bioquímica ii 06 aminoácidos (arlindo netto)

Arlindo Ugulino Netto – BIOQUÍMICA II – MEDICINA P2 – 2008.1

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FAMENE NETTO, Arlindo Ugulino. BIOQUÍMICA

AMINOÁCIDOS

(Profº. Homero Perazzo)

Para a química, um aminoácido é qualquer molécula que contém simultaneamente grupos funcionais amina e ácido carboxílico. Para a bioquímica, esta classificação é usada como termo curto e geral para referir os aminoácidos alfa: aqueles em que as funções amino e carboxilato estão ligadas ao mesmo carbono (ver OBS4). Existem cerca de 20 aminoácidos codificados pelo DNA, possuindo inúmeras funções importantes ao organismo. Os aminoácidos têm funções relacionadas ao fornecimento de energia, além de ter função estrutural na formação de proteínas e outras substâncias (como os hormônios). Os aminoácidos podem ser metabolizados pela via gliconeogênica para sintetizar glicose quando necessária ao organismo. Os aminoácidos são monômeros das proteínas: a partir da junção de mais de 100 moléculas de aminoácidos por ligações peptídicas, tem-se uma proteína. CLASSIFICAÇÃO

Os aminoácidos podem ser classificados quanto a sua disposição nutricional, quanto ao radical e quanto ao seu destino. CLASSIFICAÇÃO NUTRICIONAL 1. Aminoácidos não-essenciais

Os aminoácidos não-essenciais são aqueles que o próprio corpo humano pode sintetizar. São eles: alanina, asparagina,cisteína, glicina, glutamina, hidroxilisina, hidroxiprolina, histidina, prolina, tirosina, ácido aspártico, ácido glutâmico. 2. Aminoácidos essenciais

Os aminoácidos essenciais são aqueles que não podem ser produzidos pelo corpo humano. Dessa forma, são somente adquiridos pela ingestão de alimentos, vegetais ou animais. São eles: arginina, fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, serina, treonina, triptofano e valina. CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO RADICAL A classificação quanto ao radical pode ser feita em: 1. Aminoácidos apolares (hidrofóbico): Apresentam radicais de hidrocarbonetos apolares ou hidrocarbonetos modificados, exceto a glicina. São radicais hidrófobos. Quando esses aminoácidos são utilizados na síntese de uma proteína, eles ficam voltados para dentro da cadeia fornecendo estabilidade a ela.

Glicina: H- CH (NH2) - COOH Alanina: CH3- CH (NH2) - COOH Leucina: CH3(CH2)3-CH2-CH (NH2)- COOH Valina: CH3-CH(CH3)-CH (NH2)- COOH Isoleucina: CH3-CH2-CH (CH3)-CH (NH2)- COOH Prolina:-CH2-CH2-CH2- ligando o grupo amino ao carbono alfa Fenilalanina: C6H5-CH2-CH (NH2)- COOH Triptofano: R aromático- CH (NH2)- COOH Metionina: CH3-S-CH2-CH2- CH (NH2)- COOH

OBS1: O aminoácido mais simples é a glicina, que possui apenas um H como radical, mostrando-se apolar por ser um aminoácido pequeno. OBS2: A prolina possui uma estrutura diferenciada dos demais aminoácidos: ela é um iminoácido (possui o grupo imino: -NH) que, quando entra na cadeia da proteína, muda a direção da estrutura em 180º devido a configuração dos grupos amino e carboxila em sua estrutura (ver figura ao lado).


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2. Aminoácidos polares neutros (hidrofílicos): Apresentam radicais que tendem a formar pontes de hidrogênio.

Serina: OH-CH2- CH (NH2)- COOH Treonina: OH-CH (CH3)- CH (NH2)- COOH Cisteina: SH-CH2- CH (NH2)- COOH Tirosina: OH-C6H4-CH2- CH (NH2)- COOH Asparagina: NH2-CO-CH2- CH (NH2)- COOH Glutamina: NH2-CO-CH2-CH2- CH (NH2)- COOH

3. Aminoácidos básicos (R positivo): Apresentam radicais com o grupo amino com caráter básico pois são capazes de receber eletrons. São hidrófilos.

Arginina: HN=C(NH2)-NH-CH2-CH2-CH2- CH (NH2)- COOH Lisina: NH2-CH2-CH2-CH2-CH2- CH (NH2)- COOH Histidina: H-(C3H2N2)-CH2- CH (NH2)- COOH

4. Aminoácidos ácidos (R negativo): Apresentam radicais com grupo carboxílico e são capazes de doar prótons.São hidrófilos.

Ácido aspártico: HCOO-CH2- CH (NH2)- COOH Ácido glutâmico: HCOO-CH2-CH2- CH (NH2)- COOH

OBS3: Um erro na codificação das proteínas pode causar doenças graves. Por exemplo, erros na codificação genética para a cadeia β-hemoglobina, o glutamato pode deixar de ser produzido, sendo substituido por valina, causando anemia falsiforme. OBS4: Aminoácido alfa: São aqueles que apresentam fórmula geral: R - CH (NH2)- COOH na qual R é um radical orgânico. No aminoácido glicina o radical é o elemento H. O carbono ligado ao radical R é denominado carbono 2 ou alfa. NOMENCLATURA E SIMBOLOGIA OFICIAL DOS AMINOÁCIDOS

Na nomenclatura dos aminoácidos, a numeração dos carbonos da cadeia principal é iniciada a partir do carbono da carboxila, seguindo a seguinte regra:

ÁCIDO – 2 – AMINO + nº do carbono onde está o radical + NOME DO RADICAL + CADEIA PRINCIPAL + OICO OBS5: Com o passar dos anos, a necessidade de proteínas diminui, diminuindo a necessidade de aminoácidos também.


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Nomenclatura e estruturas retiradas do Wikipédia. Disponível em:


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<http://pt.wikipedia.org/wiki/Amino%C3%A1cido> Acesso em: 19 de abril de 2008.

TRANSFORMAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS Os aminoácidos, diferentemente do que se pensa, não são necessários apenas para a produção de proteínas. Alguns aminoácidos sofrem transformação por ação de enzimas para participar, por exemplo, na síntese de hormônios e substâncias necessárias ao corpo, como neurotransmissores. TRANSFORMAÇÃO DA FENILALANINA

• A adrenalina é um neurotransmissor derivado da

transformação do aminoácido fenilalanina. Ele estimula a glicogenólise (para disponibilizar uma maior demanda de energia), lipólise e ação do músculo cardíaco da seguinte maneira:

� Efeito inotrópico positivo: aumenta a força da contração cardíaca.

� Efeito cronotrópico positivo: aumenta a freqüência dos batimentos.

• A fenilcetonúria é uma doença que resulta da

deficiência da enzima fenilalanina hidroxilase (presente no fígado). Esta enzima é responsável por transformar o aminoácido fenilalanina em um outro aminoácido chamado tirosina. A tirosina, por sua vez, transforma-se em substâncias importantes para o funcionamento cerebral chamadas de neurotransmissores (como a dopamina e a noradrenalina). Em outras palavras, a fenilcetonúria é uma doença resultante da dificuldade para metabolização (“quebra”) do aminoácido fenilalanina. Além desses neurotransmissores, a fenilalanina é convertida em melanina. Por esta razão, indivíduos com fenilcetonúria apresentam distúrbios neurológicos, falta de pigmentação da pele, déficit mental e baixo QI.

• Com o defeito da fenilalanina hidroxilase, há um

acúmulo de fenilalanina no sangue. Esse excesso faz com que a fenilalanina seja convertida pelas enzimas ALT ou AST em fenilpiruvato, e este em fenilactato e fenilacetato (que dão à urina um “cheiro de rato” característico) e NH2 (que entra no ciclo da uréia).


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TRANSFORMAÇÃO DO ÁCIDO GLUTÂMICO

GLUTAMATODESCARBOXILASE

(Ac. GLUTÂMICO / GLUTAMATO) (Ácido -aminobutírico / GABA)γ

O GABA é um neurotransmissor de inibição (inclusive, usado como calmante na farmacologia), que permite a entrada de cloro na célula pós-sináptica, hiperpolarizando a célula e retardando de forma brusca o impulso nervoso. TRANSFORMAÇÃO DO TRIPTOFANO

• A serotonina é um neurotransmissor derivado de transformações do triptofano. Ela exerce múltiplas funções em nosso organismo como: regulação do humor, trânsito intestinal, ansiedade, ritmo sono/vigília. Além disso, as plaquetas produzem serotonina para regular a homeostase.

• O excesso de fenilalanina bloqueia a enzima 5-OH-triptofano

descarboxilase, gerando carência de serotonina. A falta desse transmissor causa depressão, irritabilidade, hiperatividade. A esses sintomas, associam-se os da carência da fenilalanina hidroxilase.

• A melatonina é um neuro-hormônio que controla os ciclos circadianos

(apresenta como função regular o sono). Este hormônio aumenta de concentração na falta de luz, sendo produzido pela retina e pela glândula pineal (localizada no epitálamo). Na presença de luz, entretanto, é enviada uma mensagem neuro-endócrina que bloqueia sua formação. Portanto, a secreção dessa substância é quase que exclusivamente determinada por estruturas fotossensíveis (principalmente à noite). Logo, a pouca luminosidade, a grande exposição ao Sol, banhos quentes e dietas ricas em carboidratos estimulam a produção de melatonina. Assim como acontece com a serotonina, a Melatonina também é produzida a partir de um aminoácido chamado Triptofano, normalmente obtido por uma alimentação equilibrada. Dessa forma a sequência seria o Triptofano se transformar em Serotonina, e esta em Melatonina. É por isso que a concentração de Serotonina fica aumentada na glândula pineal durante o dia, enquanto há luz, inversamente ao que ocorre com a Melatonina.

• Uma pessoa sob estresse produz normalmente mais adrenalina e cortisol. Para cada molécula de adrenalina formada, quatro moléculas de Radicais Livres irão ser produzidas e, com isto, aumentam as probabilidades de lesão celular. Além disso, a adrenalina e o cortisol induzem a formação de uma enzima – a Triptofano pirolase – capaz de destruir o Triptofano antes que este atinja a Glândula Pineal. Com isto, nem a Melatonina é fabricada e nem a Serotonina (o que pode gerar compulsão ao hidrato de carbono, com tendência a aumento de peso e depressão).

• A melatonina é uma substância anti-radical livre, portanto, antioxidante. Ela é capaz de atravessar a barreira hematoencefálica (membrana que protege o cérebro), portanto, capaz de desempenhar funções em nível neuronal. Essa ação é de fundamental importância na proteção dos neurônios contra as lesões dos radicais livres. O tecido cerebral é muito mais suscetível à ação dos radicais livres que qualquer outra parte do organismo e, na medida em que os níveis de Melatonina vão caindo, pode haver um concomitante declínio na função cerebral. As desordens do sono podem ser também um dos efeitos do decréscimo da Melatonina. Com o envelhecimento a glândula pineal funcionaria menos e haveria uma queda na produção da Melatonina. Isso acaba fazendo com que alguns pacientes idosos reclamem da qualidade do sono ou de insônia, porém, pode ser que durmam com facilidade quando não deveriam, durante o dia, assistindo televisão, por exemplo.


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OBS6: As proteínas da dieta são degradadas na digestão, somando cerca de 25% de aminoácidos do pool (concentração total) do organismo, enquanto o restante (75%) é produzido por proteínas endógenas. Quando o aminoácido não é utilizado pelo organismo, ele não é armazenado (diferente do que ocorre com a glicose � glicogênio; e os lipídios � tecido adiposo). Ele será catabolizado de tal forma que a cadeia de carbonos é separada do grupo amino (NH2). Esse grupo amino pode ser excretado entrando no ciclo da uréia, bem como pode produzir quitina, glicosaminoglicanos, bases nitrogenadas, glicolipidios, etc.

OBS7: Destino dos produtos dos aminoácidos: os aminoácidos ainda podem ser classificados em dois grupos, dependendo do destino tomado pelo aminoácido quando o grupo amina é excretado do corpo na forma de uréia (mamíferos), amônia (peixes) e ácido úrico (Aves e répteis).

• Destino cetogênico. Ocorre quando o álcool resultante da quebra dos aminoácidos vai para qualquer fase do Ciclo de Krebs na forma de Acetil coenzima A ou outra substância. Os aminoácidos que são degradados a acetil-CoA ou acetoacetil-CoA são chamados de cetogênicos porque dão origem aos corpos cetônicos. A sua capacidade de formação de corpos cetônicos fica mais evidente quando o paciente tem a diabetes melitus, o que faz com que o fígado produza grande quantidade dos mesmos.

• Destino glicogênico. Ocorre quando o álcool restante da quebra dos aminoácidos vai para a via glicolítica. Os aminoácidos que são degradados a piruvato, α-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato ou oxaloacetato são denominados glicogênicos. A partir desses aminoácidos é possível fazer a síntese de glicose, porque esses intermediários e o piruvato podem ser convertidos em fosfoenolpiruvato e depois em glicose ou glicogênio. Do conjunto básico dos 20 aminoácidos, os únicos que são exclusivamente cetogênicos são a leucina e a lisina. A fenilalanina, triptofano, isoleucina e tirosina são tanto cetogênicos quanto glicogênicos. E os aminoácidos restantes (14) são estritamente glicogênicos.

TRANSAMINAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS Transaminação consiste na transferência do grupo amino de um aminoácido para o α-cetoglutarato (proveniente do Ciclo de Krebs) por meio da ação de uma enzima transaminase, formando assim, um novo aminoácido e um α-ceto-ácido (como o piruvato). OBS8: O glutamato é o principal receptor do grupo amino dos aminoácidos.

Concentração de Melatonina (mg/dl) FASE Faixa etária

DIURNA NOTURNA

Pré-pubedade 21,5 97,5 Audulta 18,2 77,2 Senil 16,2 36,2


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Ex1: Transaminação da alanina. Ex²: Transaminação do Glutamato.

-Cetoglutarato

Glutamato

Alanina

TransaminaseGlutâmico Pirúvica (TGP ou ALT)

OxaloacetatoGlutamato

TransaminaseGlutâmico Oxalacética (TGO)

-CetoglutaratoAspartato

OBS8: As mesmas transaminases que transformam um aminoácido em glutamato, convertem este em aspartato, enquanto a glutamato desidrogenase retira o grupo amino do glutamato para ser excretado. OBS9: Essas transaminações ocorrem em diversos tecidos, porém, acontecem com maior frequência no fígado. Por isso que a ALT (TGP) e AST (TGO) são considerados marcadores hepáticos, pois qualquer lesão que acometa as células hepáticas, faz com que essas enzimas não funcionem adequadamente e passem a se concentrar no sangue, sendo assim, de fácil identificação laboratorial. OBS10: Enquanto que a ALT e a AST medem a função da bateria enzimática hepática, a medição sanguínea da albumina e o tempo de protrombina são responsáveis por avaliar a função hepática. A fosfatase alcalina e gama-GT, por sua vez, são marcadores que indicam lesão canalicular (geralmente estão aumentadas em causas obstrutivas). DESAMINAÇÃO DO GLUTAMATO O glutamato é importante por ser o principal receptor do grupo amônia dos aminoácidos degradados ou transaminados. Por isso que ele é tido como um reservatório de amônia que cederá o grupo amino para ser transformado em uréia, produto mais excretável pelo corpo.

GLUTAMATO GLUTAMATODESIDROGENASE

α−cetoglutarato + NH 3+ NH4

+ URÉIA

FÍGADO

Nos outros tecidos, a NH4+ (amônia), por ser altamente tóxica ao sangue, é incorporada ao glutamato, formando

glutamina, para que este transporte até o fígado a amônia que será convertida em uréia excretável (o rim também possui a enzima glutaminase, que separa o glutamato da amônia).

GLUTAMATO GLUTAMINA SINTETASE

GLUTAMINA + ADPNH + ATP4 ++ GLUTAMINASE

GLUTAMATO + NH 4 +

OBS11: Hiperamonemia ocasiona encefalopatia. A presença exagerada de amônia faz com que muito glutamato seja utilizado, o que exige grandes concentrações disponíveis do α-cetoglutarato. Tal fato faz com que o Ciclo de Krebs realize a função de transportar essa amônia, diminuindo assim o rendimento energético mitocondrial, o que representa um estado de emergência para o tecido cerebral, principalmente. OBS12: Além disso, o glutamato é um precursor do neurotransmissor inibidor-GABA, que será produzido em grande escala. Isso impede a chegada adequada dos impulsos nervosos ao cérebro, podendo causar o coma.

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