ser transportado para o fígado para se transformar em uréia e ser eliminado!
NH3
NH3
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Mas...- NH3 é tóxico!
NH3
NH3
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Mas...- Como resolver esse problema?
NH3
NH3
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Transporte de nitrogênio- Colocando o NH3 em um aminoácido!
NH3
NH3
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Transporte de nitrogênio- Alguns aminoácidos são responsáveis por trazer o nitrogênio dos tecidos para o fígado.
NH3
NH3
![Page 91: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/91.jpg)
Transporte de nitrogênio- A glutamina é formada a partir de glutamato e NH3.
![Page 92: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/92.jpg)
Transporte de nitrogênio- Glutamina leva o nitrogênio até o fígado, rim e intestino, gerando NH3 que será convertido em uréia (no fígado) ou excretado diretamente (no rim).
![Page 93: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/93.jpg)
Transporte de nitrogênio- No rim, quebra de glutamina, com excreção de NH3 e regeneração de bicarbonato, é uma maneira de manter o equilíbrio ácido-básico!
![Page 94: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/94.jpg)
Transporte de nitrogênio- O músculo forma alanina a partir de piruvato como forma de levar NH3 ao fígado.
![Page 95: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/95.jpg)
Transporte de nitrogênio- O fígado transforma alanina em piruvato, excretando o NH3 como uréia. Já o piruvato é transformado em glicose, que pode ser exportada novamente aos tecidos.
![Page 96: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/96.jpg)
Ciclo da alanina-glicose
![Page 97: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/97.jpg)
Em resumo...Fígado capta NH3...
![Page 98: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/98.jpg)
Em resumo...Fígado capta NH3...... do excesso de proteínas da dieta.
![Page 99: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/99.jpg)
Em resumo...Fígado capta NH3...... do excesso de proteínas da dieta.... da glutamina que vem dos tecidos.
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Em resumo...Fígado capta NH3...... do excesso de proteínas da dieta.... da glutamina que vem dos tecidos.... da alanina que vem do músculo.
![Page 101: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/101.jpg)
Em resumo...Fígado capta NH3...... do excesso de proteínas da dieta.... da glutamina que vem dos tecidos.... da alanina que vem do músculo.E excreta o nitrogênio em forma de uréia!
![Page 102: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/102.jpg)
OK, mas...- Como vamos usar a cadeia carbonada dos aminoácidos (-cetoácidos) para fazer outros compostos?
Glicose
Lipídeos
![Page 103: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/103.jpg)
Calma...- Ainda temos mais uma aula!
Glicose
Lipídeos
![Page 104: Metabolismo de aminoácidos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081422/5706384a1a28abb8238f4e10/html5/thumbnails/104.jpg)
Calma...- Por ora, vamos para o estudo dirigido...