Setembro - 2013 - Câmpus de Jaboticabal · Reciclagem de aminoácidos – incorporação de N, mas...
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Me. Aylan Kener Meneghine
Doutorando em Microbiologia Agropecuária
Setembro - 2013
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O ciclo de energia nos seres vivos...
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Como ocorre a produção de ATP pela oxidação dos
diferentes compostos?
A oxidação da glicose, ácidos graxos e aminoácidos originam
acetil-CoA e liberam elétrons na forma de NADH + H+
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A acetil-CoA que entra no TCA juntamente com o esqueleto
carbônico de outros aminoácidos também liberam elétrons em
transportadores de elétrons.
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Proteínas não são estocadas ou armazenadas!
Macromolécula mais abundante nas células;
Grande variedade (tamanho e função);
Pequenos peptídeos a grandes cadeias com PM alto;
Diversidade funcional (enzimas, estruturais, defesa,
transportadores, sinais, hormônios, etc)
As proteínas são constituídas de
subunidades monoméricas simples
AMINOÁCIDOS (aa)
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Regulação qualidade – proteínas sintetizadas com erros;
Regulação atividade – meia vida de segundos a dias
dependendo da função (Hb é ativa por 110dias);
Reciclagem de aminoácidos – incorporação de N, mas
moléculas dos seres vivos gasta energia e portanto suas
formas biologicamente ativas devem ser aproveitadas;
Fonte de energia metabólica – degradação do esqueleto
carbônico gera intermediários do TCA.
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Proteínas: fonte importante de energia metabólica
(depende do organismo e da situação metabólica)
Carnívoros após alimentação 90% energia metabólica
vem da oxidação dos aminoácidos (jejum/alimentado,
normal/disfunção).
Microrganismos normalmente retiram aminoácidos do
meio para oxidá-los (meio rico/deficiente), quando falta N
o carbono em excesso é estocado (polihidroxibutirato).
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Vegetais raramente oxidam aminoácidos para
obtenção de energia. Através da fotossíntese convertem
CO2 e H2O em carboidratos, que são usados quase
exclusivamente como fonte de energia.
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O catabolismo dos aminoácidos ocorre nas
plantas, mas em geral, ele é destinado à produção
de metabólitos para outras vias biossintéticas.
As quantidades dos diferentes aminoácidos nos tecidos
vegetais são cuidadosamente reguladas suficientes para
satisfazer as necessidades de biossíntese de proteínas de
ácidos nucléicos e de umas poucas outras moléculas
necessárias para o crescimento.
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Degradação oxidativa de aminoácidos em animais
– 3 circunstâncias metabólicas diferentes –
Durante a síntese e a degradação normais das
proteínas celulares;
Dieta rica em proteínas aminoácidos em excesso
catabolizados;
Durante jejum severo ou diabetes melito
(carboidratos inacessíveis) proteínas hidrolisadas
e aminoácidos empregados como combustível.
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Aminoácidos perdem o grupo amino formam α-
cetoácidos oxidação H2O e CO2.
Esqueletos carbônicos dos aminoácidos 3 ou 4
átomos de C, que são convertidos em glicose
Modelo geral da estrutura dos
aminoácidos
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IMPORTANTE: cada via
degradativa possui um passo
específico, no qual o grupo
α-amino é separado do
esqueleto carbônico e
desviado para uma via
especializada para o
metabolismo desse grupo.
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Grupamentos amino: usados síntese de outros aminoácidos (transaminação), transportados para outros tecidos ou excretados
(animais)
Como os aminoácidos não são estocados, eles podem…
Esqueleto carbônico transformados em intermediários do TCA – energia ou
síntese de outros compostos
Síntese de novas proteínas
Oxidação – energia ou síntese outras moléculas
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Des/carbamilações
Transferência de grupo
amino
Transferência de
Carbono
Piridoxal fosfato
(vitamina B6)
Biotina (CO2)
Tetrahidrofolato (-C)
Adenosilmetina (-CH3)
Cofatores envolvidos (grupos prostéticos)
Transaminações
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TRANSAMINAÇÃO
(transaminases ou aminotransferases)
Ácido carboxílico Aminoácido
Aminoácido Ácido
carboxílico
Mesmo mecanismo de ação e mesmo grupo prostético!
Piridoxal fosfato (PLP) forma de coenzima da Piridoxina
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PIRIDOXINA (Vitamina B6)
Derivado fosforilado da vitamina B6
Carreador de grupos amino no sitio ativo das aminotransferases
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Características
Reações reversíveis, G0’ = 0 kJ/mol
Nome enzima– doador NH3 + aminotransferase
Ocorrem no citoplasma
Cetoglutarato L-Alanina
L-Glutamato
Piruvato
Alanina
aminotransferase CH3 CH3
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DES/CARBAMILAÇÃO
Reações importantes tanto na oxidação como na síntese
de aminoácidos
3 cofatores importantes:
Biotina
Tetrahidrofolato – THF
Adenosilmetionina – adoMet
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BIOTINA
Transfere C em seu maior
estado de oxidação - CO2
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Forma predominante do CO2 em pH 7
CO2 ativado
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TETRAHIDROFOLATO - THF
Mamíferos sintetizam o anel pteridina mas não conseguem
conjugá-lo às outras unidades
THF obtido dieta (vegetais) ou pelos microrganismos do
tubo digestivo
Transporta grupos com carbono
Transporte feito por ligações com o N5 ou N10
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Cofator transfere grupos metil, metileno, formil,
formimil,etc
Transferência de
metil (-CH3) pelo
THF – potencial de
transferência baixo
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Transferência de metil (-CH3) adoMet ou
S-Adenosil metionina
S torna o grupo
metil mais reativo
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As vias de degradação do esqueleto carbônico
dos aminoácidos originam moléculas envolvidas
nas vias glicolíticas e TCA.
Podem originar:
Outros aminoácidos e moléculas importantes para o
metabolismo celular
ATP
Glicose (neoglicogênese)
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1 – Seis aminoácidos são
degradados parcial ou
totalmente a piruvato
Treonina e Triptofano (+ acetil CoA)
Glicina, Serina, Cisteina, Alanina
2 - Parte do esqueleto de C de
seis aminoácidos formam
acetil-CoA (acetoacetato)
Triptofano (+ piruvato)
Lisina e Leucina
Isoleucina (+succinil CoA)
Fenilalanina e Tirosina (+ fumarato)
3 - Cinco aminoácidos são
convertidos em glutamato
que em seguida forma o -
cetoglutarato
Arginina, Histidina, Prolina
Glutamato, Glutamina
4 - Quatro aminoácidos
são convertidos em
succinil-CoA
Metionina, Valina
Treonina (ou piruvato)
Isoleucina (+ acetil CoA)
5 – Dois aminoácidos são
transformados em
oxalacetato
Asparagina e Aspartato
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Convertidos em
glicose e glicogênio
Podem liberar corpos cetônicos pela conversão do
acetoacetil-CoA em acetona e hidróxido butirato
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Grupos amino
(NH3)
Não empregados na síntese de novos aa ou outros
compostos nitrogenados
Formam uréia.
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Maioria das espécies aquáticas (peixes ósseos, por ex)
excretam o N do grupo NH3 como amônia
AMONIOTÉLICOS
Na maioria dos animais terrestres, o N do grupo NH3 é
excretado na forma de uréia.
UREOTÉLICOS
Pássaros e répteis excretam o N do amino como ácido
úrico.
URICOTÉLICOS
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Início: interior da mitocôndria do fígado
3 passos subsequentes: citosol
Primeiro grupo amino derivado da amônia (originada da
matriz mitocondrial).
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CO2
(Ciclo de Krebs)
2 ATP
Carbamil fosfato sintetase I
(enzima regulatória)
Doador ativado do
grupo carbamil
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Recebe grupo carbamil
Ornitina papel semelhante ao oxaloacetato no TCA
recebe material a cada volta do ciclo
Ornitina transcarbamilase
(enzima do processo)
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Gerado na mitocôndria por
transaminação, e transportado
para o citosol.
Argininosuccinato sintetase
Consome ATP
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Argininossuccinato liase
TCA
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Arginase (enzima citosólica) hidrólise
Transportada
ao interior da
mitocôndria
para iniciar
nova volta no
ciclo
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2 ATP 1 Carbamil fosfato
1 ATP síntese de argininossuccinase
Última reação ATP clivado liberação AMP e Pi, que
pode ser hidrolisado e formar 2 Pi
Conversão líquida do oxaloacetato em fumarato (via
aspartato), regeneração do oxaloacetato produz NADH na
reação catalisada pela malato desidrogenase.
Cada molécula de NADH pode gerar até 2,5 ATPs durante
a respiração mitocondrial, reduzindo o custo global