Instituto Superior de Ciências de Saúde do Norte Licenciatura em Bioquímica
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- Maria das Neves Patrícia Galvão Lisboa
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1 Instituto Superior de Ciências de Saúde do Norte Licenciatura em Bioquímica Trabalho realizado por: Ana Catarina Faria dos Santos Assinatura: Data de entrega do trabalho: 07/01/2008 1
2 Sumário Com este trabalho pretende-se conhecer melhor a doença do escorbuto. O escorbuto está relacionado com uma síntese defeituosa de colágenio associada com deficiência de vitamina C. O escorbuto caracteriza-se por hemorragias subcutâneas e em outros locais, fraqueza muscular gengivas sensíveis, edemaciadas esanguinolentas, osteoporose, dificuldade de cicratização das feridas e anemia. A função imune pode estar compreendida em casos de deficiência branda de vitamina C. Conhecida como uma substância muito versátil, esta vitamina que foi uma vez a cura para o escorbuto, tem um papel muito mais amplo: ela participa na formação e manutenção do colágenio no organismo humano, substância que dá sustentação aos músculos, pele, dentes e ossos; ajuda na cicatrização de feridas; actua no sistema imunológico; ajuda no transporte e absorção de ferro no organismo e contribui para a fixação do cálcio nos ossos. 2
3 Índice Índice Introdução Colagénio.4 - Caracterização..4 - Estrutura.5 - Biossíntese 6 - Importância Biomédica 7 Vitamina C Forma estrutural Actividade biológica.8 - Efeitos da Vitamina C na dieta humana 9 Escorbuto Descoberta para a causa do escorbuto Doença Mortal.11 - Sintomas.. 12 Conclusão..13 Bibliografia
4 Doença do escorbuto ISCN-Cespu Introdução Colagénio Caracterização O colagénio é uma proteína fibrosa, é também a proteína mais abundante no organismo humano, constituindo mais de 25% da massa proteica total no Homem. Existem pelo menos 19 tipos diferentes de colagénio produzidos a partir de 30 cadeias polipeptídicas diferentes (cada uma codificada por um gene diferente). Apesar de algumas destas estarem presentes em pequenas quantidades, elas podem desempenhar funções muito importantes na determinação de características físicas de determinados tecidos. Em adição a este facto, existe um número de proteínas que são classificadas como sendo nao-colagenio mas que possuem domínios iguais ao colagénio nas suas estruturas (a C1q, componente do sistema complementar; proteínas do sistema pulmonar SP-A e SP-D), estas proteínas são referidas como noncollagen collagens. Outras proteínas fibrosas importantes são a queratina e miosina. Estas proteínas representam a fonte primária da coesão estrutural das células (citoesqueleto) e tecidos. A força e flexibilidade que estas proteínas dão ás células observa-se ao nível da pele, isto devido a ligações que o colagénio estabelece com as fibras de queratina. Por outro lado, o caso dos dentes e ossos é suportado apenas por uma rede de fibras de colagénio que se dispõem de uma forma que se assemelham ao ferro que existe numa parede de cimento. O colagénio está também presente em tecidos como os ligamentos e os tendões. A grande capacidade que as fibras de colagénio têm de elasticidade e de resistência mecânica é em grande parte devido ao facto de as proteínas serem alongadas que são caracterizadas por serem sequências de aminoácidos repetidas e uma estrutura secundária regular. Tutorial 8
5 Figura 1 Imagens representativas do colagénio. Estrutura O colagénio como já foi dito tem uma composição invulgar, aproximadamente um terço dos aminoácidos que o constituem são glicina (Gly), 10% de prolina (Pro), e 10% de hidroxiprolina (Hyp). Os 2 últimos aminoácidos só são produzidos durante a biossíntese de colagénio como resultado da modificação pós-traducional. O tripleto Gly-X-Y é constantemente repetido na sequência do colagénio com a posição X a ser ocupada na maioria das vezes por Pró e a posição Y por Hyp. A razão para isto é que o colagénio é a maioria das vezes apresentado em tripla hélice construída por 3 hélices de colagénio individuais. Nas triplas hélices todos os terceiros resíduos ficam voltados para o interior da molécula o que, por razões estruturais só deixa espaço para resíduos de glicina (Gly). O colagénio forma uma tripla hélice única A molécula de tropocolagénio possui 3 fibras, cada uma contem 1000 aminoácidos, ligados numa conformação única. As 3 fibras polipeptídicas rodam para a esquerda umas sobre as outras, daí que seja uma tripla hélice única. Uma tripla hélice de colagénio tem 3.3 resíduos por cada, os grupos de cada polipéptido juntam-se tão perto uns dos outros que o único aminoácido que se adequa a este local é a glicina. É por isso que cada 3 aminoácidos na molécula de colagénio aparece um resíduo de glicina. As triplas hélices de 5
6 colagénio são estabilizadas por pontes de hidrogénio entre resíduos de cadeias diferentes. Os grupos hidroxil da hidroxiprolina também participam nesta ligação entre cadeias. Uma estabilidade é assegurada por ligações covalentes formadas entre resíduos modificados ambos com e entre as cadeias polipeptídicas. Figura 2 Imagem que representa a tripla hélice de colagénio. Biossíntese O Colagénio é sintetizado como um grande percursor Inicialmente é sintetizado como um polipéptido percursor, procolagénio. Muitos resíduos de lisina e prolina do procolagénio são hidroxilados pela prolil hidroxilase e lisil hidroxilase, enzimas que requerem acido ascórbico (vitamina C). As hidroxilações fornecem uma maior estabilidade à proteína madura, devido às ligações de hidrogénio que são possíveis. Em adição a este facto, as enzimas glucosil e galactosil tranferases adicionam glucosil e galactosil aos grupos hidroxilo. A porção central do polipéptido associa-se a outras moléculas para formar a tripla hélice tão característica. Este processo é acompanhado pela remoção, por proteólises, das extremidades globulares (amina e carboxilica). 6
7 Inportância biomédica As células dos mamíferos estão localizadas em tecidos e são rodeadas por uma matriz extracelular complexa. Esta matriz contém proteínas de 3 tipos, fundamentalmente: estruturais, proteínas especializadas e proteoglicanos. A matriz extracelular está ligada a muitas doenças, participa no desenvolvimento de estados inflamatórios e também no desenvolvimento das células tumorais. 7
8 Doença do escorbuto ISCN-Cespu Vitamina C- Ácido ascórbico O ácido ascórbico ou vitamina C (C 6 H 8 O 6, ascorbato, quando na forma ionizada) é uma molécula necessária a reacções de hidroxilação (síntese normal de colagénio necessário á cicatrização para formação do tecido conjuntivo e ao remodelamento ósseo colagénio da matriz óssea). Além disso é um poderoso antioxidante, sendo usado para transformar os radicais livres de oxigénio em formas inertes. É também usado na síntese de algumas moléculas que servem como hormonas ou neurotransmissores. É um agente redutor, protector das reservas de folato, permite a síntese de ácidos biliares, está provavelmente envolvido com a esteroidogénese. Fórmula estrutural O ácido ascórbico é um sólido cristalino de cor branca, inodoro, hidrossolúvel e pouco solúvel em solventes orgânicos. O ácido ascórbico presente em frutas e legumes é destruído por temperaturas altas por um período prolongado. Também sofre oxidação irreversível, perdendo a sua actividade biológica, em alimentos frescos guardados por longos períodos. 3 Figura 3 Forma estrutural da vitamina C Tutorial 8
9 Escorbuto ISCN-CESPU Actividade biológica Aos valores de ph normalmente encontrados no meio intracelular, o ácido ascórbico encontra-se predominantemente na sua forma ionizada, o ascorbato. Uma das actividades mais importantes do ascorbato no organismo humano é na hidroxilação de resíduos de prolina no colagénio. O colagénio, uma proteína estrutural fundamental, necessita de ter determinados resíduos de prolina na forma hidroxiprolina para manter uma estrutura tridimensional correcta. A hidroxilação é feita pela enzima prolil-4-hidroxilase; o ascorbato não intervém directamente nesta hidroxilação, pelo que é assumido que é necessário para reduzir o iões Fe 3+ que participa na catálise enzimática (nesta, o ião passa do estado Fe 2+ para Fe 3+, sendo necessário o seu restabelecimento para novo ciclo catalítico). Efeitos da vitamina C na dieta humana Tem os seguintes efeitos no organismo em doses moderadas: Favorece a formação dos dentes e ossos; Ajuda a resistir às doenças. Previne gripes, fraqueza muscular e infecções. Este ponto é disputado, havendo estudos que não mostram qualquer efeito de doses aumentadas. Contudo ajuda sem dúvida em doentes já com escorbuto. Ajuda o sistema imunológico e a respiração celular, estimula as glândulas supra-renais e protege os vasos sanguíneos. A vitamina C é importante para o funcionamento adequado das células brancas do sangue. É eficaz contra doenças infecciosas e um importante suplemento no caso de câncer. A carência desta vitamina provoca a avitaminose designada por escorbuto. Tutorial 9
10 Escorbuto ISCN-CESPU Escorbuto O escorbuto é uma doença causada pela falta de vitamina C na dieta alimentar. Como o corpo humano não pode sintetizar vitamina C, é fundamental que ela seja incorporada por meio da ingestão diária de alimentos ricos nessa vitamina, como frutas e verduras, para evitar a sua deficiência e, consequentemente, o surgimento dos sintomas do escorbuto. No entanto, antes da identificação da vitamina C e de sua importância para o organismo, o escorbuto era considerada uma enfermidade epidêmica em algumas regiões da Europa. Descoberta para a causa do escorbuto Antes do século 20 os médicos acreditavam que as causas desta doença eram de natureza infecciosa, pois afectavam muitas pessoas de uma mesma comunidade, como por exemplo os marinheiros de navios que se encontravam por muito tempo no mar. Os tratamentos, portanto, eram totalmente inadequados e não curavam ninguém. A partir do século 18, entretanto, demonstrou-se que a suplementação alimentar com frutas cítricas (laranjas e limões, por exemplo), evitava o escorbuto. Assim os cientistas do século 20, utilizando a metodologia recémdesenvolvida da bioquímica e da nutrição experimental, determinaram que esse poder curativo dos alimentos poderia ser devido a substâncias químicas que estavam presentes em alguns deles. Em 1906, o bioquímico inglês Frederick Gowland Hopkins demonstrou a existência desses factores acessórios nos alimentos. Em 1912, depois de várias pesquisas, os pesquisadores propuseram a "hipótese da deficiência de vitaminas", ou seja, que várias doenças poderiam ser causadas pela falta de uma quantidade mínima dessas substâncias. Posteriormente, já em 1928, o genial cientista húngaro Albert Szent- Gyorgyi ( ) descobriu e isolou o factor anti-escorbuto nesses alimentos, que foi denominada de vitamina C, ou ácido ascórbico. Tutorial 10
11 Escorbuto ISCN-CESPU A vitamina C é um poderoso antioxidante e pode ter efeitos significativos contra os processos de envelhecimento celular. Continua sendo adicionada artificialmente a muitos alimentos, cremes para a pele, etc. Doença Mortal As hipovitaminoses, como são conhecidas as doenças causadas pela falta de vitaminas, são pragas conhecidas há muito tempo pelo homem. O escorbuto talvez tenha sido a primeira dessas doenças que começaram a matar intensamente devido à deficiência de alimentação. Mas foi provavelmente o início dos Grandes Descobrimentos que aumentou muito sua incidência, pois a vitamina C era totalmente ausente na alimentação. Sintomas O escorbuto é uma doença que tem como primeiros sintomas hemorragias nas gengivas, inchaço, apodrecendo com mau hálito, levando a uma queda dos dentes todos, dores nas articulações, feridas que não cicatrizam e pouca segurança na fixação dos dentes, a anemia e, gradualmente a morte. Os sintomas eram causados pela falta da acção da vitamina C, que é importantíssima para o corpo porque ela é um cofactor da enzima prolilhidrolixase, que faz a hidroxilação do aminoácido prolina nas cadeias alfa de colágenio. Essa hidroxilação é tão importante porque aumenta o número de ligações de hidrogénio na molécula e dá maior rigidez ao colágenio, que é a principal proteína estrutural do corpo. Hoje em dia, o escorbuto ocorre com relativa raridade. Para evitar o escorbuto, é considerada suficiente a ingestão diária de mg de vitamina C, mas para um funcionamento fisiológico óptimo são necessárias quantidades muito superiores.. Tutorial 11
12 Escorbuto ISCN-CESPU Figura 4 Sangramento gengival. Figura 5 inflamações na língua. Figura 5 Manchas na pele. Tutorial 12
13 Escorbuto ISCN-CESPU Conclusão Com este trabalho podemos conhecer melhor o que é o escorbuto, uma das doenças consideradas misteriosas, antes do século 20. O mais importante é que a descoberta destas doenças, muitas delas mortais, eram na realidade simples hipovitaminoses, podendo ser definitivamente curadas pela ingestão de alimentos adequados. Uma vez que a maioria dos animais sintetiza a vitamina, os seres humanos dependem da sua ingestão para sobreviver. Podemos constatar através do trabalho, que a vitamina C e o colagénio estão inteiramente ligados ás causas desta doença. Concluindo assim que o escorbuto afecta a estrutura do colagénio devido á deficiência nas proli e lisil hidroxilases que necessitam de ácido ascórbico como cofactor, não sendo considerada assim uma doença genética. Tutorial 13
14 Doença do escorbuto ISCN-Cespu Bibliografia C.S.Luís, Entender a Bioquímica, 2º edição, Escolar Editora; B.John, D.Marek, Bioquímica Médica, 1ºedição brasileira, ABBA editora; Tutorial 8
15 Escorbuto ISCN-CESPU Tutorial 15
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