Oxidação de Aminoácidos e Transaminação - Estudo Dirigido Detalhado

Estudo dirigido 10 Oxidação de aminoácidos 1 Com base na degradação oxidativa dos aminoácidos descreva a importância das reações mostradas no esquema abaixo e o papel de cada uma das moléculas representadas 2 O que é uma reação de transaminação e qual a importância deste tipo de reação para a oxidação dos aminoácidos Uma reação de transaminação é um tipo de reação bioquímica em que o grupo amina NH2 de um aminoácido é transferido para um cetoácido formando um novo aminoácido e um novo cetoácido Essa transferência ocorre com a ajuda de uma enzima chamada transaminase ou aminotransferase A importância das reações de transaminação para a oxidação dos aminoácidos está relacionada à sua função na quebra e metabolismo dos aminoácidos Os aminoácidos são importantes componentes das proteínas mas quando as células precisam obter energia ou utilizar os aminoácidos para outras vias metabólicas eles devem ser degradados Nesse processo de degradação os aminoácidos são desaminados ou seja o grupo amina NH2 é removido resultando em um cetoácido Essa desaminação ocorre através das reações de transaminação em que o grupo amina é transferido para um cetoácido formando um novo aminoácido Os cetoácidos resultantes das reações de transaminação entram em outras vias metabólicas como o Ciclo de Krebs onde são oxidados para produzir energia na forma de ATP Os produtos finais dessa oxidação incluem dióxido de carbono CO2 e água H2O Dessa forma as reações de transaminação desempenham um papel importante na oxidação dos aminoácidos permitindo a quebra dos aminoácidos em componentes metabólicos que podem ser utilizados como fonte de energia ou na síntese de outros compostos essenciais para o funcionamento celular 3 Considerandose a via da gliconeogênese qual a importância do chamado ciclo da glicose alanina para a manutenção da atividade muscular O ciclo da glicosealanina desempenha um papel crucial na manutenção da atividade muscular durante períodos de demanda energética intensa A gliconeogênese é o processo pelo qual o organismo sintetiza glicose a partir de fontes não glicídicas como aminoácidos e ácidos graxos principalmente no fígado O ciclo da glicosealanina é um mecanismo importante nesse processo Durante atividade muscular intensa ocorre a degradação de aminoácidos presentes nos músculos como a alanina A alanina é liberada no sangue e transportada para o fígado No fígado a alanina é convertida de volta em piruvato através da ação da enzima alanina aminotransferase O piruvato resultante da alanina é então convertido em glicose por meio da gliconeogênese Essa glicose pode ser liberada para a corrente sanguínea e fornecer energia para outros tecidos como o cérebro ou tecidos musculares que não estão envolvidos diretamente na atividade intensa Essa glicose também pode ser armazenada na forma de glicogênio no fígado para ser liberada posteriormente conforme necessário Portanto o ciclo da glicosealanina permite que os músculos ativos durante a atividade intensa forneçam substratos alanina para a síntese de glicose no fígado Isso garante um suprimento contínuo de glicose para os tecidos que precisam de energia durante o exercício intenso ajudando a manter a atividade muscular e a evitar a depleção de glicogênio muscular 4 Qual o principal motivo que poderia justificar o fato de que a maioria dos animais terrestres são ureotélicos A maioria dos animais terrestres é ureotélica o que significa que eles excretam ureia como principal produto de excreção nitrogenada Existem algumas razões principais para essa predominância Solubilidade e conservação de água A ureia é um composto relativamente solúvel em água e pode ser excretada em concentrações menos tóxicas em relação a outros produtos de excreção nitrogenada como a amônia Isso permite que os animais excretam o excesso de nitrogênio de forma mais eficiente sem a necessidade de grandes volumes de água Essa é uma adaptação importante para animais terrestres onde a disponibilidade de água pode ser limitada Menor perda de energia A síntese de ureia requer uma quantidade menor de energia em comparação com outros compostos de excreção nitrogenada como a excreção de amônia Isso é vantajoso para animais terrestres onde a obtenção e utilização de energia de forma eficiente são essenciais para a sobrevivência Tolerância à toxicidade A ureia é menos tóxica para os tecidos do que a amônia Ao converter amônia em ureia os animais podem reduzir os efeitos negativos da amônia no metabolismo e na função celular 5 Com base no esquema abaixo responda a Qual a fonte do íon bicarbonato para a reação de conversão da uréia na molécula de carbamoil fosfato Justifique sua resposta Na reação de conversão da ureia em carbamoil fosfato o íon bicarbonato HCO3 atua como a fonte de um grupo carbonato CO32 que é transferido para a ureia Essa reação é catalisada pela enzima urease A urease catalisa a hidrólise da uréia em dois íons amônio NH4 e um grupo carbonato CO32 O grupo carbonato é originado da hidrólise do bicarbonato HCO3 presente no meio fornecendo o carbono necessário para a formação do carbamoil fosfato A presença do bicarbonato como fonte de grupo carbonato é essencial para essa reação pois fornece o carbono necessário para a formação do carbamoil fosfato O bicarbonato é um componente comum em muitos sistemas biológicos e pode estar presente no meio extracelular ou ser produzido internamente em processos metabólicos Portanto o bicarbonato fornece o íon carbonato necessário para a reação de conversão da ureia em carbamoil fosfato pela ação da enzima urease b Qual o papel do aminoácido aspartato produzido pela ação da aspartato aminotransferase no mecanismo bioquímico de remoção do excesso de uréia produzido pela oxidação dos aminoácidos O aminoácido aspartato desempenha um papel importante no mecanismo bioquímico de remoção do excesso de ureia produzido pela oxidação dos aminoácidos O aspartato é produzido pela ação da enzima aspartato aminotransferase AST também conhecida como transaminase oxalacética Essa enzima catalisa a transferência do grupo amina do aminoácido glutamato para o oxalacetato formando aspartato e alfacetoglutarato Após a formação do aspartato ele pode seguir duas vias metabólicas principais para a remoção do excesso de ureia Ciclo da uréia O aspartato participa diretamente do Ciclo da Uréia um processo no qual a uréia é sintetizada no fígado para a excreção do excesso de nitrogênio no organismo No Ciclo da Uréia o aspartato reage com a amônia para formar a argininosuccinato através da ação da enzima argininosuccinato sintetase Em seguida o argininosuccinato é convertido em arginina e fumarato A arginina é posteriormente metabolizada em ureia e ornitina completando o ciclo Síntese de nucleotídeos O aspartato também é uma fonte de carbono e nitrogênio para a síntese de nucleotídeos Ele pode ser convertido em carbamoil fosfato pela ação da enzima carbamoil fosfato sintetase II CPS II O carbamoil fosfato é um precursor necessário para a síntese de pirimidinas que são componentes dos nucleotídeos envolvidos na formação do DNA e do RNA Portanto o aspartato produzido pela ação da aspartato aminotransferase desempenha um papel essencial tanto na remoção do excesso de ureia pelo Ciclo da Uréia quanto na síntese de nucleotídeos Esses processos são importantes para o metabolismo e a homeostase do nitrogênio no organismo 6 Considerandose o mecanismo bicicleta de krebs de que modo a integração do ciclo do ácido cítrico contribui para a mitigação do custo energético do ciclo da ureia A bicicleta de Krebs referese a um mecanismo de integração entre o Ciclo do Ácido Cítrico Ciclo de Krebs e o Ciclo da Ureia que ocorre principalmente no fígado Esse mecanismo contribui para a mitigação do custo energético do ciclo da ureia por meio de uma interconversão de metabólitos entre os dois ciclos No Ciclo do Ácido Cítrico o carbamoil fosfato um intermediário chave do Ciclo da Ureia é produzido através da condensação do carbamato com o fosfato inorgânico Esse carbamato é gerado a partir do aminoácido aspartato que é convertido em carbamato pela ação da enzima argininosuccinato sintetase Após a formação do carbamoil fosfato ele é transportado do citosol para as mitocôndrias onde ocorre o Ciclo do Ácido Cítrico Durante o Ciclo do Ácido Cítrico o carbamoil fosfato é convertido em citrato e subsequentemente metabolizado ao longo do ciclo gerando ATP e outros intermediários energéticos A integração entre o Ciclo do Ácido Cítrico e o Ciclo da Ureia ocorre por meio da conversão de citrato em isocitrato pela ação da enzima aconitase O isocitrato pode ser convertido em alfacetoglutarato que é um intermediário do Ciclo do Ácido Cítrico ou pode ser transaminado para formar o aminoácido glutamato O glutamato por sua vez pode entrar no Ciclo da Ureia e fornecer o grupo amino necessário para a síntese de ureia Assim a bicicleta de Krebs permite a transferência de nitrogênio do Ciclo do Ácido Cítrico para o Ciclo da Ureia sem consumir energia adicional uma vez que os metabólitos são reaproveitados e interconversados Essa integração metabólica entre os dois ciclos contribui para a mitigação do custo energético do ciclo da ureia uma vez que os intermediários energéticos gerados durante o Ciclo do Ácido Cítrico podem ser utilizados para sustentar a síntese de ureia sem a necessidade de um gasto energético adicional específico para essa finalidade Isso permite uma utilização mais eficiente da energia disponível no organismo carbamoil fosfato ciclo de krebs convertido em citrato metabolizado e geração de ATP citrato isocitrato transaminado e forma o aminoácido glutamato ciclo da ureia fornece grupo amino síntese de ureia