Proteínas na dieta
Alguns aminoácidos devem ser fornecidos através da dieta porque sua síntese no organismo é inadequada para satisfazer as necessidades metabólicas. Eles são chamados aminoácidos essenciais. Esses aminoácidos são: treonina, triptofano, histidina, lisina, leucina, isoleucina, metionina, valina e fenilalanina. A ausência ou ingestão inadequada de qualquer desses aminoácidos resulta em balanço nitrogenado negativo, perda de peso, crescimento menor em crianças e pré-escolares e sintomas clínicos. As necessidades de aminoácidos essenciais estão na tabela 1.
Tabela 1: Estimativas das exigências nutricionais (mg/kg/dia) de aminoácidos por grupo de idade
Aminoácido Lactentes, idade
3-4 meses Crianças, idade ~2 anos Crianças, idade 10-12 anos Adultos
Histidina 28 ? ? 8-12 Isoleucina 70 31 28 10 Leucina 161 73 44 14 Lisina 103 64 44 12 Metionina + Cisteína 58 27 22 13 Fenilalanina + tirosina 125 69 22 14 Treonina 87 37 28 7 Triptofano 17 12,5 3,3 3,5 Valina 93 38 25 10
Os demais aminoácidos são chamados não essenciais e são igualmente importantes na estrutura protéica. Se ocorrer deficiência na ingestão desses aminoácidos, eles podem ser sintetizados em nível celular a partir de aminoácidos essenciais ou de precursores contendo carbono e nitrogênio.
Aminoácidos conhecidos como condicionalmente essenciais são aqueles que se tornam indispensáveis sob certas condições clínicas. Acredita-se que a cisteína, e possivelmente a tirosina, podem ser condicionalmente essenciais em crianças prematuras. A arginina pode se tornar indispensável em indivíduos mal nutridos, sépticos ou em recuperação de lesão ou cirurgia.
Fontes de proteína
As proteínas estão amplamente distribuídas na natureza, mas poucos alimentos contêm proteínas com todos os aminoácidos essenciais, como as proteínas do ovo e do leite utilizadas como referência.
Alimentos de origem animal, como carnes, aves, peixes, leite, queijo e ovo, possuem proteínas de boa qualidade, suficiente para serem considerados as melhores fontes de aminoácidos essenciais.
Os dados sobre consumo de alimentos de 1985 e 1987 do departamento de Agricultura do Estados Unidos (USDA) revelaram que os alimentos de origem animal fornecem 65% da proteína consumida. No Brasil esse valor é de aproximadamente 40% dependendo do poder econômico da população.
As leguminosas (10 a 30% de proteínas) são os alimentos mais ricos em proteínas, mas são deficientes em metionina. Os cereais (6 a 15% de proteínas) apresentam um conteúdo protéico menor do que as leguminosas e são deficientes em lisina, mas contribuem mais para a ingestão protéica da população, pois são
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consumidos em grandes quantidades. Frutas e hortaliças fornecem pouca proteína (1 a 2% do seu peso).
Tabela 2: Composição de aminoácidos em alguns alimentos.
Aminoácidos essenciais Queijo, ovo,
leite e carne
Milho Cereal Legumes Grão integral (com germe) Nozes, óleos de sementes, soja Sementes de gergelim e girassol Amendoim Vegetais, “folhas verdes” Gelatina Levedura Metionina X _ X _ X _ _ _ X Isoleucina X Leucina X Lisina X _ _ X X X _ _ _ Fenilalanina _ Treonina X _ _ X _ X _ X Triptofano _ _ X _ Valina X
X = Altas quantidades de aminoácidos presentes no alimento
_ = Baixas quantidades de aminoácidos presentes no alimento
Recomendações nutricionais para proteínas
O aumento da ingestão de proteínas mais que três vezes o nível recomendado não aumenta o desempenho durante o treinamento intensivo. Para atletas, a massa muscular não aumenta simplesmente através de uma alimentação rica em proteína. Por exemplo, o aumento do consumo extra de proteína de 100g (400 calorias) para 500g diárias não aumenta a massa muscular. Calorias adicionais na forma de proteínas são depois da desaminação (remoção do nitrogênio) usadas diretamente como componentes de outras moléculas incluindo lipídeos que são estocados em depósitos subcutâneos. Assim, se numa dieta com excesso de proteínas o músculo não tiver condições de utilizar os aminoácidos para síntese de tecido muscular, as cadeias carbônicas serão usadas na gliconeogênese e o nitrogênio excedente excretado pela urina. O aumento da excreção de nitrogênio leva a uma maior necessidade de água, uma vez que ele é incorporado à uréia e esta à urina. Isto, a longo prazo pode sobrecarregar os rins e causar desidratação.
A tabela 3 mostra as recomendações nutricionais de proteínas para adolescente e adultos homens e mulheres. Em média, o consumo diário de proteína recomendado por kg de massa corpórea é 0,83g (para determinar o requerimento de homens e mulheres com idade de 18 a 65 multiplicou-se a massa corpórea em kg por 0,83. Por exemplo, para um homem com 90 kg, a necessidade diária de proteína é 90 x 83 ou 75 g).
Geralmente, a necessidade e a quantidade de aminoácidos essenciais diminuem com a idade. A recomendação protéica diária para lactentes e crianças em crescimento é de 2 a 4g por kg de massa corpórea, enquanto para mulheres grávidas é 20 g e para mães em fase de amamentação é 10g. Stress e doenças aumentam a necessidade protéica.
É tema de debate a grande necessidade de proteínas para atletas adolescentes que estão em crescimento moderado, atletas envolvidos em programas de desenvolvimento de força e resistência. Em geral, o aumento no consumo de proteínas desses atletas serve mais para compensar o aumento no gasto de energia. Homens e mulheres fisiculturistas e halterofilistas e outros atletas de força costumam ingerir entre 0,5 a 4 vezes o RDA para proteína por dia. Esse excesso é consumido na forma de líquido, pó ou pílulas de “proteínas” purificadas. Essas preparações que contém proteínas são “predigeridas” quimicamente em aminoácidos em laboratórios.
PROTEÍNAS
Tabela 3: Recomendação nutricional (RDA) de proteínas para adolescentes e adultos homens e mulheres. Quantidade
recomendada Adolescente homem Adulto homem Adolescente mulher Adulto mulher
Gramas de proteína por kg de peso corpóreo
0,9 0,8 0,9 0,8
Gramas de proteína por dia (baseada na média de peso *)
59 56 50 44
*A média de peso é baseada numa “referência” para homens e mulheres. Para adolescentes (idade 14-18) a média de peso é aproximadamente 65,8 kg para homens e 55,7kg para mulheres. Para homem adulto essa média é 70 kg e mulher é 56,8 kg.
Proteína exercício 1
Revisão metabolismo de aminoácidos
Explique como é originado o pool de aminoácidos e o que ocorre com os aminoácidos excedentes.
No organismo não existe uma grande reserva de aminoácido livres e qualquer quantidade acima da necessária para a síntese de proteínas de tecidos e os vários compostos não protéicos, contendo nitrogênio, é metabolizada. Nas proteínas celulares existe um “pool” metabólico de aminoácido (figura 1) num estado de equilíbrio dinâmica que pode ser solicitado em qualquer situação para satisfazer uma necessidade. O contínuo estado de síntese e degradação de proteínas, fenômeno denominado “turnover”, é necessário para manter o “pool” metabólico e a capacidade de satisfazer a demanda de aminoácidos nas várias células e tecidos do organismo quando esses são estimulados a produzir novas proteínas. Os tecidos mais ativos responsáveis pelo “turnover” protéico são plasma, mucosa intestinal, pâncreas, fígado e rins, enquanto tecido muscular, pele e cérebro são os menos ativos.
Figura 1: pool de aminoácidos originado pela degradação das proteínas endógenas e pelas da dieta.
Antes da oxidação do esqueleto de carbono da molécula de aminoácido o grupo amino deve ser removido. Essa remoção é catalizada por enzimas chamadas aminotransferases ou transaminases. Na maioria dos aminoácidos o grupo ?-amino é transferido para o átomo de carbono ? do ?-cetoglutarato produzindo o ?-
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cetoácido e glutamato. Esse processo ocorre principalmente no fígado. Esse grupo amino é convertido e, NH4+ e aspartato que são precursores do ciclo da uréia.
Figura 2: Ciclo da uréia
Os esqueletos de carbono são convertidos a algumas das formas intermediárias (figura 3), formadas durante o catabolismo de glicose e ácidos graxos. Assim, podem ser transportados para os tecidos periféricos, onde entram no ciclo de Krebs para produzir adenosina trifosfato (ATP). Esses fragmentos podem ser usados também nas síntese de glicose ou gorduras.
Figura 3: Destino da cadeia carbônica dos aminoácidos
A maioria dos aminoácidos, particularmente alanina, são potencialmente glicogênicos. O piruvato, a partir da oxidação da glicose no músculo, é aminado para formar alanina que é transportada para o fígado, onde sofre desaminação e o esqueleto de carbono é convertido à glicose. Esse ciclo da alanina (figura 4) é importante como fonte de glicose durante o período de baixo suprimento exógeno.
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Figura 4: Ciclo alanina-glicose. A alanina transporta a amônia e o esqueleto carbônico do piruvato do músculo até o fígado. A amônia é excretada e o piruvato é utilizado na produção de glicose (gliconeogênese)
Existe um balanço de nitrogênio, quando o consumo de nitrogênio (proteína) é igual à excreção de nitrogênio. O organismo apresenta um balanço de nitrogênio positivo se o consumo de nitrogênio for maior do que a sua excreção. Assim, a proteína é retida como um novo tecido que começa a ser sintetizado. Isso é freqüentemente observado em crianças, durante a gravidez, em recuperação de doença e durante exercícios de resistência quando a síntese de proteínas ocorre nas células do músculo.
O balanço de nitrogênio negativo pode ocorrer quando o organismo cataboliza proteínas devido a falta de outros nutrientes que forneçam energia. Por exemplo, um indivíduo que consome quantidades adequadas ou excesso de proteína, mas pequena quantidade de carboidratos ou lipídeos. Conseqüentemente a proteína é usada como a principal fonte de energia, o resultado é um balanço negativo de proteína (nitrogênio). Em períodos de jejum também é observado um balanço negativo de nitrogênio.
Questões
Qual o principal produto de excreção do metabolismo nitrogenado no homem? Quais são os outros compostos nitrogenados excretados pelo homem?
Qual é a origem dos dois átomos de nitrogênio presentes na molécula de uréia? Discuta o balanço energético no ciclo da uréia (balanço de ATP)?
Quais são os destinos das cadeias carbônicas dos aminoácidos? Discuta a importância do ciclo da alanina-glicose.
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Exercício 2
Para o estudo da dinâmica de proteínas no exercício é utilizado o método clássico de determinação da quebra de proteínas através da excreção da uréia. No experimento da figura 1 a excreção do nitrogênio foi medida a partir do suor. Discuta, a partir do gráfico, as conseqüências de uma dieta com restrições de carboidratos.
O balanço de nitrogênio é a medida mais utilizada para avaliar o metabolismo protéico de um indivíduo. Sabendo que o balanço de nitrogênio é a diferença entre a quantidade de nitrogênio ingerido e a quantidade de nitrogênio excretado explique como está o balanço de nitrogênio nas situações abaixo.
Figura 1: Excreção de uréia no suor em situações de repouso, durante o exercício depois de grande ingestão de carboidratos (alto CHO) e diminuição de carboidrato (baixo CHO).
Exercício 3
Algumas proteínas do organismo não podem ser utilizadas para a obtenção de energia. As proteínas do músculo são mais lábeis e com o aumento da demanda com os exercícios ela pode ser utilizada na obtenção de energia. A figura abaixo mostra a liberação do aminoácido alanina (e possivelmente glutamina) a partir de músculos da perna em diferentes situações. Por que ocorre um aumento dos níveis de alanina nas situações apresentadas? Qual o destino dessa alanina
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Figura 6: Influência de 40 minutos de exercícios de varias intensidades e liberação de alanina a partir dos músculos da perna.
CARBOIDRATOS