Biossintese de aminoacidos

5/10/2018 Biossintese de aminoacidos - slidepdf.com

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Centro Universitário de Belo Horizonte/UNIBH - Curso de NutriçãoProfessora: Rosemary Rodrigues Silva

2o período Disciplina: Bioquímica

Biossíntese de Aminoácidos

A biossíntese de aminoácidos e nucleotídeos é muito menos usada que a biossíntese decarboidratos ou lipídios.Ciclo do nitrogênio: apesar de haver muito N2 na atmosfera, apenas um pequeno número deespécies vivas pode converter o nitrogênio atmosférico em formas químicas úteis para osorganismos. O N biologicamente disponível é recuperado e reempregado.As plantas leguminosas possuem um relacionamento simbiótico com as bactérias fixadoras de

N em suas raízes. As bactérias fixam a amônia (NH4+), formando glutamato e glutamina.

Biossíntese de Aa: todos os Aas são derivados de intermediários da glicólise, do CAC ou da

via das pentoses fosfato. O N entra nestas vias através do glutamato ou da glutamina.Bactérias e vegetais podem sintetizar todos os 20 Aas. Os mamíferos conseguem sintetizar uns 10, que são produzidos pelas vias mais simples (Aas não essenciais). Os Aas essenciais

precisam ser obrigatoriamente obtidos na dieta.

Moléculas derivadas de aminoácidos:a) Porfirina: derivada de glicina e possui grande importância para hemoproteínas(hemoglobina, citocromo, etc).- Porfiria: defeitos genéticos na via biossintética (enzimas) pode levar a acúmulos deintermediários nos eritrócitos, no sangue e no fígado. Um dos tipos de porfiria causainsuficiência dos grupos heme e os pacientes ficam anêmicos, pálidos, fogem da luz do sol

(hipersensibilidade) e demonstram propensão para beber sangue. Estes sintomas podem ter originado a lenda dos vampiros. Outro tipo de porfiria causa distúrbios neurológicos e decomportamento intermitentes.

b) Bilirrubina: quando os eritrócitos morrem no baço, o grupo heme da hemoglobina édegradado para liberar ferro livre e a bilirrubina. Esta bilirrubina se liga à albumina do soro eé transportada para o fígado, onde é transformada em pigmento biliar que é hidrossolúvel e

pode ser excretado com a bile no intestino delgado.- Icterícia: quando o fígado está danificado ou com bloqueio na passagem da secreção

biliar, a bilirrubina extravasa para o sangue e a pessoa fica com pele e olhos amarelos. Isto éusado como diagnóstico de doenças hepáticas: dosar bilirrubina no sangue.

c) Creatina-fosfato: importante reservatório de energia no músculo esquelético. É derivadade glicina e arginina.d) Glutationa: presente em todas as células e funciona como um tampão de oxirredução/antioxidante.e) Substâncias vegetais: fenilalanina, tirosina e triptofano são usados para fazer lignina,taninos (vinho), alcalóides (morfina), etc.f) Aminas biológicas: muitos neurotransmissores são aminas, como dopamina, norepinefrinae epinefrina (catecolaminas). As catecolaminas são derivadas da tirosina.- Doença de Parkinson: pouca produção de dopamina.- Esquizofrenia: superprodução de dopamina.- GABA (aminobutirato): neurotransmissor inibidor. Pouca produção causa epilepsia. É

derivado do glutamato.- Serotonina: neurotransmissor derivado do triptofano.

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- Histamina: vasodilatador derivado da histidina. Relacionada com resposta alérgica.Metabolismo de Nucleotídeos

Nucleotídeos: precursores de DNA e RNA; ATP e GTP que são transportadores de energiaquímica; componentes do NAD e FAD; coenzima A e intermediários biossintéticos (UDP-glicose na síntese do glicogênio).

Degradação de nucleotídeos: As enzimas que degradam RNA e DNA estão presentes nasecreção pancreática e atuam no intestino delgado.Purinas são convertidas em ácido úrico pelas células da mucosa intestinal e excretadas naurina. O restante das purinas da dieta é metabolizado pela flora intestinal.Pirimidinas ingeridas na dieta podem servir como precursores de acetil-coA e succnil-coA ouuréia (excretada pela urina). As pirimidinas também podem ser resgatadas e convertidas emnucleotídeos.- A excreção de ácido úrico em humanos depende das purinas que são ingeridas e darenovação dos nucleotídeos purínicos nos ácidos nucleicos.

Vias de síntese de nucleotídeos: vias “de novo” e vias de recuperação.a) Via “de novo”: É uma via complexa e com gasto de energia. A síntese de nucleotídeos éregulada por retroalimentação. Excesso de produto inibe a síntese.

b) Via de recuperação: Estas vias são muito mais simples.- Defeitos genéticos: crianças do sexo masculino que apresentam ausência de umaimportante enzima desta via. A doença se manifesta ao redor de 2 anos de idade e a criança émentalmente retardada e apresenta péssima coordenação psicomotora. São muito hostis eautodestrutivas: mordem e arrancam os dedos dos pés, das mãos e pedaços dos lábios. Océrebro é especialmente dependente da Via de recuperação.

Gota: superprodução de ácido úrico. A excreção de ácido úrico em humanos depende das purinas que são ingeridas e da renovação dos nucleotídeos purínicos nos ácidos nucleicos.Esta doença estava relacionada com vida boa e fácil. Ocorre geralmente com homens e é

provocada por acúmulo de ácido úrico no sangue e tecidos. Ocorre um depósito de cristais deácido úrico de sódio e as articulações se inflamam, ficando dolorosas e artríticas. Os rinstambém são afetados porque os cristais também se depositam nos túbulos renais. Ocorre por deficiência genética de alguma enzima que atua no metabolismo das purinas.- Devem ser retirados da dieta os alimentos muito ricos em nucleotídeos e ácidos nucleicos,como fígado e produtos glandulares. A ingestão do medicamento (alopurinol) também énecessária, já que ele inibe uma enzima responsável pela conversão de purina em ácido úrico(compostos mais solúveis que o ácido úrico são formados).

Agentes quimioterápicos: células cancerosas crescem mais rápido e possuem maior necessidade de nucleotídeos para síntese de DNA e RNA. Muitos quimioterápicos atuaminibindo enzimas que fazem a síntese de nucleotídeos. Todas as células em multiplicaçãorápida serão alvos destes inibidores.

Integração e Regulação Hormonal: Metabolismo de Mamíferos

Divisão de trabalho: cada tecido e órgão do corpo humano possuem funções especializadas,refletidas na sua anatomia e atividade metabólica.Fígado: O fígado funciona como centro distribuidor do organismo, pois processa e distribuios nutrientes. Além disto, funciona como desintoxicador de compostos tóxicos no retículoendoplasmático liso, atuando em drogas e aditivos alimentares sem valor nutritivo, por exemplo. No trato gastrointestinal, as 3 principais classes de nutrientes (carboidratos, lipídios,

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proteínas) sofrem hidrólise enzimática. Depois da absorção, a maioria dos açúcares,aminoácidos e os triacilgliceróis passam para o sangue e são captados pelo fígado. Muitostriaglicerídeos vão para o tecido adiposo. Os hepatócitos transformam os nutrientes da dietaem combustíveis e precursores, que podem ser exportados para outros tecidos.a) dieta rica em proteínas: catabolismo de aminoácidos e gliconeogênese.

b) dieta rica em carboidratos: aumentam enzimas do metabolismo de carboidratos.* Fígado: aumenta a síntese de enzimas específicas para cada tipo de metabolismo.Carboidratos: glicose entra no fígado e é fosforilada (hexoquinase/glicoquinase) em glicose-6P. Frutose, galactose e manose também são absorvidas no intestino delgado e convertidas emglicose-6P. A glicose-6P pode tomar qualquer das 5 principais vias.a) Glicose-6P perde P e é exportada como glicose livre no sangue.

b) Glicose-6P é convertida em glicogênio hepático.c) Glicose-6P pode ser oxidada na glicólise (citoplasma) e o piruvato forma acetil-coA, que éoxidado no CAC (cadeia respiratória e fosforilação oxidativa).d) Excesso de glicose-6P (que não foi usado para síntese de glicose sanguínea ou paraglicogênio hepático) é degradado pela glicólise e o acetil-coA formado é usado para fazer

ácido graxo (lipídios).e) Glicose-6P entra na via das pentoses fosfato, produzindo NADPH usado na síntese de AGe colesterol e também produz Ribose-5P (precursor da biossíntese de nucleotídeo).* Ácidos graxos são os mais usados para produzir energia no fígado.* Os lipídios sintetizados no fígado são exportados para outros tecidos, transportados por lipoproteínas sanguíneas.Aminoácidos : O fígado sofre uma renovação constante de proteínas, que possuem uma meiavida de apenas alguns dias. A maioria das proteínas plasmáticas é sintetizada no fígado.a) Aminoácidos que entram no fígado são usados como precursores para síntese de proteínasno hepatócito.

b) Aminoácidos podem sair do fígado para o sangue e chegar até outros órgãos, ondetambém podem ser usados como precursores para síntese de proteínas nestes tecidos.c) Alguns aminoácidos são usados na síntese de nucleotídeos, hormônios e outros compostosno fígado e em outros tecidos.d) Aminoácidos podem ser degradados para produzir acetil-coA e intermediários do CAC.Os componentes do CAC podem ser usados para a gliconeogênese ou síntese de glicogênio. Oacetil-coA produzido pode ser oxidado através do CAC para produzir ATP; também pode ser usado para produzir ácido graxo ou corpos cetônicos. O grupo amino é liberado e convertidoem uréia para ser excretada.- Período entre as refeições (jejum prolongado principalmente) há degradação de proteínasmusculares para obtenção de aminoácidos. Estes Aas passam seu grupo amino para o piruvato

e produz alanina, que vai para o fígado, onde perde o grupo amino e o piruvato é novamenteformado. O piruvato é usado na gliconeogênese e a glicose produzida é liberada no sangue. O NH2 é convertido em uréia. CICLO DA GLICOSE-ALANINA. Os Aas que saíram domúsculo são repostos após a próxima refeição.Lipídios: Os ácidos graxos que entram no hepatócito podem seguir diferentes caminhos.a) AG (ácido graxo) pode ser convertido em lipídios do fígado.

b) AG são os principais combustíveis oxidativos do fígado. São oxidados para produzir acetil-coA, FADH2 e NADH. O acetil-coA pode ser oxidado pelo CAC, produzindo ATP pelafosforilação oxidativa.c) Excesso de acetil-coA liberado na oxidação de AG é convertido em corpos cetônicos que

podem ser usados pelos tecidos periféricos (combustível: acetil-coA para CAC). Os corpos

cetônicos são muito úteis para coração e cérebro.

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d) Uma parte do acetil-coA produzido por AG (e glicose) é usada para a biossíntese decolesterol, que é importante para a síntese de membranas, produção de ácidos biliares ehormônios esteróides.e) AG pode ser convertido em fosfolipídios e triglicerídeos das lipoproteínas plasmáticas.Estes são transportados para o tecido adiposo, onde os TG serão armazenados. O colesterol e

seus ésteres serão transportados nas lipoproteínas.f) Uma parte dos AG se liga a soroalbumina e pode ser transportada no sangue para ocoração e os músculos esqueléticos, que absorvem e oxidam o AG. A albumina é a proteína

plasmática mais abundante.

Tecido Adiposo: muito distribuído no organismo e responsável por uns 15% da massa de umadulto médio. Os adipócitos respondem muito rápido aos hormônios. Em períodos de muitaingestão de carboidratos, o tecido adiposo pode converter glicose em acetil-coA, que pode ser usada na síntese de AG. Em humanos, a maior síntese de AG ocorre no fígado. Os adipócitosarmazenam os TG sintetizados no hepatócito (transportado por VLDL) e os que chegaram dotrato intestinal (após refeições ricas em gorduras).

O hormônio epinefrina ativa a lipase que degrada os TG (triglicerídeos) no tecido adiposo,liberando AG livre que usam a corrente sanguínea para chegar até os músculos esqueléticos ecoração. A insulina é o hormônio que inibe a ação desta lipase.- Gordura marrom: animais que hibernam precisam muito. Especializado para gerar calor na oxidação de AG (não produz ATP).

Músculo: necessita de ATP para trabalho mecânico de contração.a) O músculo esquelético é responsável por mais de 50% do O2 total consumido pelo homemem repouso e chega a 90% se houver um trabalho muscular muito ativo. O músculoesquelético está adaptado ao trabalho mecânico de forma intermitente. Os músculos podem

usar AG, corpos cetônicos (CC) e glicose como combustível. Músculo em repouso usa maisAG do tecido adiposo e CC do fígado. Estes são oxidados até acetil-coA, que será oxidado noCAC. Músculos moderadamente ativos usam glicose sanguínea, além dos AG e dos CC. Emmúsculos muito ativos, o oxigênio presente no sangue não é suficiente para produzir ATP narespiração aeróbica. O glicogênio muscular passa a ser degradado pela fermentação láctica (só

produz 2 ATP), complementando a produção da via aeróbica. O acúmulo de lactato e a quedano pH reduzem a eficiência na produção energética. A respiração fica ofegante para aumentar a quantidade de oxigênio disponível para produção de ATP no fígado. Este ATP é usado paragliconeogênese a partir do lactato (CICLO DE CORI).- Epinefrina: hormônio que estimula a degradação de glicogênio hepático e muscular. Omúsculo esquelético não pode liberar glicose livre para outros tecidos, porque não possui a

glicose-6 fosfatase. O glicogênio muscular é totalmente dedicado a fornecer energia para omúsculo.- Creatina-fosfato: Os músculos esqueléticos também possuem muita fosfocreatina quecedem o P (fosfato) para o ADP. Depois que o músculo se recupera, o ATP é hidrolisado paraceder P para a creatina.

b) Músculo cardíaco: continuamente ativo, num ritmo regular de contração e relaxamento. Ocoração usa metabolismo aeróbico sempre e possui muito mais mitocôndrias que o músculoesquelético. O MC utiliza a glicose, AG e CC como combustível. Não há grandes quantidadesde lipídios ou glicogênio. Pequenas quantidades de energia de reserva aparecem na forma defosfocreatina. O MC é muito sensível à falta de O2, já que sua energia é obtida pelafosforilação oxidativa. Quando vasos sanguíneos são bloqueados por lipídios (aterosclerose)

ou coágulos sanguíneos (trombose) pode haver morte de tecido cardíaco – infarto domiocárdio ou ataque do coração.

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Cérebro: O cérebro de mamífero usa, normalmente, apenas glicose como combustível. Eleusa quase 20% do total de O2 consumido por um homem em repouso e este consumo não sealtera significativamente durante o pensamento ativo ou o sono. O cérebro quase não possuiglicogênio e depende da glicose sanguínea. Hipoglicemia por curto período causa alterações

graves no cérebro e podem ser irreversíveis.O cérebro não usa lipídios ou AG do sangue diretamente, mas pode usar corpos cetônicos,quando necessário (CC produzidos a partir de AG nos hepatócitos). O uso de CC durante adesnutrição severa ajuda a poupar proteínas musculares, que se tornam fonte de glicose para océrebro (gliconeogênese) no estágio tardio da desnutrição severa.A glicose é oxidada pela via glicolítica e no CAC. O ATP produzido é usado para manter o

potencial elétrico da membrana plasmática dos neurônios (bomba Na e K).

Sangue: transporta oxigênio, metabólitos e hormônios. Nutrientes vão do intestino delgadoaté o fígado e do fígado para o tecido adiposo e outros órgãos. Os produtos residuais dostecidos são carregados para a excreção renal. O oxigênio se move pelo sangue, dos pulmões

para os tecidos e o CO2 produzido pela respiração dos tecidos retorna aos pulmões para ser exalado. Os hormônios transportam sinais de um tecido para outro.A glicose no plasma precisa estar em 80mg/100ml de sangue para que o cérebro funcionenormalmente. Abaixo de 70mg começa a produção de glucagon e epinefrina. Abaixo de 60mga atenção e habilidade motora ficam comprometidas. Ocorre sudorese, muita fome e tontura.Abaixo de 40mg a pessoa sente desconforto e confusão mental. Maiores reduções podemlevar ao coma, convulsão e até a morte.

Hormônios: comunica células e tecidos, funcionando como um mensageiro químico. Ascélulas endócrinas secretam hormônios. Estes mensageiros se ligam a um receptor específicoe alteram a atividade desta célula receptora. As sinalizações do sistema endócrino e dosistema neuronal são muito semelhantes, mas o endócrino atua em distâncias muito maioresdo que o neurotransmissor na sinapse. A epinefrina e a norepinefrina funcionam comoneurotransmissores e como hormônios. Atualmente tem se tratado os sistemas endócrino eneuronal como sistema neuroendócrino.Há 3 classes qumicamente diferentes de hormônios: peptídeos (glucagon), aminas (derivadosdo Aa; epinefrina) e esteróides (lipossolúveis; hormônios sexuais).* Eicosanóides: derivados do ácido aracdônico e só atuam em tecidos próximos de onde são

produzidos. Ex: prostaglandinas, tromboxanas e leucotrienos.Alguns hormônios produzem respostas bioquímicas e fisiológicas imediatas (epinefrina emsegundos). Outros hormônios conseguem resposta nos tecidos-alvo depois de horas ou dias

(hormônios tireoidianos e estrogênio). Depende do modo de ação de cada hormônio.Hormônios de ação lenta: geralmente alteram a expressão gênica, alterando a síntese de proteínas. Os hormônios tireoidianos e esteróides são lipossolúveis e passam pela membrana plasmática das células-alvo. Seus receptores são proteínas específicas localizadas no núcleo.Hormônios de ação rápida: se ligam à receptores na membrana plasmática e não entram nacélula. Usam segundo mensageiro para alterar o metabolismo celular.a) Hormônios tireoidianos: A tireóide produz T3 (triiodotironina) e T4 (tiroxina) queestimulam o metabolismo produtor de energia no fígado e no músculo, principalmente.

- taxa metabólica basal: medida de consumo de O2 por um indivíduo em repousocompleto, 12 horas após a refeição. No hipertireoidismo, esta taxa se torna elevada.

b) Hormônios aminas: são hidrossolúveis. Epinefrina, norepinefrina, dopa e dopamina

estão na categoria de catecolaminas. A epinefrina é sintetizada pelas glândulas adrenais(supra-renais) quando algum estímulo sensorial alerta o animal e pode haver um aumento de

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1000 vezes na concentração sanguínea. A epinefrina prepara os músculos, pulmões e coração para um surto de atividade.c) Hormônios peptídicos: insulina, glucagon e somatostatina, produzidos no pâncreas.

- insulina: sua produção é desencadeada pela alta concentração de glicose nosangue (pró-insulina é convertida em insulina por uma peptidade específica).

- glucagon: também é derivado de precursores maiores (pró-glucagon). Sua produção é desencadeada por baixa concentração de glicose sanguínea (hipoglicemia).- somatostatina: controla a secreção de insulina e glucagon.

Metabolismo energético: regulação hormonal.Epinefrina: em situaçãoes de luta ou fuga, os sinais neurais do cérebro desencadeiam aliberação de epinefrina e norepinefrina da medula da glândula adrenal. Estes hormôniosaumentam a velocidade e a força dos batimentos cardíacos e elevam a pressão sanguínea,aumentando o fluxo de oxigênio e combustíveis para os tecidos. Além disto, eles dilatamas vias respiratórias, facilitando a captação de oxigênio.A epinefrina age 1o no músculo, tecido adiposo e fígado (pouco). Ativa a fosforilase doglicogênio e inativa a glicogênio sintase, estimulando a degradação de glicogêniohepático, liberando glicose no sangue (combustível para trabalho anaeróbico). Estimulatambém a degradação de glicogênio no músculo esquelético, usando a glicose emdegradação aeróbica e anaeróbica (fermentação lática/formação glicolítica de ATP).A epinefrina estimula a degradação de lipídios no tecido adiposo, ativando a lipasetriacilglicerol. Este hormônio também estimula a secreção de glucagon e inibe a secreçãode insulina, reforçando o efeito na degradação de combustíveis e inibindo seuarmazenamento.

Glucagon: a glicose sanguínea diminui várias horas após a ingestão de carboidratos,

mesmo na ausência de atividade física ou de estresse. Isto ocorre pela oxidação de glicoseno cérebro e outros tecidos. A hipoglicemia estimula a secreção de glucagon e inibe a deinsulina.O glucagon estimula a degradação do glicogênio hepático, ativando a fosforilase doglicogênio e inibindo a glicogênio sintase, através do efeito na concentração de AMPc.O glucagon inibe a glicólise no fígado e estimula a gliconeogênese, porque ocorre umadiminuição da concentração do composto frutose 2,6-difosfato (inibe a fosfofrutoquinaseda glicólise e estimula a frutose 1,6-difosfatase da gliconeogênese). O nível de frutose 2,6-difosfato é controlado também por uma enzima que depende de AMPc.O glucagon também inibe a enzima piruvato quinase (promovendo sua fosforilaçãodependente de AMPc), impedindo a conversão do fosfoenolpiruvato em piruvato. O

acúmulo de fosfoenolpiruvato favorece a gliconeogênese. Tudo isto capacita o fígado aexportar a glicose pelo sangue, normalizando sua concentração. A produção de corposcetônicos também será estimulada.O principal alvo do glucagon é o fígado, mas ele também afeta o tecido adiposo ativando alipase de triacilglicerol. Os ácidos graxos liberados são exportados para o fígado e outrostecidos, poupando glicose para o cérebro.

Insulina: uma dieta rica em carboidratos aumenta o nível de glicose no sangue e induz asecreção de insulina, diminuindo a de glucagon. A insulina estimula a captação de glicose

pelo músculo e a glicose que entra é convertida em glicose-6P, que poderá ser usada paraa formação de glicogênio. Este hormônio estimula a enzima glicogênio sintase e inibe a

fosforilase do glicogênio. Desta forma, a glicose no sangue deve diminuir e a taxa de

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produção de insulina pelo pâncreas também. A concentração de glicose sanguínea deve semanter quase constante, apesar das flutuações causadas pela ingestão dietética de glicose.A insulina também estimula a oxidação da glicose-6P até piruvato (glicólise) e do

piruvato até acetil-coA. O acetil-coA que não for oxidado para produção de energia(CAC) será usado para a síntese de ácidos graxos no fígado. Estes ácidos graxos serão

convertidos em triacilgliceróis e transportados por lipoproteínas plasmáticas (VLDL) parao tecido adiposo. A insulina também estimula a síntese de triglicerídeos nos adipócitos. Ainsulina favorece a conversão da glicose obtida na dieta em glicogênio (fígado oumúsculo) ou triacilglicerol (tecido adiposo).

Desnutrição: principais reservas energéticas de um adulto são glicogênio (fígado emúsculo), grande quantidade de triglicerídeos no tecido adiposo. As proteínas teciduais

podem ser degradadas quando for necessário, mas não são consideradas reservasenergéticas. Depois do jejum noturno quase todo o glicogênio hepático e a maioria domuscular foram depletados. Quando a concentração de glicose no sangue começa a cair, asecreção de insulina diminui e a de glucagon é estimulada. Isto leva a uma mobilização de

triglicerídeos, disponibilizando-os para o músculo e fígado. Para fornecer glicose aocérebro. O fígado degrada algumas proteínas (as mais facilmente dispensáveis para umorganismo em jejum). Os grupos amino dos aminoácidos precisam ser convertidos emuréia no fígado e a uréia é excretada pelos rins. A cadeia carbônica dos aminoácidosglicogênicos pode ser convertida em piruvato ou intermediários do ciclo do ácido cítrico.Os intermediários do CAC e o glicerol obtido dos triglicerídeos podem ser usados nagliconeogênese.

- O uso de intermediários do CAC na gliconeogênese pode diminuir muito o nível deoxaloacetato, dificultando a entrada de acetil-coA no ciclo. O acetil-coA produzido pelaoxidação de ácidos graxos se acumula e estimula a conversão em acetoacetil-coA e corpos

cetônicos no fígado. Os corpos cetônicos podem ser exportados do fígado para o coração,músculo esquelético e cérebro.- Os triacilgliceróis do tecido adiposo em um adulto de peso normal fornecem combustível

para manter a taxa basal do metabolismo por uns 3 meses; um obeso pode aguentar até maisde um ano. Mas este jejum seria muito perigoso porque levaria a uma superprodução decorpos cetônicos. Quando as reservas se esgotam, começa a degradação de proteínasessenciais, acarretando problemas nas funções cardíacas, hepáticas e até a morte.

Mecanismos moleculares: transdução de sinal e 2º mensageiro (hormonal).Vários hormônios agem através de uns poucos mecanismos fundamentais e semelhantes:a) AMPc: epinefrina, glucagon, etc.

A ligação da epinefrina com o receptor é forte, mas não é covalente. Existem 4 tiposde receptores adrenérgicos (adrenalina/epinefrina) e que são encontrados em tecidos-alvos diferentes. Os receptores β -adrenérgicos são encontrados no músculo, fígado etecido adiposo e se localizam na superfície externa da membrana plasmática.O hormônio se liga ao receptor e uma proteína G na face citoplasmática é modificada.A proteína G possui um sítio ocupado por GTP. A epinefrina induz o deslocamento deum GDP e a entrada de um novo GTP. A enzima adenilato ciclase é uma proteínaintegral de membrana que fica ativada quando isto acontece e passa a produzir AMPca partir de ATP. O AMPc produzido possui uma vida curta e é rapidamente degradado

pela fosfodiesterase. O sinal intracelular vai persistir enquanto o receptor hormonal permanecer ocupado pela epinefrina.

A cafeína aumenta a ação deste hormônio, porque inibe a fosfodiesterase.

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- Proteína quinase dependente de AMPc: o AMPc se liga a uma proteína quinase e catalisaa fosforilação de outra enzima quinase que leva a fosforilação de outra enzima, numa cascatade reações.- Fosforilação de proteínas: é muito comum nas transduções de sinais, a regulação de umevento ocorrer devido à atividade de uma proteína quinase (fosforilação covalente -

irreversível). Existem centenas de proteínas quinases diferentes, cada uma com seu ativador específico e sua proteína-alvo específica.- O fosfato é um grupo grande e carregado e quando é colocado em local crítico da proteína

pode alterar muito a sua estrutura tridimensional.- Alguns hormônios inibem a adenilato ciclase, diminuindo a concentração de AMPc einibindo a fosforilação de proteínas.

b) GMPc também age como 2o mensageiro e funciona em certas células do intestino,coração, vasos sanguíneos, cérebro e ductos renais. A mensagem do GMPc varia com o tecidoonde ele age: no músculo liso causa relaxamento e nos rins altera o transporte de íons eretenção de água.

c) Receptor de insulina: uma proteína quinase transfere um fosfato de um ATP para ogrupo hidroxila de uma tirosina (tirosina quinase). Isto dispara uma cascata de fosforilaçõesde proteínas. Alguns diabéticos (insulina resistente) secretam insulina normalmente, mas seustecidos não respondem à sua própria insulina ou à insulina injetada.d) 2o mensageiro derivado de fosfatidilinositol: a fosfolipase C hidrolisa fosfolipídiosque possuem inositol, formando diacilglicerol e inositol-trifosfato, que induz liberação decálcio do retículo endoplasmático. O cálcio é um 2o mensageiro comum em células sensíveis ahormônios, já que ele altera as atividades enzimáticas de proteínas quinases específicas. Acalmodulina é uma subunidade de ligação do cálcio em enzimas dependentes de cálcio.- O cálcio funciona como 2o mensageiro em muitas transduções de sinais. Entre os

processos desencadeados pelo cálcio estão a exocitose no nervo (sinapses), nas células

endócrinas e a contração muscular. O cálcio desencadeia respostas celulares pela ativação deenzimas dependentes de cálcio. Como exemplo, temos a proteína quinase dependente decalmodulina.e) Abertura de canais iônicos sensíveis a hormônios: O receptor de acetilcolina é umcanal iônico que quando se liga a acetilcolina, permite a passagem de sódio e potássio pelamembrana, causando uma despolarização da membrana. Na ponta distal do neurônio estão oscanais de cálcio que se abrem quando a onda de despolarização alcança estes canais (o cálcio

pode entrar do espaço extracelular para dentro do nervo). A entrada de cálcio desencadeia aliberação de acetilcolina na fenda sináptica.

Condições patológicas:defeitos no mecanismo de transdução de sinais.

As toxinas produzidas pelas bactérias que causam cólera e coqueluche levam a uma regulaçãodefeituosa com superprodução de AMPc.A toxina do cólera é encontrada na água de beber contaminada e faz a adenilato ciclase dascélulas epiteliais do intestino ficarem muito ativadas. O AMPc em alta concentraçãodesencadeia uma secreção contínua de íons e água na luz do intestino, causando desidrataçãoe perda de eletrólitos.A toxina da coqueluche também aumenta a concentração de AMPc nas vias respiratórias. Isto

produz tosse, incluindo hipersensibilidade à histamina e a diminuição da glicose sanguínea.Tubocurarina (usada como veneno em flechas e presente nas toxinas encontradas emalgumas serpentes) são compostos que bloqueiam o receptor de acetilcolina. Isto impede queos sinais passem do nervo para o músculo. Estas toxinas produzem paralisia e morte.

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Tumores: muitos tipos de câncer são causados por anormalidade em proteínas de transduçãode sinais, causando divisão celular contínua. Oncogenes são genes mutados que codificam

proteínas defeituosas permitindo uma divisão celular não controlada. Os promotores detumores também interferem com a regulação celular e o crescimento.- Proto-oncogene: gene que codifica proteínas reguladoras do crescimento celular normal.

Um vírus de RNA faz cópias de DNA complementar e se incorpora ao DNA do genoma dohospedeiro. O vírus se encapsula e carrega junto o proto-oncogene. Uma mutação faz o proto-oncogene virar oncogene. O retrovírus invade outra célula, agora trazendo um oncogene(crescimento anormal).- Agentes químicos: radiação e outros fatores podem fazer um proto-oncogene setransformar oncogene (mutação do DNA).- câncer de mama, a divisão celular depende da presença contínua de estrógeno – hormônioesteróide (lipídico). Um medicamento funciona como competidor do hormônio pelo seureceptor, mas forma um complexo inativo com o receptor. Este composto é usado depois dacirurgia e/ou quimioterapia para diminuir o crescimento das células.-

Outra droga é usada para terminar a gravidez no início. É um antagonista que se liga noreceptor de progesterona, bloqueando a atividade deste hormônio. A progesterona éfundamental para a implantação do óvulo fertilizado no útero.

Nutrição proteica: quando um indivíduo é submetido a uma dieta isenta de proteínas, por vários dias, ocorre uma perda constante de nitrogênio. Uma das causas, é que o organismonecessita de uma síntese constante de proteínas.- Equilíbrio nitrogenado: em um adulto com dieta adequada, a eliminação de nitrogênioequivale à ingestão (balanço zero). Se aumentar a ingestão de proteínas, ocorre um aumentona excreção de nitrogênio, permanecendo a condição de equilíbrio.- Balanço nitrogenado negativo: ocorre quando a eliminação de nitrogênio é maior do que a

ingestão (jejum, dieta pouco proteíca ou com proteínas de baixo valor biológico e dieta com pouco carboidrato). Diversas causas: diabetes, câncer, infecções e queimaduras graves, por exemplo.- Balanço nitrogenado positivo: ganho real de conteúdo proteico. Diversas causas: fase decrescimento, gravidez, lactação e exercício físico para aumento de massa muscular.Valor nutricional das proteínas: alimento de origem animal tem alto conteúdo de proteínas.A qualidade nutricional de um alimento é avaliada pela qualidade das proteínas que ocompõem. A qualidade nutricional de uma proteína depende da sua digestabilidade ecomposição (estrutura primária da proteína).- Digestabilidade: percentual de proteína ingerida que é digerida e realmente absorvida notrato gastrointestinal. Os vegetais possuem alto teor de fibras não-digeríveis que diminuem aabsorção intestinal de nutrientes.- Aminoácidos essenciais: as proteínas devem conter aminoácidos essenciais em proporçõesadequadas à síntese de proteínas humanas. A ausência de um único aminoácido na refeição

provoca grande diminuição na síntese proteica.- Dieta vegetariana: deve ser complementada com proteínas de boa qualidade (ovos elaticínios). Cereais são deficientes em lisina e nas proteínas dos legumes falta metionina(arroz com feijão é uma boa mistura). A dieta vegetariana não é recomendada para crianças,gestantes e lactantes.- Fatores que afetam a proteína: o aquecimento (calor úmido) aumenta a digestabilidadedas proteínas porque causa desnaturação, facilitando a hidrólise das enzimas digestivas.

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Dispêndio de energia: a variável que mais interfere no consumo energético é a intensidade daatividade física. Entre o repouso e o exercício intenso, o dispêndio pode aumentar até 10vezes. O gasto total de energia é a soma da taxa metabólica basal (consumo de O 2) e daquantidade de energia gasta nas atividades diárias.As necessidades energéticas variam com a idade, sexo, altura e peso.

Equilíbrio energético: é quando a ingestão calórica equivale com o gasto de energia (pesoconstante). Balanço energético positivo: é quando a ingestão calórica é maior que o gasto de energia(aumento de peso por aumentar a reserva no tecido adiposo).

Balanço energético negativo: é quando se torna necessário uma mobilização de reservasenergéticas (lipídios) e provoca perda de peso.- Emagrecimento: a ingestão proteica deve ser preservada, pois é indispensável e raramenteé responsável pelo excedente alimentar. A prática regular de exercícios induz a um aumentona degradação de lipídios. Há evidências de que o peso corpóreo possa ser geneticamente

programado.Uma quantidade mínima de carboidratos deve ser ingerida para evitar a hipoglicemia, queseria compensada pela gliconegênese, a partir de aminoácidos. Isto levaria a uma depleção

proteica. Quando a demanda energética é suprida pela oxidação de lipídios apenas, observa-sea cetose. Numa dieta normal (padrão), as proteínas exógenas devem ser usadas para areposição de proteínas endógenas e não como fonte de energia.

Trabalho muscular: a concentração de ATP no músculo estriado só é capaz de fornecer energia para uns 2 segundos de atividade muscular intensa. A fosfocreatina (FC) está emconcentração de 3-5 vezes maior que a de ATP. A FC é convertida, lenta e espontaneamente,em creatinina que cai na corrente sanguínea para ser excretada pelos rins. A utilização dofosfato da creatina fosfato para formar ATP é um processo anaeróbico.

CREATINA + ATP CREATINA-P + ADP

CREATININA (excretada pelos rins)

Continuidade da contração muscular: glicogênio muscular (a liberação de cálcio e deepinefrina aumentam durante o exercício). O músculo aumenta o consumo de O 2 em 25 vezes,enquanto o ATP hidrolisado chega a ser 120 vezes maior. Os carboidratos são os únicosnutrientes capazes de serem oxidados anaerobicamente (há produção lactato no valor máximo

uns 50 segundos após o esforço muscular máximo). O glicogênio muscular é consumido apósuns 2 minutos de esforço muscular intenso, como uma corrida de 200 ou 400m. Com acontinuação do exercício, os sistemas circulatório e respiratório são ativados e a oxidaçãoaeróbica vai aumentando.A chegada de ácidos graxos aumenta com a ação da epinefrina no tecido adiposo e a oxidaçãode ácidos graxos vai ganhando importância à medida que a reserva de glicogênio diminui.Após 3 minutos de exercício vigoroso, o trabalho muscular é feito principalmente pelaoxidação aeróbica (corrida de 1500m, ciclismo e maratona).

Fadiga muscular : incapacidade de manter a contração, após estimulação repetida de ummúsculo. Em exercícios de curta duração, a fadiga está associada à depleção de glicogêniomuscular. O lactato não é responsável pela cãimbra e sensação de dor após exercícios

extremos, mas a formação de lactato libera H+. O pH arterial cai de 7,4 para 7,0 em umacorrida de 100 m. o pH do músculo pode cair de 7,4 para 6,4. A queda de pH parece interferir

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com a função das enzimas e a liberação de cálcio, mas o mecanismo da interferência aindanão está claro. O lactato é levado pelo sangue até o fígado, antes que se instale a dor característica.A ingestão prévia de bicarbonato pode ajudar a tamponar os prótons produzidos durante oexercício (importante para uma corrida de 1000 m). Numa corrida de 100m isto não é

necessário porque os prótons produzidos não são liberados para o sangue e ficam no músculo. Numa maratona (42 000m) isto também não é necessário, porque a maior parte da energiavem do metabolismo aeróbico. A ingestão de bicarbonato pode levar a cólicas intestinais ediarréia.

Atividade física regular : melhora a capacidade cardiorrespiratória e o fluxo sanguíneo ficamais eficiente. Aumenta a concentração de 2,3-difosfoglicerato, diminuindo a afinidade dahemoglobina pelo oxigênio, facilitando a liberação de O2 para os tecidos. Ocorre aumento daconcentração de enzimas musculares da via de oxidação de ácidos graxos e do ciclo do ácidocítrico. O depósito de glicogênio nos músculos aumenta.

Fibras musculares : fibras vermelhas são lentas, mais vascularizadas e com maior conteúdo demioglobina e mitocôndrias que as fibras brancas. Oxidam carboidratos e ácidos graxos

aerobicamente. As fibras brancas obtêm energia quase exclusivamente por glicóliseanaeróbica (glicose e glicogênio) e sua contração é rápida, mas pouco duradoura.Músculos humanos são compostos de misturas de fibras brancas e vermelhas. O treinamentofísico pode alterar parcialmente a distribuição de fibras vermelhas e brancas, mas acapacidade atlética está determinada pela hereditariedade (um corredor de longa distância

precisa de muitas fibras vermelhas). Alguns exames analisam a tipagem das fibras musculares para prognóstico do desempenho em vários tipos de esportes.- Suplementações nutricionais (ingestão de aminoácidos, carnitina, etc.) não há confirmaçãocientífica de que contribuem de forma significativa para melhorar o desempenho físico.

Hipoglicemia e intoxicação alcoólica: o álcool é metabolizado no fígado e convertido emacetaldeído, que é depois transformado em acetato. Nestas reações ocorre a formação de NADH no citossol, que favorece a formação de lactato (quando o piruvato se transforma emlactato, ocorre liberação de NAD+ para a glicólise) e de malato (oxaloacetato vira malato).O aumento de NADH desvia os intermediários da gliconeogênese, diminuindo a síntese deglicose. Isto pode levar os indivíduos a hipoglicemia. Indivíduos desnutridos ou em jejumquase não possuem depósito de glicogênio. A hipoglicemia ajuda a reforçar comportamentosassociados com a intoxicação alcoólica (agitação, julgamento diminuído e agressividade). Oálcool não deve ser ingerido em jejum ou após exercício prolongado.

Diabetes melito: ocorre por um defeito na produção ou na ação da insulina. O uso terapêutico

da insulina tem prolongado significativamente a vida do diabético.Uns 5% da população dos EUA mostra algum grau de anormalidade no metabolismo daglicose (indicativo de diabetes ou tendência a desenvolver). Existem 2 tipos: dependente deinsulina ou não dependente. A forma dependente normalmente se manifesta mais cedo etorna-se severa mais rapidamente. São necessários terapia insulínica e controle na ingestão deglicose por toda a vida. A forma não dependente aparece mais tardiamente e pode até passar despercebida.- Sintomas: sede excessiva e micção frequente, com ingestão de um grande volume de água.Ocorre excreção de uma grande quantidade de glicose na urina (glicosúria). Ocorre tambémsuperprodução de corpos cetônicos que não são usados pelos tecidos extra-hepáticos tãorapidamente quanto são sintetizados pelo fígado (cetose). A formação de corpos cetônicos

libera prótons que pode ultrapassar a capacidade do tamponamento do sistema bicarbonato nosangue e levar a uma acidose.

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- A acetona é volátil e é exalada, dando ao hálito do diabético não tratado um odor que podeser confundido com etanol. Um diabético com confusão mental pode ser diagnosticado comointoxicação alcoólica (pode ser fatal).- Os danos nos vasos sanguíneos aumentam o risco de infarto (grandes vasos), nefropatias eretinopatias, além de doenças vasculares periféricas (pequenos vasos). A nefropatia e a

aterosclerose são as principais causas de morte entre os diabéticos.- A membrana basal glomerular: consiste de material glicoproteico. Um importantedissacarídeo é feito de glicose e galactose. O excesso de glicose circulante interfere com estaestrutura.- A glicose se torna frutose passando pela via do sorbitol. A catarata é causada por aumentode sorbitol no cristalino. O cristalino não precisa de insulina para o transporte de glicose.

Insulina: altos níveis de insulina no sangue provocam diminuição no número de receptores.Os receptores se ligam ao hormônio, provocando a manifestação celular, e são internalizados

por endocitose. A insulina é separada do seu receptor no lisossomo e é degradada. Uma parte

dos receptores também é degradada e a outra é reciclada para a membrana. Quando cessa oestímulo hormonal, o número de receptores é reestabelecido através de síntese proteica.Quando o nível de hormônio é constantemente alto, a reposição de receptores não se completae pode haver diminuição no número de receptores a um longo prazo. Isto ocorre em casos dediabetes insulina-independente e em casos de obesidade (diminui a resposta celular a níveisaltos de insulina).- O transporte de glicose através da membrana plasmática da maioria das células humanasocorre por uma família de permeases. Estes sistemas de transporte possuem diferentesdistribuições nos tecidos, podendo ser sensível ou não à insulina.- A GLUT4 é responsável pelo transporte de glicose em células do tecido adiposo emuscular, que pode ser aumentado por insulina umas 10 vezes. A insulina mobiliza as

moléculas de permease (armazenados em vesículas), do interior da célula para a membrana plasmática. A atividade física regular também promove um aumento do GLUT4 nasmembranas das fibras musculares, que é recomendável para os diabéticos.- O cérebro é um tecido insensível à insulina, porque precisa utilizar a glicose mesmoquando a glicemia está baixa. A insulina também facilita o transporte de aminoácidos para ascélulas, particularmente para o músculo.- A insulina já é produzida por técnicas de DNA recombinante.

- Teste de tolerância à glicose: uma noite em jejum e o paciente bebe uma dose de 100g deglicose dissolvida em água. A concentração de glicose sanguínea é medida antes da ingestãode glicose e depois, em intervalos de 30 minutos durante várias horas. Indivíduos diabéticosdemonstram uma grande deficiência em assimilar a dose de glicose ingerida.- glicose é um agente redutor (açúcar redutor). Ela participa de reações de oxi-redução. Aglicose e outros açúcares redutores podem reduzir íons férrico ou cúprico (testes maisantigos). Os métodos mais sensíveis para dosar glicose são os enzimáticos.

- Teste da hemoglobina glicosilada: A hemoglobina glicosilada se forma por acúmulo deglicose em camadas. Acompanha o nível de glicose no sangue nos últimos 2 ou 3 meses(tempo de vida da hemoglobina). O exercício físico diminui o nível de glicose no sangue.Reações parecidas com a da hemoglobina glicosilada podem ocorrer em várias proteínascelulares. As proteínas glicosiladas podem causar alterações microvasculares no paciente

diabético.

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BIBLIOGRAFIA:

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de Bioquímica 2a edição Editora Sarvier. 1995.2. MARZZOCO, Anita e TORRES, Bayardo B. - Bioquímica Básica 2a edição RJEditora Guanabara Koogan S/A. 1999.

3. CHAMPE, Pamela e HARVEY, Richard - Bioquímica Ilustrada 2a edição.Editora Artes Médicas Sul Ltda. 2000.

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Biossintese de aminoacidos

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