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METABOLISMO DOS METABOLISMO DOS AMINOAMINOÁÁCIDOSCIDOS
Prof. Henning Ulrich
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CATABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS EM MAMÍFEROS
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CATABOLISMO DOS GRUPOS AMINO
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CATABOLISMO DOS GRUPOS AMINO
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PORÇÃO DO TRATO
DIGESTIVO HUMANO
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TRANSAMINAÇÕES CATALISADAS POR ENZIMAS
Em muitas reações das aminotransferases, o -cetoglutarato
é
o receptor do
grupo amino. O piridoxal
fosfato (PLP) é
o co-fator de todas as
aminotransferases
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Alanina
se torna
piruvato pela
transferência
do grupo
amina.
alanine -ketoglutarate pyruvate glutamate Aminotransferase (Transaminase)
COO
CH2
CH2
C
COO
O
CH3
HC
COO
NH3+
COO
CH2
CH2
HC
COO
NH3+
CH3
C
COO
O+ +
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•As transaminases
equilibram
os
grupos amina
entre os
-cetoácidos
disponíveis
•Isto
permite
a síntese
de aminoácidos
não essenciais
utilizando
grupos
aminas
de outros
aminoácidos
e esqueleto
de carbono
pré- existente
•Embora
os
N possam
ser utilizados
para formação
de novos
aminoácidos, N deve
ser
obtido
através
da
alimentação.
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AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS DEVEM SER OBTIDOS NA ALIMENTAÇÃO
• Isoleucina, leucina
e valina
• Lisina
• Treonina
• Triptofano
•
Fenilalanina
(tirosina
sintetizado
a partir
de fenilalanina)
• Metionina
(Cis
sintetizado
a partir
de Met.)
• Histidina
• Arginina
(essencial
para
crianças)
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Aminoácidos glicogênios:Degradados em precursores de glicose, como piruvato, a- cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato, oxalacetato.
Aminoácidos cetogênicos são degradados a acetil-CoA ou acetoacetato e são convertidos em ácidos graxos ou corpos cetônicos.
Aminoácidos cetogênicos:Lisina e leucina
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O grupo
prostético
da
transaminase
é
a piridoxal
fosfato
(PLP), um derivado
da
vitamina
B6
.
pyridoxal phosphate (PLP)
NH
CO
P
OO
O
OH
CH3
CH O
H2
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PIRIDOXAL FOSFATO, O GRUPO PROSTÉTICO
DAS AMINOTRANSFERASES
O piridoxal
fosfato (PLP) e a sua forma aminada, a piridoxamina
fosfato, são as coenzimas firmemente ligadas nas aminotransferases
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Piridoxal
fosfato, o grupo prostético das aminotransferases
O piridoxal
fosfato está
ligado à
enzima por interações não-
covalentes muito fortes e pela formação de uma base de Schiff, envolvendo um resíduo de lisina no sítio ativo
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Algumas transformações no carbono dos aminoácidos facilitadas pelo
piridoxal fosfato
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Transaminação
Racemização
Descarboxilação
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A reação catalisada pela glutamato desidrogenase
A glutamato
desidrogenase
do fígado de mamíferos tem a capacidade incomum
de poder empregar tanto o NAD+ como o NADP+ como co-fator. A glutamato
desidrogenase
dos vegetais e dos microrganismos são, em geral, específicas para
um ou para outro. A enzima dos mamíferos é
regulada alostericamente
por ADP
ou GTP.
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Amino acid -ketoglutarate NADH + NH4+
-keto acid glutamate NAD+ + H2O
Transaminase Glutamate Dehydrogenase
Assim, as transaminases convergem os grupo aminas de aminoácidos para glutamato, que, por sua vez é desaminado via glutamato desidrogenase, produzindo NH4
+.
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A glutamina transporta a amônia na
corrente sangüínea
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O CICLO DA GLICOSE-ALANINAA alanina funciona como um transportador
da amônia e do esqueleto carbônico do piruvato
desde o músculo até
o fígado. A
amônia é
excretada, e o piruvato
é
empregado na produção de glicose, a qual pode retornar ao músculo
Fígado: O ATP é
empregado na síntese da glicose (gliconeogênese) durante a recuperação
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Sentido da reaSentido da reaçção da ão da GlutamatoGlutamato desidrogenasedesidrogenase depende das depende das concentraconcentraçções dos componentes. ões dos componentes. ATP e GTP inibem a enzima e ADP e ATP e GTP inibem a enzima e ADP e GDP vão ativar. GDP vão ativar. Significa que em baixa de energia Significa que em baixa de energia tenho que aumentar a degradatenho que aumentar a degradaçção de ão de AaAa para obter esqueleto carbônico da para obter esqueleto carbônico da neoglicogêneseneoglicogênese
Assim, os N chegam ao fAssim, os N chegam ao fíígado gado como glutamina (glutamato) ou como glutamina (glutamato) ou como alanina (mcomo alanina (múúsculo). sculo).
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TREONINA E SERINA LIBERAM NHTREONINA E SERINA LIBERAM NH3 3 DIRETAMENTE COMO ION AMÔNIODIRETAMENTE COMO ION AMÔNIO
SerinaSerina serina desidratase PiruvatoPiruvato + NH+ NH 44 ++
TreoninaTreonina treonina desidratase
cetobutiratocetobutirato + NH+ NH 44 ++
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Outras etapas de desaminação de aminoácidos:1. Serina Desidratase:
serina
piruvato + NH4+
2. L- e D-aminoacidooxidases (Peroxisomais):
aminoácido + FAD + H2 O
-cetoacido + NH4+ + FADH2
FADH2 + O2
FAD + H2 O2
Catalase: 2 H2 O2
2 H2 O + O2
HO CH2HC COO
NH3+
C COO
OH2O NH4+
C COO
NH3+
H2C H3C
H2O
serine aminoacrylate pyruvate Serine Dehydratase
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O CICLO DA URÉIA E AS REAÇÕES QUE NELE INTRODUZEM OS
GRUPOS AMINO
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Ciclo da UréiaPass o Reagente Produto Catalisado por Localização
1 2ATP + HCO3- + NH4
+ carbamoil fosfato + 2ADP + Pi Carbamoil-fosfato-síntase mitocôndria
2 carbamoil fosfato + ornitina citrulina + Pi Ornitina transcarbamoilase (OTC) mitocôndria
3 citrulina + aspartato + ATP arginosuccinato + AMP + |PPi Argininosuccinato sintetase (ASS) citosol
4 arginosuccinato Arginina + fumarato Arginosuccinato liase (ASL) citosol
5 Arginina + H2 O ornitina + uréia Arginase 1 (ARG1) citosol
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A regulaA regulaçção primão primáária ocorre ao nria ocorre ao níível do controle da vel do controle da concentraconcentraçção de ão de NN--acetilglutamatoacetilglutamato o ativador o ativador alostalostééricorico para a para a carbamoilcarbamoil fosfatofosfato--sintasesintase II
Altas concentraAltas concentraçções de arginina estimulam a ões de arginina estimulam a NN-- acetilaacetilaççãoão do do glutamatoglutamato
As concentraAs concentraçções das enzimas envolvidas no ciclo ões das enzimas envolvidas no ciclo aumentam, em dietas ricas em proteaumentam, em dietas ricas em proteíínasnas
Regulação do ciclo de uréia
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Os ácidos graxos com número par de átomos de carbono na cadeia não podem ser fonte de carbono para a síntese líquida da glicose em animais e microrganismos
Os ácidos graxos são catabolizados
até
acetil-CoA, que entra no ciclo do
ácido cítrico, e, para cada dois carbonos são perdidos como CO2, dessa forma não há
produção líquida
de oxaloacetato
para suportar a
biossíntese
da glicose por meio dessa
via
Entranto, a oxidação dos ácidos graxos fornece grandes quantidades de energia na forma de NADH, ATP e GTP para gliconeogênese
Os aminoácidos que são degradados até
acetil-CoA
são também não-
glicogênicos
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INTERCONEXÕES ENTRE O CICLO DA URÉIA E O CICLO DO
ÁCIDO CÍTRICO
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•
As vias que se interconectam no alto da figura são chamadas de “bicicleta de krebs”
•
Quando o ciclo do ácido cítrico é
incluído, também se emprega o nome “triciclo de krebs”
•
O ciclo que une os ciclos da uréia e do ácido cítrico é
chamado de “desvio aspartato-argininossuccinato”
•
Essas vias unem efetivamente os destinos dos grupos amino
e dos esqueletos carbônicos dos aminoácidos
•
As interconexões são ainda mais elaboradas que o sugerido pelas setas
•
Por exemplo, algumas enzimas do ciclo do ácido cítrico, como a
malato
desidrogenase
e a fumarase, têm isoenzimas
citosólicas
e
mitocondrias•
O fumarato
produzido no citosol
–
pelo ciclo da uréia, biossíntese
de
purinas ou outros processos –
pode ser convertido em malato
e oxaloacetato
citosólicos, estes podem ser utilizados no próprio citosol
•
O oxaloacetato
é
o precursor da glicose e de alguns aminoácidos•
De forma alternativa, o malato
e o oxaloacetato
citosólicos
podem
ser transportados para a mitocôndria e utilizados no ciclo do ácido cítrico
•
O transporte do malato
para a mitocôndria é
bem conhecido e é parte da lançadeira malato-
aspartato
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ENTRADA DOS AMINOÁCIDOS PRIMÁRIOS NO CICLO DO ÁCIDO
CÍTRICO
Representa a principal via
catabólica
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As vias catabólicas da asparagina
e do
aspartato
Os dois aminoácidos são convertidos em oxaloacetato
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RESUMO•
Uma pequena fração da energia oxidativa, nos seres humanos, provém do catabolismo dos aminoácidos
•
Estes são derivados da hidrólise das proteínas celulares, da degradação das proteínas ingeridas na alimentação, ou da quebra das proteínas corporais, na falta de outras fontes de combustíveis durante o jejum ou do diabetes melito
não-
tratado•
Certo número de doenças humanas graves pode ser atribuído a defeitos genéticos, que envolvem enzimas específicas das vias de catabolismo dos aminoácidos
•
Dependendo de seus produtos finais de degradação, alguns aminoácidos podem ser convertidos em corpos cetônicos; alguns podem ser convertidos em glicose; alguns em ambos.
•
Essas vias metabólicas integram a degradação dos aminoácidos no metabolismo intermediário e podem ser críticas para a sobrevivência sob condições nas quais os
aminoácidos são uma fonte significativa de energia metabólica.