Proteínas, Aminoácidos e Vias Metabólicas Essenciais

Funções Essenciais das Proteínas

• Estrutural: Confere proteção ou resistência biológica (ex: colágeno).
• Defesa: Anticorpos que defendem contra a invasão de outras espécies.
• Transportadora: Transporta íons e moléculas em diversas situações.
• Nutriente: Armazenamento de proteínas em sementes (nutriente para vegetais, ex: albumina).
• Reguladora: Hormônios animais (crescimento, reprodução, insulina) e vegetais (auxinas, etileno).
• Enzimática: Enzimas são proteínas que catalisam reações biológicas pouco espontâneas e muito lentas. (Nota: Toda proteína é uma enzima, mas nem toda enzima é uma proteína.)

Estrutura dos Aminoácidos (AA)

Proteínas são cadeias de Aminoácidos (AA). Um AA é uma estrutura química, um composto orgânico. Sua análise se concentra no carbono central, que é o carbono alfa ou assimétrico.

Os AA possuem quatro ligantes:

1. Grupo Amina (–NH₂)
2. Grupo Carboxílico (–COOH)
3. Hidrogênio (–H)
4. Radical R (cadeia lateral de hidrocarbonetos)

Todos os AA têm os três primeiros ligantes iguais, exceto o 4º ligante, o Radical R, que define o tipo de aminoácido.

Os 20 Aminoácidos Padrão

Ácido Aspártico (ASP), Ácido Glutâmico (GLU), Alanina (ALA), Arginina (ARG), Asparagina (ASN), Cisteína (CYS), Fenilalanina (PHE), Glicina (GLY), Glutamina (GLN), Histidina (HIS), Isoleucina (ILE), Leucina (LEU), Lisina (LYS), Metionina (MET), Prolina (PRO), Serina (SER), Tirosina (TYR), Treonina (THR), Triptofano (TRP), Valina (VAL).

Diferença entre Proteínas e Tipos de Aminoácidos

A diferença entre as proteínas reside nos tipos e no número de AA ligados.

Aminoácidos Essenciais

O organismo não tem capacidade de sintetizar. A única forma de obtê-los é por meio da ingestão de alimentos específicos (ex: carne, ovo, leite e derivados, vegetais).

Aminoácidos Não Essenciais

O organismo consegue produzir (o fígado sintetiza). Incluem:

• Alanina
• Ácido Aspártico
• Ácido Glutâmico
• Cisteína
• Glicina
• Glutamina
• Prolina
• Serina
• Tirosina

Enzimas e Cinética Enzimática

• Hexoquinase: Enzima que catalisa a fosforilação inicial da glicose (ATP → ADP).
• Invertase: Transforma a sacarose (substância inicial) em glicose + frutose (produtos).

A substância inicial que é transformada na reação catalisada pela enzima é denominada Substrato.

Cofatores Enzimáticos

• Inorgânicos: Íons metálicos (ex: Fe²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺).
• Orgânicos: Recebem o nome de Coenzima.

Fatores que Afetam a Atividade Enzimática

• pH: A velocidade máxima de reação ocorrerá no valor de pH ótimo para a atividade da enzima (válido para a maioria das enzimas).
• Temperatura (T): A velocidade da reação aumenta com o aumento da temperatura até que seja atingida uma velocidade máxima.

Agentes Desnaturantes

Causam a perda da estrutura tridimensional da proteína:

• Físicos: Calor, luz, frio, micro-ondas, agitação e pressão.
• Químicos: Ácidos e bases fortes e solventes orgânicos.

Degradação Oxidativa de Aminoácidos

Os aminoácidos sofrem degradação oxidativa em três diferentes circunstâncias metabólicas:

1. Quando aminoácidos são liberados a partir de proteínas degradadas e não são usados para uma nova síntese proteica.
2. Quando a dieta é rica em proteínas e a ingestão ultrapassa as necessidades do organismo. O excedente é catabolizado, pois aminoácidos não são estocados.
3. Durante o jejum prolongado ou Diabetes Mellitus não controlada, quando carboidratos estão indisponíveis ou não são devidamente utilizados, as proteínas são usadas como fonte energética.

Principais Vias Metabólicas

Glicogenólise:

Quebra de glicogênio em moléculas de glicose.

Glicogênese:

Síntese de glicogênio no fígado e músculos, onde moléculas de glicose são adicionadas à cadeia do glicogênio. Processo ativado pela insulina em resposta a altos níveis de glicose no sangue.

Gliconeogênese:

Rota pela qual a glicose é produzida a partir de compostos aglicanos (não-açúcares ou não-carboidratos). É muito realizada no fígado (principalmente sob condições de jejum). Principais precursores são: lactato e aminoácidos.

Lipogênese:

Síntese de ácidos graxos e triglicerídeos, que serão armazenados no fígado e tecido adiposo. Geralmente ocorre em dietas hipercalóricas com carboidratos e/ou proteínas em excesso.

Ciclo das Pentoses (Via da Pentose Fosfato ou Via do Fosfogliconato):

Produz NADPH extramitocondrial e ribose. Em células de divisão rápida (pele, medula óssea e mucosa intestinal), esta via é usada na síntese de RNA e DNA.