UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS ENGENHARIA DE PESCA DISCIPLINA: BIOQUÍMICA AMINOÁCIDOS II SÍNTESE

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Mateus Kléber Pinho Campelo
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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS ENGENHARIA DE PESCA DISCIPLINA: BIOQUÍMICA AMINOÁCIDOS II SÍNTESE Dra. Talita Espósito

2 BIOSSINTESE DE AA amônia + H 3 N COO - C H Esqueleto carbônico NH 4 + R COO - aminoácidos C H R N 2 Intermediários da via glicolítica Intermediários do ciclo do ácido cítrico Intermediários da via das pentoses

3 O NITROGÊNIO DOS AA ORIGINA-SE DA ATMOSFERA

4 SÍNTESE DE AMINOÁCIDOS O processo de síntese proteica requer que estejam presentes na célula, simultaneamente, TODOS os 20 aa. Esta condição é crítica: - Nenhuma célula dispõe de reservas de aa - Nem todos os aa que podem ser sintetizados pelo organismo humano O organismo humano só sintetiza 11 dos 20 aminoácidos contituintes da proteínas AA ESSENCIAIS FENILALANINA HISTIDINA ISOLEUCINA LEUCINA LISINA METIONINA TREONINA TRIPTOFANO VALINA AA NÃO-ESSENCIAIS ALANINA ARGININA ASPARAGINA ASPARTTO CISTEINA* GLUTAMATO GLUTAMINA GLICINA PROLINA SERINA TIROSINA* * Sintetizados a partir de aa essenciais

5 SÍNTESE DE AMINOÁCIDOS GLUTAMATO E GLUTAMINA SÃO OS DOADORES DE NITROGÊNIO PARA A SÍNTESE DE AA Nos seres vivos capazes de sintetizar todos os 20 aa plantas e muitas bactérias a amônia resultante da fixação de N é utilizada, inicialmente para a síntese de glutamato e glutamina, que constitutem as mais importantes incorporações diretas de N, a partir de NH 4+, como grupamentos de aa. Glutamato e Glutamina fornecem o N para a produção dos demais aa Nos mamíferos, a síntese dos aa não-essenciais também é feita a custa do N de Glutamato e Glutamina

6 SÍNTESE DE AMINOÁCIDOS: GLUTAMATO E GLUTAMINA Regulação alostérica da glutamina sintetase: - Ponto de controle da entrada para o N - Regulada por 8 moduladores alostéricos negativos

7 BIOSSINTESE DE AA Os esqueletos carbônicos dos aminoácidos vêm de intermediários da glicólise, via das pentoses-fosfato e do ciclo de Krebs: FAMÍLIAS BIOSSINTETICAS DE AA, AGRUPADOS PELOS PRECURSORES METABÓLICOS

9 NH α-cetoglutarato Glu Glu Gln Gln Pro 2 Oxalacetato Glu Asp Asn 3 Piruvato Ala 5 Glu 4 3-Fosfoglicerato Ser PEP + Eritrose 4-Fosfato Glu Ala Gly Cys

1. ALANINA ne, ISOLEUCINA e, VALINA e E LEUCINA e A isoleucina é geralmente considerada um membro da família do aspartato, já que na maioria das plantas e bactérias, 4 dos 6 carbonos são derivados do

10 1. ALANINA ne, ISOLEUCINA e, VALINA e E LEUCINA e A isoleucina é geralmente considerada um membro da família do aspartato, já que na maioria das plantas e bactérias, 4 dos 6 carbonos são derivados do aspartato e apenas dois do piruvato. Entretanto, como 4 das 5 enzimas da via biossintética também estão envolvidas na síntese da valina, a isoleucina é mais apropriadamente considerada um aminoácido da família do piruvato. A alanina é formada pela transaminação, com o glutamato como doador do grupo amino e o piruvato como aceptor (ciclo glicose-alanina amplamente utilizado pelo músculo). A síntese de leucina envolve uma elongação da cadeia carbônica do a-isovalerato, resultando em a-cetoisocaproato, um passo semelhante ao que ocorre na sintese de lisina em fungos.

2. SERINA ne, GLICINA ne e CISTEÍNA ne O desvio do 3-P-glicerato para a síntese dos aminoácidos da família da serina é importante não apenas para produção destes aminoácidos e sua incorporação em

11 2. SERINA ne, GLICINA ne e CISTEÍNA ne O desvio do 3-P-glicerato para a síntese dos aminoácidos da família da serina é importante não apenas para produção destes aminoácidos e sua incorporação em proteínas, mas também pela grande variedade de funções desempenhadas por estes aminoácidos. Por exemplo: a conversão de serina a glicina produz unidades de um carbono que podem ser utilizadas nas biossíntese de outras moléculas (como timina e metionina), assim como para repor o grupo perdido pela metionina em muitas reações de metilação (onde atua como doadora). Os carbonos da glicina contribuem para a formação de purinas, heme-compostos, glutationina, cisteína e até produtos de detoxificação em animais. Enquanto são necessárias três enzimas para a conversão de 3-P-D-glicerato a serina, a conversão desta a glicina envolve um único mas complexo passo. Já a biossíntese de cisteína envolve a transferência de grupos sulfidril à serina ativada. Também o triptofano pode ser considerado desta família uma vez que a serina pode ser incorporada na síntese deste aminoácido (assim como na síntese de fosfolipídios).

12 3. FENILALANINA e E TIROSINA ne Estes aminoácidos, juntamente com o triptofano, compõem a família dos aminoácidos aromáticos. Estes compartilham uma via comum para formação do anel benzeno, via esta também importante na formação do núcleo aromático nos precursores das vitaminas E e K, ácido fólico, ubiquinona e outros. O ponto de desmembramento é o corismato, um núcleo ciclohexadieno préaromático. A via para a fenilalanina e tirosina ainda permanece comum até a síntese do prefenato.

4. HISTIDINA e RIBOSE 5-FOSFATO A via de síntese da histidina em todas as plantas e bactérias envolve a transferência dos átomos N-1 e C-2 da adenina do ATP à molécula de PRPP

13 4. HISTIDINA e RIBOSE 5-FOSFATO A via de síntese da histidina em todas as plantas e bactérias envolve a transferência dos átomos N-1 e C-2 da adenina do ATP à molécula de PRPP (fosfo-ribosil-pirofosfato), o que se inicia com uma reação de condensação. Após uma série de reações, o resíduo da molécula de ATP é liberado como um intermediário da via biossintética dos nucleotídeos de purina, onde é então reciclado.

5. GLUTAMATO ne, GLUTAMINA ne, PROLINA ne e ARGININA ne A formação de glutamato e glutamina a partir de a- cetoglutarato envolve apenas os processos de transaminação, responsáveis pelo transporte de

14 5. GLUTAMATO ne, GLUTAMINA ne, PROLINA ne e ARGININA ne A formação de glutamato e glutamina a partir de a- cetoglutarato envolve apenas os processos de transaminação, responsáveis pelo transporte de grupos amino no organismo para reaproveitamento ou excreção, e bem descritos na degradação de aminoácidos. A amidação do glutamato a glutamina é um processo muito bem regulado, sendo a glutamina sintase uma enzima chave no controle das necessidades da célula por compostos nitrogenados. O a-cetoglutarato pode ainda sofrer amidação direta a partir de amônia, mas isto se trata de uma exceção na natureza e não ocorre nos animais superiores. A conversão de glutamato a prolina se dá por três enzimas. Ocorre nesta ordem: ativação e redução do grupo carboxila, ciclização espontânea e outra redução. A biossíntese de arginina utiliza algumas reações do Ciclo da Uréia. Também neste caso há ativação e redução do grupo carboxila do glutamato, passando posteriormente de orinitina a arginina pelas vias do Ciclo da Uréia. Assim como estes aminoácidos, também há uma possibilidade de síntese de lisina a partir de a-cetoglutarato, mas apenas em fungos.

15 6. ASPARTATO ne, LISINA e, TREONINA e E METIONINA e Reação de transaminação onde o glutamato é o doador do grupamento amino. Para a conversão deste a lisina, metionina e treonina, uma redução do grupo b-carboxila é necessária, sendo o aspartato-b-semialdeído um intermediário comum na síntese dos três. Para a lisina, a via de síntese em bactérias e plantas é diferente daquela que ocorre em fungos. Para a síntese de metionina além do caminho descrito, há a possibilidade de uma via mais curta, com a síntese de homocisteína diretamente a partir de O- acilhomoserina (pulando, portanto, dois passos).embora a metionina seja o fim desta via e então utilizada na síntese de proteínas, há um outro intermediário importante sintetizado a partir deste aminoácido: S- adenosilmetionina, que serve como doador de grupos metil em muitas reações e até do controle da via de síntese da metionina em muitos organismos. Para a transformação de treonina a partir de homoserina, o grupo hidroxila precisa ser transferido da posição γ à β, o que ocorre indiretamente.

16 AMINOÁCIDOS COMO PRECURSORES DE OUTRAS MOLÉCULAS Porfirinas e Bilirubinas Creatina e Fosfocreatina Glutationa Substâncias de Plantas Drogas Antibacterianas Neurotransmissores Hormônios Vasodilatador

17 Porfirinas e Bilirubinas Degradação da porfirina produz bilirubina (baço) A bilirubina é transportada até o fígado ligada a albumina No fígado é conjugada com ácido glicurônico e secretada na bile Bilirubina no sangue é prova de função hepática

18 Creatina e Fosfocreatina Fonte de Pi para síntese rápida de ATP Alta concentração nos músculos: 30 mm 2% da creatina muscular é convertida em fosfocreatina Creatinina é excretada nos rins: prova de função renal

19 Glutationa Glutationa é um tampão redox: mantem os grupos SH- de proteínas e o Fe do heme na forma reduzida; remove peróxidos tóxicos, etc

20 Substâncias de plantas Drogas Antibacterianas

21 Neurotransmissores Baixa produção de Dopamina: Doença de Parkinson Tratamento: L-Dopa Alta produção de Dopamina: Esquizofrenia

22 Neurotransmissores Descarboxilação do glutamato: GABA, um neurotransmissor inibitório Baixa produção: epilepsia Serotonina

23 Hormônios

24 Vasodilatador: Histamina Histamina é um potente vasodilatador. É liberado em respostas alérgicas Estimula a secreção ácida no estômago

25 OBJETIVOS DA AULA DE HOJE: Destacar a importância da glutamina e do glutamato na síntese dos aminoácidos e outros compostos aminados; Descrever a via glutamato/glutamina e sua regulação; Conhecer os precusores de aminoácidos das vias glicolíticas e das pentoses, bem como do ciclo de Krebs; Definir aminoácidos essenciais; e Conhecer alguns derivados de aminoácidos e sua importância biológica

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