Metabolismo de aminoácidos de proteínas. Profa Dra Mônica Santos de Freitas

Transcrição

1 Metabolismo de aminoácidos de proteínas Profa Dra Mônica Santos de Freitas

2 Introdução As proteínas são a segunda maior fonte de estocagem de energia no corpo; O maior estoque de proteínas no corpo esta localizado nos músculos esqueléticos (cerca de 40% do peso corporal); Existe uma continua rotatividade de proteína, que representa pela menos 20% da energia consumida; 2

3 Concentrações de aminoácidos intra e extra celular em humanos O músculo apresenta alta concentração de alanina, aspartato, glutamato, leucina, serina e valina. O maior de todos é o glutamato que chega a cerca de 20mmol/L; Os menores são metionina, triptofano e tirosina; A concentração intracelular de todos os aminoácidos livres é cerca de 15 vezes maior que a encontrada no plasma; O conteúdo total de nitrogênio no corpo é cerca de 24g/kg de massa corporal; Os aminoácidos livres compreendem apenas 1% do total de aminoácidos encontrados no corpo, sendo 99% presentes nas proteínas; 3

4 Concentrações de aminoácidos intra e extra celular em humanos 4

5 Fontes de aminoácidos Alimento- A media de injestão de proteínas em países desenvolvidos é por volta de 90g por dia. Durante a digestão as proteínas são hidrolisadas para dar origem a aminoácidos, os quais serão absorvidos pelos enterócitos no pequeno intestino, e então entrar na corrente sanguínea; Pequeno intestino e Pâncreas- Cerca de 70g de proteínas entram no lumen do intestino todos os dias provenientes das secreções de células na forma de enzimas digestivas e mucus, bem como da descamação do epitélial; Proteínas Endôgenas- A rotatividade de proteínas envolve a hidrolise de proteínas celulares, que consequentemente liberam aminoácidos livres no compartimento intracelular; Bacterial e de outros microorganismos- Esses são mais comuns no colon. Os microorganismos quando são combatidos no organismos, sofrem o processo de degradação, e consequente liberação de aminoácidos no lumen; 5

6 Sumário da injestão, perda e rotatividade de proteínas 6

7 Rotatividade de proteínas A rotatividade de proteínas em adultos é por volta de 4 a 5g por kg de massa corporal, que seria equivalente a 350g para um adulto de 70kg. Quantidade superior ao que geralmente é consumido da alimentação; A taxa de rotatividade varia muito com o tipo da natureza da proteína, tecidos e condições em que ela se encontra; Proteínas no fígado (ex. enzimas) são repostas em fração de poucas horas ou dias, enquanto que as proteínas estruturais são estáveis por meses (colágeno, proteínas contráteis); Proteínas contrateis podem ser degradadas rapidamente em algumas condições; 7

8 Condições em que ocorre metabolismo de aminoácidos Durante a síntese e degradação de proteínas celulares; Quando a dieta é muito rica em proteínas e a necessidade do organismo é inferior a injerida; Durante jejum intenso ou diabetes mellitus descontrolado, quando carboidratos não estão disponíveis ou não são propriamente utilizados. Assim, proteínas celulares são utilizadas como combustível; 8

9 Rotatividade de proteínas Porque deveria ocorre esta rotatividade? Porque a taxa de rotatividade deveria ser variável? Qual o processo responsável pela degradação de proteína intracelular? Como é controlado? 9

10 Rotatividade de proteínas Porque deveria ocorre esta rotatividade? Proteínas podem sofrer desnaturação; podem ocorrer erros na síntese de proteínas; erros póstradução; falha no correto enovelamento; ou mesmo danos causados por radicais livres; A rotatividade ajuda na manutenção das concentrações de aminoácidos livres dentro da célula e no sangue. Isso é extremamente importante para a síntese de proteínas essências, peptídeos (hormônios) e alguns pequenos compostos contendo nitrogênio que participam no metabolismo; 10

11 Rotatividade de proteínas Porque a taxa de rotatividade deveria deveria ser variada? A rotatividade pode ser considerada como uma forma de ciclar substrato, em larga escala, promovendo a regulação de proteínas específicas; A rotatividade de enzimas envolvidas no controle do metabolismo estão entre os maiores, pois a sua concentração bem como atividade são pontos chaves na regulação do metabolismo; A taxa de rotatividade de proteínas geralmente é proporcional a taxa de consumo de energia; 11

12 Rotatividade de proteínas Quais os processos responsáveis pela degradação de proteína intracelular? O sistema lisossomal-autofágico; O sistema ubiquitina-proteossoma; O sistema calpaína-calpastatina; A utilização de cada sistema irá variar de tecido para tecido, bem como de proteína para proteína; Embora a hidrólise da ligação peptídica não envolva consumo de ATP, os inúmeros processos envolvidos na degradação da proteína requer um consumo considerável de energia. Rotatividade de proteínas consome cerca de 20% da energia do metabolismo basal; 12

13 Rotatividade de proteínas Quais os processos responsáveis pela degradação de proteína intracelular? Pouco é sabido sobre o processo de degradação de proteínas; 13

14 Requerimento de proteínas e aminoácidos Proteína na dieta é extremamente importante Qual a quantidade mínima necessária para a saúde? A perda diária de proteína é de 0.34g por kg de massa corporal. Cerca de 24g para um indivíduo de 70kg. A quantidade indicada para um adulto jovem é de 0.8g por kg por dia. 14

15 Aminoácidos essenciais e não essenciais Todos aminoácidos são essenciais do ponto de vista que uma proteína somente poderá ser formada se todos os aminoácidos necessários para sua síntese estiverem dentro da célula; Estudos mostraram que alguns aminoácidos são essenciais para a manutenção do balanço de nitrogênio e crescimento, enquanto outros aminoácidos não são. Assim, poderíamos dividir os aminoácidos em essenciais e não essenciais; Bioquimicamente falando, aminoácidos essenciais são aqueles que a sua biosíntese não é possível nas células; Nutricionalmente falando, alimentos indispensáveis são aqueles que não podem ser retirados da dieta sem afetar o balanço de nitrogênio; 15

16 Aminoácidos essenciais e não essenciais 16

17 Aminoácidos essenciais 17

18 síntese DE AMINOÁCIDOS NÃO ESSENCIAIS 18

19 Aminoácidos condicionalmente essenciais Alguns aminoácidos em condições especiais passam a ser essenciais; A taxa de síntese de alguns aminoácidos são indispensáveis pode não ser satisfatória quando a demanda aumenta, como por exemplo em casos de trauma severo, cirurgia, durante sepsis; Aminoácidos condicionalmente essenciais: Glutamina, cisteina e provavelmente glicina e arginina; O problema com a tirosina e cisteína é que eles são sintetizados a partir da fenilalanina e metionina, respectivamente. Se os precursores, que são aminoácidos essenciais estiverem escassos, tirosina e cisteína tornam-se condicionalmente essenciais. 19

20 Destino dos aminoácidos Síntese de novas proteínas para o crescimento e reparo. A taxa de síntese de proteínas é extremamente importante para a taxa total de metabolismo de aminoácidos. Alta taxa de síntese concentração de aminoácidos livres taxa de catabolismo Síntese de compostos contendo nitrogênio; Catabolismo. Eventualmente, pode originar amônia e compostos contendo carbono. Os esqueletos carbônicos são usados para síntese de glicose e triacilglicerídeos ou pode ser completamente oxidado a CO2; 20

21 Destino dos aminoácidos 21

22 transporte DE AMINOÁCIDOS DENTRO DA CÉLULA O metabolismo de aminoácidos ocorre dentro da célula; A concentração intracelular de aminoácidos é muito maior dentro da célula do que fora da célula. Sendo assim, a entrada de aminoácidos na célula é um processo que requer energia. Para isso, é utilizado bomba de sódio e potássio; Existem 10 transportadores de aminoácidos; As propriedades dos transportadores são diferentes em diferentes tecidos; 22

23 Princípios gerais no metabolismo de aminoácidos 23

24 Princípios gerais no metabolismo de aminoácidos Fígado, pequeno intestino, músculo e rim participam do metabolismo de aminoácidos Como os aminoácidos podem ser catabolizados? Pelo caminho de catabolismo específico; Pela conversão à outros aminoácidos, os quais em seguida são catabolizados; Pela combinação de transaminação mais deaminação; 24

25 Deaminação O maior objetivo do catabolismo de aminoácidos é a remoção do grupo a- NH2, o qual resulta na formação de amônia e posteriormente em uréia. aminoácido + X oxácido + NH3 + XH2 recebedor de hidrogênio (são flavina nucleotídeos ou adenina nicotinamida nucleotídeos) oxácido para a Alanina é o piruvato 25

26 Reações que utilizam receptores de eletrons Oxidação de D-aminoácidos catalizada pela D aminoácido oxidase; Oxidação da prolina calizada pela prolina oxidase; A desidrogenação do glutamato catalizado pela glutamato desidrogenase; 26

27 catabolismo DE grupos AMINOS EM FÍGADO DE VERTEBADOS 27

28 catabolismo DE grupos AMINOS Extremamente tóxico para humanos. A base molecular da toxicidade é desconhecida. A fase final da intoxicação envolve quadro de comatose por edema cerebral e aumento da pressão cranial. 28

29 Ciclo da uréia 29