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Metabolismo de Proteínas
Proteínas são constantemente degradadas e sintetizadas. Turnover - Substituição de proteínas do organismo por síntese e degradação. O turnover de proteínas refere-se ao processo contínuo de síntese e degradação de proteínas no organismo. Os aminoácidos desempenham um papel fundamental nesse processo, onde proteínas antigas são degradadas e substituídas por proteínas recém-sintetizadas para manter a função e a integridade celular. Assim, a maioria dos aminoácidos usados para sintetizar proteínas é obtida da dieta ou do turnover de proteínas.
Expressão de proteínas
Fluxo de informações Gênicas: DNA → RNA → Proteína Para a síntese de proteínas precisamos de aminoácidos. Aminoácidos Essenciais e Nutricionalmente Não Essenciais:
Bioquímica
Essenciais: São aminoácidos que o corpo humano não pode sintetizar por conta própria em quantidade adequada, devendo ser obtidos através da dieta. Exemplos incluem a leucina, valina e isoleucina.
Biossíntese dos aminoácidos: Todos os aminoácidos são derivados de intermediários da glicólise, do ciclo do ácido cítrico ou da via das pentoses-fosfato. Algumas vias são simples, o produto final está a apenas alguns passos do metabólitos comuns dos quais são derivados. As vias biossintéticas para os aminoácidos aromáticos são mais complexas. A maioria das bactérias e plantas pode sintetizar todos os aminoácidos, já os mamíferos sintetizam apenas metade deles, geralmente os de via mais simples. Os aminoácidos não essenciais são sintetizados a partir de a-cetoácidos precursores pela transferência de um grupo amino pré-existente de um outro aminoácido pelas enzimas aminotransferases (ou transaminases). A transferência de grupos amino pelas transaminases ou aminotransferases ocorre via intermediários derivados do piridoxal fosfato – a forma funcional da vitamina B6. O nitrogênio encontrado nas macromoléculas (proteínas- aminoácidos) é proveniente da atmosfera depois de se tornar “disponível”, ou seja, depois de ter sido fixado por bactérias e plantas. Enzimas Transaminases: as enzimas transaminases, como a alanina aminotransferase (ALT) e a aspartato aminotransferase (AST), são cruciais no metabolismo de aminoácidos. Elas catalisam a transferência de grupos amino de um aminoácido para um cetoácido, permitindo a conversão de aminoácidos em outros aminoácidos ou cetoácidos. Nutricionalmente Não Essenciais: O corpo é capaz de sintetizar esses aminoácidos a partir de outras fontes. Exemplos incluem a alanina, serina e glutamina.
formando glutamato. A glutamina é formada pelo glutamato nos outros tecidos, e vai até o fígado onde volta a ser glutamato. Portanto, dos 20 aminoácidos, todos vão passar pelo glutamato. Isso ocorre pois no fígado há um enzima (glutamato desidrogenase) que só reconhece o glutamato, que quebra essa molécula e forma amônia, que será excretada pois é tóxica, e alfa-cetoglutarato. A amônia vai para o ciclo da ureia e o alfa-cetoglutarato vai para o ciclo de Krebs.
Excreção de nitrogênio
Destinos dos grupos amino: síntese de novos aminoácidos ou de outros produtos nitrogenados. Os animais terrestre necessitam de vias para a excreção do nitrogênio que minimizem a toxicidade e a perda de água. Excreção em forma de ureia. Biossíntese da Ureia: A ureia é sintetizada no fígado a partir da amônia tóxica, gerada durante o catabolismo de aminoácidos. Enzimas envolvidas na biossíntese da ureia estão localizadas no citosol e na matriz mitocondrial. A regulação desse processo envolve a ativação e inibição de enzimas, principalmente pela concentração de amônia e outros metabólitos. A amônia para ser excretada é depositada na mitocôndria dos hepatócitos e é convertida em ureia no CICLO DA UREIA. A produção de ureia ocorre quase que exclusivamente no fígado, sendo o destino da maior parte da amônia que vai para este órgão. Depois a ureia passa para a circulação sanguínea e chega aos rins onde é excretada pela urina. (HIPERAMONEMIA – excesso de amônia no sangue)
O ciclo da ureia é composto por 5 etapas enzimáticas.
Duas delas ocorrem na matriz mitocondrial e três delas no citosol das células hepáticas. Previamente ocorre a formação de carbamoil-fosfato, a partir de NH4+ e HCO3 pela ação da enzima carbamoil-fosfato-sintetase-I. Reação dependente de 2 ATPs. 1ª reação: O carbamoil-fosfato entra no ciclo e doa seu grupo carbamoil para a ornitina formando citrulina. Catalizada pela enzima ornitina-transcarbamoilase. Ocorre liberação de Pi. 2ª reação: A citrulina passa para o citosol e ocorre formação de arginino-succinato por condensação do grupo amino do aspartato com o grupo carbonil da citrulina. Ação da enzima arginino-succinato-sintetase, requer ATP e formação do intermediário citrulil-AMP. 3ª reação: Formação de arginina livre e fumarato (se une a intermediários do ciclo do ácido cítrico). Ação da enzima arginino-succinase. 4ª reação: Clivagem da arginina produzindo ureia e ornitina. Ação da enzima arginase. Regulação do Ciclo da ureia
A atividade do ciclo da ureia é regulada a nível de síntese das enzimas do ciclo e por regulação alostérica da enzima que catalisa a formação de carbamoil-fosfato. A atividade do ciclo da ureia é regulada a nível de síntese das enzima do ciclo e por regulação alostérica da enzima que catalisa a formação de carbamoil-fosfato. O fluxo do nitrogênio varia em função da dieta: Ingestão basicamente proteica – muita produção de ureia. Jejum prolongado – Degradação de proteína muscular- muita produção de ureia. Relação Metabólica entre o Ciclo da Ureia e o Ciclo do Ácido Cítrico: O ciclo da ureia e o ciclo do ácido cítrico estão interligados metabolicamente. O ciclo do ácido cítrico fornece intermediários que podem ser usados no ciclo da ureia para a eliminação da amônia. Por exemplo, o fumarato do ciclo do ácido cítrico é convertido em argininosuccinato no ciclo da ureia, estabelecendo essa conexão metabólica.
Resumo
O metabolismo de proteínas é um processo complexo que envolve a síntese, degradação e regulação das proteínas no organismo. As proteínas são moléculas fundamentais para diversas funções biológicas, desempenhando papéis estruturais, enzimáticos, hormonais e de transporte, entre outros. Síntese de Proteínas (Anabolismo): Degradação de Proteínas (Catabolismo): Regulação do Metabolismo de Proteínas: Reciclagem de Aminoácidos: Transcrição: O processo inicia-se com a transcrição do DNA em RNA mensageiro (mRNA) no núcleo celular. Tradução: O mRNA é então traduzido no citoplasma por ribossomos, resultando na formação da sequência de aminoácidos da proteína. Dobramento e Modificação: A proteína recém-sintetizada passa por processos de dobramento e modificações pós-traducionais para adquirir sua forma funcional. As proteínas antigas, danificadas ou não necessárias são degradadas por sistemas proteolíticos, como o proteassoma e a lisossoma. A regulação do metabolismo de proteínas é essencial para manter a homeostase do organismo. Fatores como hormônios, sinais celulares e condições nutricionais influenciam a síntese e degradação de proteínas. A regulação da síntese de proteínas é frequentemente mediada por fatores de transcrição que controlam a expressão dos genes responsáveis pela produção de proteínas.
Metabolismo de Porfirinas
As porfirinas são compostos cíclicos formados pela união de quatro anéis pirrólicos ligados através de pontes metenil. Uma das propriedades das porfirinas é a capacidade de formar complexos com íons metálicos que se ligam aos anéis pirrólicos. Proteínas que contêm heme são hemoproteínas. Relação entre Porfirinas e Heme: As porfirinas são precursores essenciais na síntese do heme, que é uma molécula crítica para a formação da hemoglobina. O heme é composto por um grupo heme e um íon ferro. A síntese de heme ocorre em várias etapas e envolve a incorporação de porfirinas em uma estrutura mais complexa. As porfirinas são os componentes básicos do heme e são transformadas em heme através de uma série de reações bioquímicas.
Biossíntese do Heme
Produzido em praticamente todos os tecidos de mamíferos – Medula óssea e fígado. Molécula plana, estável com características de forte ressonância. 1ª etapa ocorre nas mitocôndrias O primeiro passo é catalisado pela enzima delta-Aminolevulínico (ALA) sintase. Na reação ocorre a condensação do resíduo de succinato do succinil-CoA com o aminoácido glicina. d-Aminolevulínico (ALA) sintase controla a etapa limitante da biossíntese do heme (dependente de Pirodoxal Fosfato - coenzima). Disponibilidade de ALA sintase–Chaperonas classe 1 e 2 Chaperonas que impedem o enovelamento da ALA sintase até chegar na mitocôndria (classe
- e chaperonas dentro da mitocôndria que induzem o enovelamento da ALA sintase para realizar sua função (classe 2). Heme e Hematina (Heme oxidado) inibem tanto a síntese quanto a atividade de ALA sintase (sítio alostérico). Muitas drogas ativam a ALA sintase (hormônios). A síntese do heme ocorre principalmente no fígado e na medula óssea e envolve várias etapas. As principais etapas incluem a formação de ácido delta-aminolevulínico (ALA) a partir da glicina e do succinil-CoA, a conversão de ALA em porfirinas e a incorporação de ferro para formar o heme. Várias enzimas estão envolvidas nesse processo, e qualquer defeito nessa cascata de síntese pode levar a distúrbios metabólicos conhecidos como porfirias.
Porfirias
Pigmento da bile produzido por quebra do heme e redução da biliverdina. A biliverdina e reduzida e o NADPH é oxidado formando NADP e bilirrubina. Cerca de 70% a 80% da bilirrubina são provenientes da destruição das hemácias velhas, 15% de fontes hepáticas e o restante é proveniente da destruição de hemácias defeituosas na medula óssea e nos citocromos. Essa bilirrubina recém-formada é pouco solúvel em soluções aquosas e circula no sangue ligada à albumina sérica. A bilirrubina é um produto do metabolismo do heme. Quando o heme é degradado, a bilirrubina é liberada. O processo envolve a conversão do heme em biliverdina e, posteriormente, na bilirrubina. A bilirrubina é transportada pelo sangue para o fígado, onde é conjugada com ácido glicurônico, tornando-se bilirrubina conjugada (direta), que pode ser excretada na bile. Existem dois tipos de bilirrubina circulantes (0,3-1 mg/dL): Quando é um problema hepático, as duas frações estão aumentadas, podendo ser lesões no fígado devido ao álcool, por exemplo. Reação de van den Bergh (Dosagem de bilirrubinas) Bilirrubina não conjugada, livre (albumina) – bilirrubina indireta, encontrada no sangue. Quando só a bilirrubina livre está aumentada indica um problema pré-hepático, como a hemólise, por exemplo. Bilirrubina conjugada – bilirrubina direta, presente no fígado. 1° dosagem: bilirrubina conjugada, adiciona solvente orgânico 2° dosagem: bilirrubina total
O aumento da bilirrubina indireta é observado na síndrome hemolítica, na icterícia neonatal, na síndrome de Crigler-Najjar e na doença de Gilbert. A icterícia é um sintoma caracterizado pela coloração amarelada da pele e dos olhos devido ao acúmulo de bilirrubina no sangue e nos tecidos. A icterícia pode ser causada por várias condições, incluindo distúrbios hepátios, obstruções do trato biliar, hemólise (destruição excessiva de glóbulos vermelhos) e doenças metabólicas. O tratamento da icterícia depende da causa subjacente. Pode envolver a gestão da condição que leva à icterícia, como tratar doenças hepáticas, remover obstruções biliares ou tratar a anemia hemolítica. Em casos graves, pode ser necessária a fototerapia, onde a luz azul é usada para converter a bilirrubina tóxica em uma forma inofensiva que pode ser excretada pelo fígado. A bilirrubina direta está aumentada nas hepatites agudas e crônicas, nas reações tóxicas a várias drogas e nas obstruções do trato biliar. Quantificados por espectrofotometria. A análise das bilirrubinas desempenha um papel fundamental no diagnóstico das icterícias, uma vez que ajuda a determinar a origem da icterícia (hepática, hemolítica ou obstrutiva). Isso auxilia os médicos na escolha do tratamento apropriado e na identificação de possíveis doenças subjacentes. Os níveis séricos de bilirrubina direta (conjugada) e indireta (não conjugada) são frequentemente medidos para avaliar a função hepática e a saúde do paciente.
Resumo
O metabolismo de porfirinas refere-se ao conjunto de reações químicas que envolvem a síntese e a degradação das porfirinas no organismo. As porfirinas são compostos orgânicos cíclicos que desempenham um papel fundamental na formação do heme, uma molécula crucial para a função da hemoglobina e de outras proteínas heme. A síntese de porfirinas é um processo complexo que ocorre principalmente no fígado e na medula óssea. Ela envolve várias etapas e requer a contribuição de várias enzimas. Síntese do Ácido Delta-Aminolevulínico (ALA): A síntese de porfirinas começa com a produção de ácido delta-aminolevulínico (ALA), que é a primeira etapa na formação das porfirinas. O ALA é gerado a partir de glicina e succinil-CoA. Síntese de Porfirinas: O ALA é convertido em porfirinas, como a porfirina de uroporfirina III, em uma série de reações que envolvem várias enzimas e cofatores. Incorporação de Ferro: Após a formação das porfirinas, o ferro é incorporado na estrutura, resultando na formação de heme. O ferro é essencial para a capacidade do heme de ligar e
Tipos de Hormônios e Localização de Receptores nas Células-Alvo: Hormônios Esteroídicos (Lipossolúveis): Hormônios da Tireoide (Lipossolúveis): Hormônios Peptídicos (Hidrossolúveis): Hormônios Aminas (Hidrossolúveis): Vias de Transdução de Sinais Hormonais: Cascata de AMP cíclico (cAMP): Cascata de Fosfatidilinositol (IP3/DAG): Ativação Direta de Genes (Hormônios Lipossolúveis): Bioquímica da Coagulação O hormônio liga-se ao receptor na superfície celular, ativando uma proteína G. A proteína G ativa a enzima adenilato ciclase, que converte ATP em cAMP. O cAMP atua como um segundo mensageiro intracelular, ativando ou inibindo enzimas efetoras e, assim, alterando a função celular. Exemplos: estrogênio, progesterona, testosterona. Receptores intracelulares no citoplasma ou núcleo. Exemplo: triiodotironina (T3) e tiroxina (T4). Receptores intracelulares no citoplasma ou núcleo. Exemplos: insulina, glucagon, hormônio do crescimento. Receptores na superfície celular, geralmente acoplados a proteínas G. Exemplos: adrenalina, noradrenalina, melatonina. Receptores na superfície celular, acoplados a proteínas G. Hormônios ativam adenilato ciclase, aumentando os níveis de cAMP. O cAMP ativa a proteína quinase, que fosforila proteínas intracelulares, desencadeando respostas celulares. Hormônios ativam a fosfolipase C, que cliva o fosfatidilinositol bifosfato (PIP2) em inositol trifosfato (IP3) e diacilglicerol (DAG). O IP3 libera íons de cálcio do retículo endoplasmático. O DAG ativa a proteína quinase C, levando a respostas celulares. Hormônios ligam-se a receptores intracelulares que atuam como fatores de transcrição, regulando diretamente a expressão gênica.
A hemostasia é o processo pelo qual o corpo controla e interrompe o sangramento, evitando assim hemorragias excessivas ou formação inadequada de coágulos. Esse equilíbrio é crucial para manter a integridade vascular e garantir a circulação sanguínea adequada.
Processos de Formação da Fibrina:
Vasoconstrição: Formação do Plugue Hemostático: Cascata de Coagulação: Conversão de Fibrinogênio em Fibrina: Consolidação do Coágulo:
Distúrbios Genéticos e Coagulopatias:
Hemofilia: Doença de von Willebrand: Deficiência de Antitrombina, Proteína C ou Proteína S:
Novo Modelo da Cascata da Coagulação:
Após uma lesão vascular, os vasos sanguíneos contraem-se para minimizar o fluxo sanguíneo na área afetada. As plaquetas aderem à lesão vascular e formam um plugue inicial para interromper o sangramento imediato. É um processo complexo envolvendo uma série de reações enzimáticas. Fatores de coagulação são ativados em uma cascata, levando à formação de trombina. A trombina converte o fibrinogênio, uma proteína solúvel no plasma, em fibrina insolúvel, formando uma malha que reforça o plugue plaquetário. A fibrina se entrelaça com as plaquetas, consolidando o coágulo e formando uma estrutura mais estável. É um distúrbio genético caracterizado por deficiência ou disfunção dos fatores de coagulação, geralmente fator VIII (hemofilia A) ou fator IX (hemofilia B). Causada por uma deficiência ou disfunção do fator de von Willebrand, essencial para a aderência plaquetária. Estas deficiências aumentam o risco de formação excessiva de coágulos.
