Livro Texto bioquimica metabólica- Unidade II (6)

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Unidade II
Unidade II
5 ÁCIDOS NUCLEICOS
Em 1868, o médico suíço Miescher, estudando o pus de feridas, isolou uma substância, que 
chamou de nucleína, do núcleo das células. Mais tarde, demonstrou que tinha caráter ácido, por isso 
o nome ácido nucleico. Em 1951, Rosalind Franklin trabalhou com o material que veio do núcleo das 
células estudando-o por difração de raios X. Em 1953, o americano James D. Watson e o britânico 
Francis Crick, que também estavam estudando esse material nuclear, propuseram um modelo que 
explicava os resultados da difração de raios X, fato que os levou a ganhar o prêmio Nobel de medicina 
e fisiologia em 1962.
Tanto o ácido desoxirribonucleico (DNA) quanto o ácido ribonucleico (RNA) são moléculas formadas 
por nucleotídeos (fosfato + pentoses + base nitrogenada púrica e pirimídica), presentes no núcleo 
dos eucariotos e dispersos no citoplasma dos procariotos (figura a seguir). O DNA e o RNA são chamados 
material genético das células e contêm informações de como devem ser as proteínas do respectivo ser 
vivo, além de transmitir essa informação para sua prole. 
Nucleotídeo
Nucleosídeo
Pentose
Fosfato
Base 
nitrogenada
Figura 72 – Representação gráfica de um nucleotídeo
As diferenças principais entre eles residem nas bases nitrogenadas pirimídicas (no DNA teremos 
timina e no RNA uracila); na quantidade de fitas (o RNA é fita única e o DNA fita dupla) e no carboidrato 
(no DNA teremos a pentose desoxirribose e no RNA ribose).
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BIOQUÍMICA METABÓLICA
Purinas Pirimidinas
H
H
H
H
Adenina
H
C
C
C
C
C
N
N
N 123
4
5
6
78
9
N
N
H
H
H H
N Guanina
H
C
C
C
C
C
N
N
N 123
4
5
6
78
9
N
O
H
H
H
H
O Timina
H
C
C
C
C
C
H
N 123
4
5
6
N
O
H
O Citosina
H
H
H
C
C
C
C
H
N 123
4
5
6
N
N
O
H
Uracila
O
H
H
N
C
C
N
H
C C
Figura 73 – Estrutura química das bases nitrogenadas púricas 
e pirimídicas encontradas no DNA e RNA 
OH
H H
OH
OH OH
P O Base
Ribose
2’
O
OCH2
A)
OH
H H
OH
OH H
P O Base
Desoxirribose
2’
O
OCH2
B)
Figura 74 – (A) Esquema de um nucleotídeo do RNA; 
(B) Esquema de um nucleotídeo do DNA
Os nucleotídeos (base + pentose + fosfato) e os nucleosídeos (base + pentose) têm denominações 
relativas à base nitrogenada que tiverem, como pode ser analisado no quadro a seguir. 
Quadro 5 – Bases nitrogenadas, nucleosídeo e nucleotídeo
Base nitrogenada Nucleosídeo Nucleotídeo
Adenina Adenosina AMP
Guanina Guanosina GMP
Timina Timidina TMP (ou dTMP – somente no DNA)
Citosina Citidina CMP
Uracila Uridina UMP (somente no RNA)
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Unidade II
Existem nucleotídeos que têm outras funções além de ser parte de DNA e RNA, como, por 
exemplo, ATP, GTP, UTP, relacionados com doação de energia; NADH, NADPH e FADH2 como doadores 
e receptores de hidrogênio; e AMP cíclico (AMPc) relacionado com sinalização celular.
A seguir iremos estudar a síntese de DNA e RNA à qual damos o nome de replicação ou 
duplicação e transcrição.
DNA
DNA
RNA
Transcrição
Replicação
Tradução
Proteína
Figura 75 – Esquema de replicação, transcrição e tradução
5.1 Síntese de nucleotídeos e bases nitrogenadas
Os nucleotídeos podem ser produzidos de duas formas: via de novo e via de recuperação ou 
salvamento (significa que serão recicladas as bases nitrogenadas e os nucleotídeos livres gerados pela 
degradação dos ácidos nucleicos).
A síntese de purinas de novo ocorre com a junção de átomos dos aminoácidos aspartato, glicina 
e glutamina, gás carbônico; do N10-formil tetra-hidrofolato (ácido fólico) e das pirimidinas 
aspartato, glutamina, NH3 e CO2; e dos nucleotídeos com a ajuda de várias enzimas que ligam os 
componentes dos nucleotídeos.
5.2 Síntese de DNA (replicação ou duplicação)
As fitas de DNA são complementares (bases púricas pareiam ou ligam-se com pontes de hidrogênio 
com bases pirimídicas) e antiparalelas (uma vai do extremo 3’ para o 5’ e a outra do 5’ para o 3’). 
A síntese de DNA ocorre na fase S do ciclo celular que é dividido em fases G1, S, G2, M.
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BIOQUÍMICA METABÓLICA
Ciclo celular
Mitose
G0
M
M
S
Síntese 
de DNA
Interfase
G2
G1
Figura 76 – Esquema do ciclo celular
Quando estudamos DNA ou RNA aparecem os termos 3’ ou 5’, mas o que é 3’ ou 5’? É o extremo 
da fita que está solto, sem ligar com outro nucleotídeo. Veja a seguir: temos a desoxirribose (D) e nela 
está ligada um fosfato (P) na posição 5’ da ribose (como o carboidrato e a base nitrogenada contêm 
carbonos, chamamos os carbonos da pentose com o símbolo linha), então a fita termina em P; e na 
outra fita temos a pentose, sem nada ligado abaixo dela, somente terá a hidroxila (OH) no seu carbono 3, 
sendo assim chamada 3’.
P = fosfato
D = açúcar
A dupla hélice 
do DNA
34 A
10 A
3,4 A
Um 
nucleotídeo
DNA
Figura 77 – Esquema da conformação da dupla fita de DNA
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Unidade II
A replicação do DNA é semiconservativa, isto é, cada fita na dupla hélice atua como modelo para a 
síntese de uma nova fita complementar (não é igual). Então o DNA terá uma fita velha ligada a uma fita 
nova (figura a seguir). As fitas novas são construídas com a ajuda de várias enzimas. 
Fitas antigas
Fita antiga
Fita nova
Figura 78 – Esquema da replicação, com a formação de duas moléculas filhas, 
cada uma com uma dupla hélice recém-formada contendo uma fita nova e uma velha
Nesse processo teremos uma fita chamada líder, sendo feita de maneira simples e rápida (fita molde 
é 3’-5’, e a nascente é 5’-3’) pela enzima denominada DNA polimerase.
A outra fita chamada fita tardia tem necessidade de usar mais de uma enzima, porque a DNA 
polimerase precisa de extremo 3’ para se fixar e começar a síntese adicionando nucleotídeos à extremidade 
3’ de uma fita existente de DNA, e esta tem extremo 5’. 
A replicação do DNA requer outras enzimas além da DNA polimerase. Em procariontes, como E. coli, 
existem duas principais DNA polimerases (de DNA polimerase I, II, III, IV, V), e em eucariotos são chamadas 
DNA polimerase α, β, γ, δ. 
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BIOQUÍMICA METABÓLICA
 Observação
As células precisam copiar seu DNA rapidamente e com poucos erros para 
não correr riscos de ter problemas, ou seja, mutações, como, por exemplo, 
câncer. Para isso, utilizam uma variedade de enzimas e proteínas que trabalham 
juntas para garantir que a replicação do DNA seja eficiente e precisa.
O início da replicação numa fita tão grande ocorre em locais específicos no DNA, que são chamados 
origens de replicação, os quais tem sequência conhecida. Em E. coli, como a maioria das bactérias, há 
uma única origem de replicação em seu cromossomo. Nesse local, a enzima DNA helicase abre o DNA 
formando uma forquilha de cada lado, chamado bolha de replicação. 
A enzima topoisomerase, se colocada nesse local, diminui a torção provocada pela ação da helicase, 
que a torna muito enrolada à medida que o DNA é aberto. Ela age fazendo cortes temporários na hélice 
para liberar tensão, depois fecha os cortes para evitar danos permanentes.
A enzima DNA polimerase necessita do extremo 3’, que não tem na fita atrasada. Esse problema é 
resolvido com a enzima primase, que faz um pequeno primer (iniciador) de RNA, para a DNA polimerase 
trabalhar. Isso ocorre em vários pontos da fita aberta. A DNA polimerase se liga no extremo 3’ do primer 
de RNA e inicia a síntese de DNA complementar à fita velha adicionando nucleotídeos.
Os pequenos fragmentos de DNA são chamados fragmentos de Okazaki, em homenagem ao cientista 
japonês que os descobriu no ano de 1968. 
Os primers de RNA são removidos e substituídos por DNA através da atividade da DNA polimerase, e as 
lacunas entre os fragmentos serão fechadas com a ajuda da DNA ligase, que coloca nucleotídeos fechando a fita.
 Saiba mais
A quimioterapia se refere à terapia de algumas doenças com ao auxílio 
de medicamentos, ou seja, substâncias químicas. Geralmente, é utilizada 
para o tratamento do câncer, mas pode ser usada em outras doenças, como 
esclerose múltipla, artrite reumatoide, câncer, doença de Chron, entre 
outras.Há várias classes de medicamentos anticâncer, entre eles alguns que 
agem no DNA evitando a divisão celular correta e a progressão do tumor. 
Vale a pena a leitura do livro do autor Siddhartha Mukherjee, ganhador do 
prêmio Pulitzer em 2011:
MUKHERJEE, S. O imperador de todos os males. São Paulo: Companhia 
das Letras, 2010.
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Unidade II
Resumo das enzimas na replicação do DNA em E. coli (figura a seguir).
• Helicase abre o DNA. 
• Topoisomerase relaxa os giros provocados pela helicase.
• Primase sintetiza primers de RNA complementares à fita de DNA.
• DNA polimerase aumenta os primers adicionando nucleotídeos na extremidade 3’, para fazer a 
maior parte do novo DNA.
• Primers de RNA são removidos e substituídos com DNA pela DNA polimerase. 
• As lacunas entre fragmentos de DNA são fechadas pela DNA ligase.
4
3
1
2
3’
3’
5’
5’
6
Figura 79 – Esquema da replicação do DNA com as enzimas utilizadas
5.3 Transcrição (síntese de RNA)
Inicialmente, uma molécula de DNA abre-se no ponto onde o gene a ser transcrito se encontra. 
Numa sequência específica chamada promotor a RNA, polimerase se liga e promove a abertura e a 
exposição das sequências de nucleotídeos, que serão transcritos. Somente uma fita de DNA será usada 
para a síntese de RNA. 
O DNA é lido do sentido 3’ para o 5’, e o RNA é lido pelos ribossomos no sentido 5’ para o 3’.
A RNA polimerase ligará os ribonucleotídeos complementares aos que estão na fita de DNA e 
os ligará entre si. 
Os nucleotídeos encontrados no DNA (desoxirribonucleotídeos) são diferentes dos encontrados no 
RNA (ribonucleotídeos) pelo açúcar (RNA tem ribose e DNA tem desoxirribose), e a base nitrogenada que 
pareia com a adenina no RNA é uracila (U) e no DNA timina (T).
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BIOQUÍMICA METABÓLICA
Dessa forma, encontraremos a sequência na fita de DNA, por exemplo: AATGCGCGAT, e a fita de RNA 
será: UUACGCGCAA. Veja como é realizada a complementariedade:
DNA > RNA
Adenina (A) > Uracila (U)
Timina (T) > Adenina (A)
Guanina (G) > Citosina (C)
Citosina (C) > Guanina (G)
O RNA a que estamos nos referindo é o mensageiro (que contém a mensagem de quais aminoácidos 
deverão ter na proteína em questão).
Conforme vai surgindo a fita de RNA (cópia complementar do DNA), a região que já foi transcrita 
fecha-se imediatamente. A transcrição finaliza-se quando há uma sinalização de término, que pode ser 
a formação de uma alça no RNA ou a presença de uma proteína, que se liga ao DNA e barra o processo.
 Observação
Em eucariotos, o DNA permanece no interior do núcleo e o RNAm sai 
para ser traduzido. Aparentemente, esse processo ocorre para salvaguardar 
o conteúdo do DNA, ou seja, se sair para o citoplasma, pode ser degradado.
O RNAm deverá ser processado (no inglês splicing), ou seja, serem retiradas algumas sequências que 
não têm sentido para a tradução (chamadas íntrons) e deixadas somente as que têm sentido (exon) 
(figura a seguir). É colocado no extremo 5’ uma sequência chamada CAP (é um nucleotídeo guanina (G) 
modificada que protege o transcrito de ser clivado), que direciona o ribossomo para o início da leitura 
(processo chamado transcrição) e, no final do RNAm, será colocado uma cauda de 100-200 nucleotídeos 
adenosinas (cauda de poli-A), o que torna o transcrito mais estável e ajuda a exportá-lo do núcleo 
para o citoplasma.
Exon Íntron Exon
mRNA maduro
Íntron Exon
Figura 80 – Esquema de um processamento de RNAm para obtenção de um RNA maduro
No RNA teremos então sequências de nucleotídeos, que de 3 em 3 (trinca) nucleotídeos serão 
chamadas códon, e essa combinação definirá qual aminoácido deverá ser colocado na proteína.
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Unidade II
 Observação
O código genético foi desvendado pelos pesquisadores Nirenberg 
e Khorana (Prêmio Nobel de Medicina em 1968), que verificaram 
qual aminoácido era recrutado para uma determinada sequência 
construída em laboratório: a primeira sequência foi UUUUUUUUUUUU… 
que gerou fenilalanina-fenilalanina-fenilalanina-fenilalanina etc. Após 
essa etapa, foram fazendo todas as combinações, o que culminou em um 
quadro que pode ser visto nos livros-textos de bioquímica. Nesse quadro 
encontram-se a primeira base, segunda e terceira, formando um mosaico 
que leva ao aminoácido. 
Os pesquisadores partiram do seguinte raciocínio: imaginando-se um 
códon com um nucleotídeo, teremos 4 combinações, com dois nucleotídeos 
(42) teremos 16 combinações, mas temos 20 aminoácidos usados nas 
proteínas, portanto, com 16 combinações faltariam 4 aminoácidos. Então 
teria que ser com três nucleotídeos (43) gerando 64 combinações, dessa 
forma, o processo seria, portanto, com 4 nucleotídeos 3 a 3, resultando em 
64 combinações. Dessas, 3 não levariam a algum código de aminoácido, 
assim, foram chamadas código de terminação (ou stop códon: UGA, UAA, 
UAG), além do códon de iniciação ser sempre AUG (metionina só que com 
um radical formil).
Esse código é universal (UUU é fenilalanina para ser humano, peixe, 
pulga etc.), não há separação entre os códons, mas é degenerado, ou seja, 
há mais de uma combinação para um mesmo aminoácido. 
A partir do DNA podem ser formados os outros tipos de RNA. Nesse momento vamos nos concentrar 
no RNA transportador (RNAt) e no ribossômico (RNAr).
O RNAt, após se ligar a um determinado aminoácido, parte em direção ao ribossomo e o transporta 
para ser usado na confecção da proteína. Nessa estrutura, aparece uma trinca chamada anticódon, 
que pareia com o códon do RNAm.
O RNAr, constituído de duas subunidades, é chamado ribossomo e é dessa organela que nasce a 
proteína. As subunidades chamadas 30S e 50S na E.coli, e 40S e 60S em humanos, são compostas de 
fitas de RNA que estão enrolados na forma de uma esfera.
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BIOQUÍMICA METABÓLICA
 Lembrete
Os nucleotídeos encontrados no DNA (desoxirribonucleotídeos) são 
diferentes dos encontrados no RNA (ribonucleotídeos) pelo açúcar (RNA 
tem ribose e DNA tem desoxirribose), e a base nitrogenada que pareia com 
a adenina no RNA é uracila (U) e no DNA timina (T).
5.4 Transcrição reversa
Em 1970, Temim e Baltimore descobriram que o dogma da biologia molecular, DNA gerando RNA que 
gera proteína, não era correto totalmente. Estudaram alguns vírus que continham RNA como material 
genético (retrovírus) e perceberam que partículas de DNA eram formadas a partir das de RNA viral, e se 
associavam ao genoma (DNA) do hospedeiro. A enzima responsável por esse processo recebeu o nome 
de transcriptase reversa ou DNA polimerase RNA-dependente.
 Observação
O descobrimento dessa enzima levou os cientistas a usá-la na 
biotecnologia, mais precisamente em uma tecnologia chamada PCR 
(polymerase chain reaction), para amplificar fragmentos de DNA a 
partir de moldes de DNA e de RNA (técnica chamada RT-PCR). Como já 
conhecemos algumas proteínas importantes de várias doenças, significa 
que se pode procurar os RNAs dessas proteínas. Se há uma proteína 
específica presente, é porque o gene relacionado a ela está sendo 
expresso e originando mRNA para tal proteína (estudo da expressão 
dos genes), ou mesmo procurar o fragmento de DNA viral integrado no 
DNA do hospedeiro.
A transcriptase reversa é encontrada em retrovírus. Há vários exemplos, como: coronavírus, causador 
de infecções respiratórias; Paramyxoviridae, causador do sarampo; Rhabdoviridae, causador da raiva; 
Filoviridae, causador de ebola; entre outros. Um dos exemplos de retrovírus mais conhecidos é o HIV, 
causador da aids. Os vírus só se reproduzem dentro de uma célula viva, e para o HIV se reproduzir, ele 
entra na célula chamada linfócito T-CD4+ (células de defesa), seu material (RNA) se transforma em DNA 
dupla fita e se integra ao nosso DNA com a ajuda de outra enzima do vírus, que se chama integrase. As 
nossas enzimas passam por essas sequências sem perceber que não pertencem ao hospedeiro e elas são 
replicadas, transcritas e traduzidas pelas enzimas do hospedeiro. A outra enzima do vírus que é utilizada 
é a protease, que cliva a proteína viral inicial em menores para seremusadas pelo vírus.
Como esse vírus atinge os linfócitos, e quando se multiplica os destrói para que possam sair, teremos 
menos células de defesa do organismo, e fica-se suscetível a vírus ou bactérias, por isso se chama HIV 
(vírus da imunodeficiência humana). 
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Unidade II
 Observação
Existem vários medicamentos que atuam em cada etapa da proliferação 
do vírus HIV. Temos o AZT (inibidor de transcriptase reversa semelhante 
a nucleotídeo), a nevirapina (inibidores não nucleosídeos da transcriptase 
reversa), o saquinavir (inibidor de protease), os inibidores da integrase 
(dolutegravir) etc.
5.5 Degradação de DNA e RNA
Esse processo pode ser produto de dois caminhos: da ingesta e dos ácidos nucleicos degradados 
quando as células são morrem. 
As células vegetais e animais ingeridas têm ácidos nucleicos que sofrem digestão no intestino delgado 
pelas enzimas ribonuclease e desoxirribonuclease secretadas pelo suco pancreático. Essas enzimas 
hidrolisam os ácidos nucleicos em fragmentos menores (oligonucleotídeos), que serão hidrolisados 
por fosfodiesterases (liberadas do pâncreas), liberando mononucleotídeos que são hidrolisados em 
nucleosídeos por nucleotidases e nucleosidades. Os nucleosídeos resultantes podem ser absorvidos pela 
mucosa intestinal, liberando fosfatos e pentoses, que serão reutilizados e bases nitrogenadas livres que 
serão metabolizadas principalmente.
O catabolismo das bases nitrogenadas púricas e pirimídicas ocorre principalmente no 
fígado, gerando como produtos altamente hidrossolúveis: CO2, β-aminoisobutirato e β-alanina, 
principalmente NH3 (amônia). 
 Observação
A excreção de β-aminoisobutirato aumenta nas leucemias e após a 
exposição a raios X, devido a uma pronunciada destruição de células que 
contêm em seu núcleo DNA.
Podem ocorrer defeitos nas enzimas do catabolismo das bases púricas e pirimídicas. Entre os defeitos 
no catabolismo das bases pirimídicas podemos citar a acidúria orótica (acúmulo de ácido orótico que 
causa manifestações clínicas de anemia megaloblástica, nefropatia, malformações cardíacas, entre 
outros sintomas); e no das bases pirimídicas, gota úrica (hiperuricemia com crises de inflamação 
articular, litíase renal ou nefrolitíase (cálculo renal – dieta com excesso de purinas) e imunodeficiência 
(deficiência de adenosina deaminase -ADA, por deficiência em linfócitos T e B).
93
BIOQUÍMICA METABÓLICA
5.6 Formação de ácido úrico
A adenosina monofosfato (AMP) perde o fosfato e se transforma em adenosina, em que é desaminada 
a inosina monofosfato (IMP) que vai a inosina, que é fosforilada e se transforma em hipoxantina, 
formando xantina com a ajuda da enzima marca-passo pela xantina oxidase. A xantina é oxidada a 
ácido úrico pela mesma enzima: xantina oxidase. A guanosina que veio de perda de fosfato do GMP se 
transforma em guanina e em seguida em xantina que entra na via comum se transformando em ácido 
úrico pela enzima xantina oxidase.
O
O
O
Ácido úrico
HN
N
H
N
H
H
N
AMP GMP
Inosina monofosfato (IMP) Guanosina
Inosina Guanina
Hipoxantina
Xantina
Xantina
Xantina
Oxidase
Oxidase
Figura 81 – Esquema da síntese de ácido úrico
O ácido úrico (C5H4N4O3) tem sua maior produção no fígado, ou seja, a maior parte dessa substância 
é endógena, proveniente da degradação das bases púricas, mas também da dieta rica em purinas 
(alimentos ricos em núcleos celulares: carnes e vísceras, como fígado), crustáceos (como camarão) e 
bebidas fermentadas (cerveja). Esses alimentos são capazes de aumentar significativamente a quantidade 
de ácido úrico produzido pelo fígado e liberado na urina, além da ureia, principal excreta nitrogenado 
humano, proveniente da degradação das proteínas. 
Após ser formado, o ácido úrico vai para o sangue (a concentração de ácido úrico considerada 
normal fica entre 3,5 e 7,2 mg/dL), e caso esteja com valor maior que o de referência, podemos falar em 
hiperuricemia. Aproximadamente 25% dos homens possuem níveis de ácido úrico acima de 7,0 mg/dL, 
e as mulheres, como tem o hormônio estrogênio que aumenta a capacidade renal de excreção do ácido 
úrico, apresentam risco baixo de hiperuricemia se comparadas aos homens.
94
Unidade II
A concentração de ácido úrico no sangue representa o balanço entre a produção pelo fígado e 
intestinos e a liberação pelos rins, dessa forma, em geral, a maioria dos pacientes com hiperuricemia, 
apresenta uma dieta rica em purinas e/ou uma redução da sua capacidade renal de excretar o ácido úrico.
 Observação
Nos grandes primatas, principalmente em humanos, gorilas e chimpanzés, o 
ácido úrico é o produto final do catabolismo das purinas. Nos outros mamíferos, 
é metabolizado em alantoína no fígado (pela enzima uricase), que é solúvel e 
de fácil excreção. Durante os anos foram ocorrendo mutações que levaram a 
capacidade de alguns animais metabolizarem o ácido úrico.
O ácido úrico é um ácido fraco, sendo que a dissociação ocorre a pH = 5,8, então, como o pH da 
urina é ácido (5,5 e 7,0), forma-se urato + H+ na urina. Quando está acima desse limite de referência 
no sangue (hiperuricemia), há o risco de formação de cristais de urato de sódio e precipitação nas 
articulações, gerando inflamação e muita dor (gota úrica) ou cristalização nos rins (cálculo renal). Em 
temperaturas elevadas, o ácido úrico é mais solúvel (por exemplo, no sangue onde a temperatura média 
é de 37 °C) e menos solúvel em temperaturas mais baixas (as articulações são sensivelmente mais frias 
que o sangue, apresentando uma temperatura média de 32 °C) levando ao quadro conhecido como 
artrite gotosa. Se os níveis de ácido úrico permanecerem elevados por muito tempo, ele pode começar 
a se depositar em locais mais quentes, como a pele e os rins. 
O medicamento alopurinol (figura a seguir) tem fórmula estrutural muito semelhante ao substrato 
da enzima xantina oxidase. Quando se ingere o medicamento alopurinol, como vai estar em maior 
quantidade que a hipoxantina (substrato da enzima marca-passo xantina oxidase), ele é que entra no 
sítio ativo da enzima marca-passo, diminuindo ou cessando a velocidade de catálise e formação de 
ácido úrico (processo chamado inibição enzimática competitiva).
HA
H
C
N
C
C
N N
H
N
HC
OH
C
N
N
C
C
N N
H
CH
HC
OH
C
Figura 82 – Fórmula estrutural do alopurinol (A) e da hipoxantina (H) 
 Observação
Todo paciente com gota úrica tem ácido úrico elevado no sangue, mas 
o inverso não é verdadeiro. Algumas pessoas podem ter níveis elevados de 
ácido úrico, mas nunca desenvolveram a patologia gota úrica, podendo ter 
apenas descamação em mãos e pés.
95
BIOQUÍMICA METABÓLICA
6 AMINOÁCIDOS E PROTEÍNAS
Na natureza, existem cerca de 300 aminoácidos diferentes, mas somente 20 compõem as proteínas 
dos seres vivos. Destes, 10 são ditos essenciais, pois não podem ser produzidos pelo organismo, sendo 
obtidos por meio da dieta: arginina, fenilalanina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, 
triptofano e a valina. Os aminoácidos não essenciais são: alanina, asparagina, ácido aspártico, ácido 
glutâmico, cisteína, glicina, glutamina, prolina, serina e tirosina. Temos também os classificados como 
condicionalmente essenciais, pois são essenciais apenas em circunstâncias específicas, como no caso de 
doença ou estresse, assim com necessidade de suplementação. São eles: arginina, glutamina, glicina, 
prolina, tirosina e cisteína. 
Os aminoácidos não essenciais são derivados de intermediários da glicólise, do ciclo do ácido 
cítrico ou da via das pentoses, sendo que o nitrogênio geralmente provém do glutamato. O glutamato 
é um neurotransmissor excitatório do sistema nervoso. Acredita-se que esteja envolvido em funções 
cognitivas no cérebro, como a aprendizagem e a memória.
6.1 Síntese de aminoácidos
Os aminoácidos essenciais precisam estar presentes na dieta, já que não são sintetizados pelos mamíferos. 
A síntese desses aminoácidos em seres vivos pode ter como origem de síntese o alfa-cetoglutarato (que 
origina o glutamato, aglutamina, a prolina e a arginina), o 3-fosfoglicerato (origina a serina, a glicina e a 
cisteína), o oxaloacetato (dá origem ao aspartato, que vai originar a asparagina, a metionina, a treonina e 
a lisina) e o piruvato (que dará origem a alanina, a valina, a leucina e a isoleucina).
6.2 Síntese de proteína (tradução)
Após ser feito o RNAm (RNA mensageiro), em células eucarióticas, sai do núcleo e chega ao citoplasma 
e vai ser acoplado ao mesmo RNAr (RNA ribossômico), para que comece a síntese de alguma proteína 
de que o corpo necessite.
Para que a biossíntese ocorra, deve-se passar por algumas etapas, que são: ativação do aminoácido, 
iniciação, elongação, terminação e modificações pós-traducionais.
6.2.1 Ativação de aminoácidos
A ativação é feita pelo ATP que se liga ao RNA transportador (RNAt), resultando AMP-RNAt.
Uma vez ativado, o RNAt se liga aos respectivos aminoácidos (referentes ao anticódon presente 
nele) que estão dispersos no citoplasma da célula se tornando aaRNAt, e se encaminham para os 
ribossomos. Resumindo:
RNAt + ATP AMP–RNAt + PPi aaRNAt + AMP
aa
96
Unidade II
6.2.2 Iniciação
O RNA mensageiro (mRNA) receberá as subunidades 30S e 50S do RNAr (em E.coli) no extremo 5’ 
(onde tem o CAP). Proteínas chamadas fatores de iniciação se ligam aos RNAr e RNAm tornando-os 
estáveis para que se inicie a tradução. 
Os aaRNAt entram no ribossomo (subunidades 30S + 50S juntas) e tentam parear seu anticódon 
com o códon presente no RNAm (processo chamado decodificação do RNAm). Nesse caso, o primeiro 
códon é o de iniciação, que são o AUG e o anticódon presentes no RNAt sendo UAC, que representa o 
aminoácido metionina, ou melhor, fmetRNAt (que na iniciação apresenta um radical formil ligado a ela). 
Essa ligação se dá no primeiro sítio ou trinca, chamado “P”, com gasto de 1 GTP.
Resumindo o complexo de iniciação:
RNAm + 30SRNAr + 50SRNAr + fmetRNAt + fatores de iniciação + GTP
6.2.3 Elongação
Um segundo aaRNAt se liga ao RNAm (no segundo sítio ou trinca chamados “A”) trazendo o 
aminoácido específico de acordo com o códon seguinte. Ocorre a ligação peptídica entre o aminoácido 
recém-chegado e a formilmetionina; a reação catalisada pela enzima presente no interior dos ribossomos 
responsável por essa ligação peptídica se chama peptidiltransferase.
Aminoácido 1
Am
inoá
cido
 2
Figura 83 – Esquema da entrada do aminoácido 2 no sítio “A”; repare 
na complementariedade entre a trinca de anticódon e códon
97
BIOQUÍMICA METABÓLICA
O códon é um conjunto de três nucleotídeos, que corresponde a um aminoácido. Existem 64 códons, 
sendo que 3 não codificam a aminoácido nenhum (são chamados códon de terminação). O códon é 
degenerado, ou seja, mais de um códon para um aminoácido. 
G
C
U
G
C
U
A
C
G
G
A
G
C
U
U
C
G
G
A
G
C
U
A
G
ARN
Ácido ribonucleico
A
C
G
G
A
G
C
U
U
C
G
G
A
G
C
U
A
G
Códon 1
Códon 2
Códon 3
Códon 4
Códon 5
Códon 6
Códon 7
Figura 84 – Representação da quantidade de códons em uma fita de RNA
98
Unidade II
Segunda base
U C A G
Pr
im
ei
ra
 b
as
e
U
UUU
Phe
UCU
Ser
UAU
Tyr
UGU
Cys
U
Te
rc
ei
ra
 b
as
e
UUC UCC UAC UGC C
UUA
Leu
UCA UAA terminal UGA Terminal A
UUG UCG UAG terminal UGG Trp G
C
CUU
Leu
CCU
Pro
CAU
His
CGU
Arg
U
CUC CCC CAC CGC C
CUA CCA CAA
GluN
CGA A
CUG CCG CAG CGG G
A
AUU
Ileu
ACU
Thr
AAU
AspN
AGU
Ser
U
AUC ACC AAC AGC C
AUA ACA AAA
Lys
AGA
Arg
A
AUG Met ou inicial ACG AAG AGG G
G
GUU
Val
GCU
Ala
GAU
Asp
GGU
Gly
U
GUC GCC GAC GGC C
GUA GCA GAA
Glu
GGA A
GUG GCG GAG GGG G
Figura 85 – Esquema que representa todos os códons de RNAm que 
podem ser formados e os correspondentes aminoácidos que especificam
Assim, os fatores de iniciação saem e entram dos fatores de elongação, que têm como função 
deixar o complexo unido, mas podendo deslizar sobre o RNAm. Após a união dos aminoácidos, o RNAt, 
que transportava a formilmetionina, se solta do ribossomo e do RNAm, e o segundo RNAt, que antes 
ocupava o sítio “A”, passa agora a ocupar o sítio “P”, já que o ribossomo se deslocou 1 códon pelo RNAm. 
O sítio “A” com o outro códon fica, então, disponível para a entrada do próximo RNAt. 
O complexo todo avança três bases (1 códon) ao longo do RNAm no sentido 5’ > 3’ (chama-se 
translocação, cada avanço gasta 1 GTP), sempre deixando um sítio livre para a entrada de aaRNAt 
seguinte, que se liga aos primeiros, e ocorre o deslizamento novamente até chegar ao final do RNAm.
6.2.4 Terminação
O ribossomo chega ao códon de terminação (UAA, UAG ou UGA), que agora está presente no sítio “A”. 
Nenhum aaRNAt consegue parear com essa trinca de nucleotídeos. Os fatores de elongação saem e 
entram os fatores de terminação ou liberação. O complexo fica desestabilizado e seus componentes 
se desprendem liberando também a proteína recém-sintetizada que já está na estrutura que deve ser 
utilizada (secundária, terciária). Esse nível estrutural é conseguido com a ajuda de outras proteínas 
presas ao ribossomo, que ajudam a dobrar corretamente a proteína nascente conforme vai ocorrendo a 
síntese (são chamadas chaperonas). 
99
BIOQUÍMICA METABÓLICA
 Observação
Algumas vezes um mRNA pode ser traduzido por mais de um ribossomo, 
estando um no começo, outro no meio, outro no fim. A formação de várias 
cadeias polipeptídicas em cada um desses ribossomos, em diferentes 
estágios, pode ser visualizada ao microscópio eletrônico. Quando vários 
ribossomos traduzem o mesmo mRNA é chamado polirribossomo.
Exemplo de aplicação
Quantas bases nitrogenadas são necessárias para formar uma proteína com 60 aminoácidos? 
Considerando que cada códon corresponde a um aminoácido, e cada sequência de 3 bases (1 códon) 
dá origem a 1 aminoácido, portanto para formar uma proteína de 60 aminoácidos, o RNAm deverá ter 
60 códons, portanto 180 bases nitrogenadas.
6.3 Inibidores da síntese de proteínas
Algumas substâncias químicas chamadas antibióticos podem agir na síntese proteica dos procariotos 
(bactérias) e combater as causadoras da infecção.
Os aminoglicosídios (bactericidas), como, por exemplo, estreptomicina, kanamicina, gentamicina, 
tobramicina, amicacina, netilmicina e neomicina, se ligam irreversivelmente à subunidade 30S do 
ribossomo e paralisa o complexo de iniciação. Nas traduções já iniciadas, a síntese proteica para e as 
outras iniciações não começarão. Esses antibióticos agem em bactérias gram-negativas e em algumas 
gram-positivas. 
As tetraciclinas (bacteriostático) se ligam reversivelmente à subunidade 30S do ribossomo da bactéria 
e inibem a ligação do aminoacil-t-RNA no sítio “A” do ribossomo. 
Os aminoglicosídios sinergizam (sinergia = ação associada, associação, cooperação) com antibióticos 
β-lactâmicos, tais como penicilinas. Os β-lactâmicos inibem a síntese de parede celular e, portanto, 
aumentam a permeabilidade da bactéria aos aminoglicosídios.
A destruição da flora intestinal ocorre frequentemente, resultando em aumento de ocorrência de 
infecções secundárias. Também pode acontecer coloração e comprometimento da estrutura de ossos e 
dentes, bem como diarreia e fraqueza.
A espectinomicina (bacteriostático) interfere reversivelmente com a subunidade 30S do ribossomo 
da bactéria. É o tratamento mais usado para Neisseria gonorrhoeae, resistente à penicilina.
100
Unidade II
Cloranfenicol, lincomicina e clindamicina (bacteriostático) se ligam à subunidade 50S do ribossomo 
bacteriano e inibem a atividade da peptidiltransferase. O cloranfenicol é tóxico ou supressor da medula 
óssea, mas, mesmo assim, é usado no tratamento de meningite bacteriana. O cloranfenicol é muito usado 
em colírios no tratamento de infecções oculares superficiais, envolvendo a córnea e/ou a conjuntiva, 
sendo eficaz contra microrganismos gram-positivos e gram-negativos.
Os macrolídios (bacteriostático) como a eritromicina (também azitromicina, claritromicina) inibem 
a translocação do peptidil-tRNA do sítio “A” para o sítio “P” no ribossomo ao ligar-se àsubunidade 50S. 
São usados contra bactérias gram-positivas, além de treponemas, micoplasmas e clamídias e bactérias 
gram-negativas, em particular H. influenzae.
O ácido fusídico (bacteriostático) se liga ao fator de elongação G (EF-G) e inibe sua liberação do 
complexo. É eficiente contra bactérias gram-positivas, como Streptococcus, Staphylococcus aureus e 
Corynebacterium minutissimum.
A rifampicina (bactericida) se liga à RNA polimerase dependente de DNA e inibe a iniciação da 
síntese de RNAm bacteriano. É muito usada no tratamento de tuberculose e hanseníase.
As quinolonas (ácido nalidíxico, ciprofloxacina e outros) se ligam à DNA girase ou topoisomerase 
(que relaxam o DNA supertorcido) e impedem o relaxamento do DNA bacteriano superespiralado ou 
superenrolado, fenômeno necessário para a transcrição e a replicação, impedindo assim a síntese 
de DNA. São ativos contra cocos gram-positivos e usados no tratamento de infecções do trato 
urinário. Algumas quinolonas podem ser usadas em associação na terapia contra o câncer, inibindo 
as topoisomerases humanas, impedindo a separação do DNA e a divisão celular, sendo chamadas 
venenos de topoisomerase.
A puromicina se liga ao sítio “A” e causa terminação prematura.
6.4 Modificações pós-traducionais
Depois que a proteína foi sintetizada e se desprende do ribossomo, podem ocorrer modificações 
pós-traducionais. As modificações que podem ocorrer nos aminoácidos são, por exemplo: metilação, 
acetilação, hidroxilação, glicosilação, fosforilação e acilação; retirada de aminoácidos (por exemplo: 
quando a enzima pepsinogênio, que é inativa, sofre a clivagem ou retirada de alguns aminoácidos, 
tornando-a pepsina, que é ativa), adição de novos grupos funcionais, colocação de pontes dissulfeto etc.
Essas mudanças nos aminoácidos podem alterar a hidrofobicidade de uma proteína, além de mudar 
até a localização celular ou mudar sua função.
O hormônio proteico insulina é fabricado no retículo endoplasmático rugoso, e é inativo. 
A preproinsulina recebe duas pontes dissulfeto entre seis aminoácidos, e quando ela passa pela membrana, 
perde o peptídeo sinal e se transforma em proinsulina, que se encaminha para o sangue pelos canais 
do retículo endoplasmático; quando sai da célula para o sangue, perde a sequência chamada peptídeo 
C, que também chega ao sangue, e passa a se chamar insulina. Esse importante hormônio, descoberto 
101
BIOQUÍMICA METABÓLICA
em 1921, é formado por 51 aminoácidos, que estão dispostos em duas cadeias polipeptídicas ligadas a 
pontes dissulfeto, contendo 21 aminoácidos na cadeia A e 30 aminoácidos na cadeia B.
 S ———————————————— S
 | |
H—Gly—Ile—Val—Glu—Gln—Cys—Cys—Ala—Ser—Val—Cys—Ser—Leu—Tyr—Gln—Leu—Glu—Asn—Tyr—Cys—Asn—OH
 |
 S
 |
 S
 |
H—Phe—Val—Asn—Gln—His—Leu—Cys—Gly—Ser—His—Leu—Val—Glu—Ala—Leu—Tyr—Leu—Val—Cys—Gly—Glu—Arg
 |
 Gly
 |
 Phe
 |
HO—Ala—Lys—Pro—Thr—Tyr—Phe
|
S
|
S
|
Figura 86 – Estrutura da insulina; repare nas pontes dissulfeto que ligam as duas cadeias polipeptídicas
6.5 Degradação de proteínas e aminoácidos
As proteínas (e os aminoácidos) podem vir da dieta ou serem produzidos pelo corpo. 
As proteínas da dieta iniciam sua digestão (clivagem ou proteólise) no estômago (com a ajuda de pepsina e HCl 
presentes no órgão) e terminam com as enzimas do pâncreas (tripsina, quimotripsina, elastease, carboxipeptidase) 
e do intestino (aminopetidases, dipeptidases), para que possam ficar unidades menores (aminoácidos) e serem 
absorvidas pela circulação sanguínea. Podemos dizer que essa descrição se chama digestão extracelular. 
Pode ocorrer, também, a proteólise intracelular das proteínas que já cumpriram seu papel, pelo 
lisossomo ou pela via ubiquitina-proteassoma. A ubiquitina é uma proteína que tem a função de marcar 
proteínas indesejadas para obtenção de energia (em casos de jejum prolongado ou diabetes mellitus), e 
para degradar proteínas velhas. Essas proteínas marcadas serão reconhecidas pela proteinase chamada 
proteassoma, e imediatamente destruídas. Especialmente no caso das proteínas que já cumpriram seu 
papel, ou seja, velhas, pois podem errar e não exercer sua função, o que poderia levar a alguma doença 
como o câncer, por exemplo. 
 Observação
A diferença de nitrogênio (das proteínas) que é ingerido e a 
quantidade que é excretada se chama balanço nitrogenado (BN = N 
ingerido − N excretado).
Se o BN = 0 está equilibrado, normal. O BN negativo pode ser visto em 
jejum, em uma dieta pobre em proteínas, restritiva e em doenças altamente 
catabólicas, como câncer e aids etc. O BN positivo é visto em crianças na 
fase de crescimento, em gestantes, em praticantes de treino de musculação 
com o objetivo de hipertrofia muscular etc.
102
Unidade II
As proteínas, os ácidos nucleicos e as porfirinas contêm nitrogênio, que deve sair do nosso corpo por 
ser indesejável e, às vezes, perigoso para as funções de diferentes células.
A degradação das porfirinas terá como produto nitrogenado de degradação as bilirrubinas, o ácido 
nucleico, o ácido úrico e as proteínas a ureia. Nossa maior excreta nitrogenada é a ureia (solúvel em 
água e não muito tóxica para as células), por isso somos classificados como ureotélicos. 
 Observação
Animais como peixes ósseos são amoniotélicos, pois sua principal 
excreta nitrogenada é a amônia, muito hidrossolúvel e muito tóxica; aves, 
insetos e répteis são uricotélicos, pois a principal excreta nitrogenada é o 
ácido úrico, pouco solúvel em água e pouco tóxico.
Depois da proteólise, os aminoácidos, que são liberados e terão seu nitrogênio excretado, e o esqueleto 
carbônico serão precursores da glicose (aminoácidos glicogênicos) ou acetil-CoA ou acetoacetato 
(aminoácidos cetogênicos). 
Durante o processo de degradação, o nitrogênio (na forma de amônia) é retirado com o envolvimento 
de três processos: transaminação, desaminação e ciclo da ureia no fígado, e o restante da cadeia 
carbônica é reutilizada para fins energéticos. 
A amônia (NH3) produzida por todos os tecidos deve ser transportada até o fígado, mas 
como é tóxica, então é levada pelos aminoácidos glutamina e alanina, para que nesse órgão seja 
transformada em ureia.
 Observação
A encefalopatia hepática é uma doença derivada da insuficiência 
hepática aguda ou crônica que afeta o cérebro gerando lesões irreversíveis 
nessas células. Ela se caracteriza com o aumento da amônia (ou amoníaco) 
no sangue, podendo levar à morte. Entre os fatores de risco podemos citar 
cirrose, alguns medicamentos sedativos e hepatite. Alguns de seus sintomas 
são: movimentos anormais ou tremores nas mãos ou braços, excitação ou 
convulsões e desorientação.
Quando chega no fígado, os aminoácidos devem sofrer reações (transaminação e desaminação) até 
perder o nitrogênio, que será transformado em ureia no ciclo da ureia, cuja principal função é eliminar 
a amônia tóxica do corpo; em animais superiores isso é feito através da urina.
103
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Proteínas
Aminoácidos
Proteólise
Síntese de novas 
proteínas
Síntese de compostos 
nitrogenados não proteicos
Degradação
Cadeia carbônica
Ureia
 
Figura 87 – Esquema da proteólise
6.5.1 Transaminação
As aminotransferases ou transaminases são específicas para cada tipo de aminoácido, produzindo os 
a-cetoácidos correspondentes. No entanto, a maioria só aceita a-cetoglutarato ou (em menor extensão) 
oxaloacetato, como aceitador do grupo amina, produzindo glutamato ou aspartato. 
Piruvato
1
6
5
4
3
2
Acetil-CoA
Oxaloacetato
Succinil-CoA
α-cetoglutarato
Fumarato
Ala
Cys
Gly
Ser
Thr
Trp
Ile
Leu
Lys
Phe
Thr
Trp
Tyr
Arg
His
Gin
Glu
Pro
Ile
Met
Thr
Val
Asp
Phe
Tyr
Aspn
Asp
Figura 88 – Locais onde o esqueleto carbônico dos aminoácidos pode participar
Os grupos amina da maior parte dos aminoácidos são utilizados para produzir glutamato ou 
aspartato, que por sua vez serão substratos da TGO (transaminase glutâmico-oxalacética) ou AST (aspartato 
aminotransferase) e TGP (transaminase glutâmico-pirúvica) ou ALT (alanina aminotrasnferase).104
Unidade II
Essas enzimas transferem o grupo amino para um cetoácido (oxalacetato ou piruvato), produzindo 
o aminoácido correspondente ao cetoácido (aspartato ou alanina). Geralmente a substância que aceita 
o grupo amina é o α-cetoglutarato, que é convertido em glutamato.
As transaminases ou aminotransferases necessitam de um ajudante chamado coenzima, pois a reação 
é extremamente complexa. A vitamina B6, conhecida como piridoxal fosfato (PAL), se liga ao grupo amina 
se transformando em piridoxamina (PAM) e o entrega ao cetoácido na ligação C=O, transformando-o 
em uma amina (aminoácido glutamato), e o grupamento C=O vai aonde o grupamento amina saiu, 
transformando a estrutura em um cetoácido (se for alanina se transforma em piruvato, se for aspartato 
se transforma em oxalocetato). O glutamato se transforma em α-cetoglutarato e libera a amônia. 
Resumindo:
alanina + α-cetoglutarato ⇔ piruvato + glutamato
aspartato + α-cetoglutarato ⇔ oxaloacetato + glutamato
Aminoácido
Piridoxal-fosfato
Glutamato α-cetoglutarato
Piridoxamina-fosfato
α-cetoácido
H
+
N
HO
H3C
COOH
CH2 O P
NH3
+
COO–R C
H
NH3
+
COO–CH2CH2OOC C
H
O
COO–CH2CH2OOC C
H
O
COO–R C
H
+
N
HO
H3C
CH2 – NH3
+
CH2 O P
Figura 89 – Esquema da reação de transaminação
105
BIOQUÍMICA METABÓLICA
+ +
Glutamato
COO–
C
CH2
CH2
COO–
H3N
+ H
α-cetoglutarato
COO–
C
CH2
CH2
COO–
O
Oxaloacetato
COO–
C
CH2
COO–
O
Aspartato
COO–
C
CH2
COO–
H3N
+ H
Aspartato
aminotransferase
Figura 90 – Esquema da reação catalisada pela AST
A TGP (ALT) é encontrada principalmente no fígado, e a TGO (AST) normalmente é encontrada no 
fígado e em vários tecidos, como coração, músculos, rim, cérebro e tecidos pancreático, pulmonar, nos 
leucócitos e eritrócitos. Ambas AST e ALT são encontradas no citosol dos hepatócitos, sendo a AST 
também encontrada nas mitocôndrias deles.
Exemplo de aplicação
Quando ocorrer algum dano em qualquer um desses tecidos citados, ocorre a lise da célula liberando, 
primeiramente, TGP no sangue. Caso ocorra necrose (destruição de organelas, inclusive mitocôndria), é 
liberada a TGO no sangue também. 
Em casos de lesão celular, ocorre um extravasamento do conteúdo celular, e o aumento de TGP 
sanguíneo serve como um indicador bastante específico do estado do fígado (como lesões hepáticas 
agudas do tipo que ocorre na hepatite viral, overdose de paracetamol ou esteatose), ao passo que 
o aumento de TGO é visto no IAM (infarto agudo do miocárdio), insuficiência cardíaca, desordens 
musculares, câncer de fígado e pancreatite, por exemplo.
Os níveis normais de TGO e TGP variam conforme o fabricante do teste laboratorial, mas 
geralmente para TGO a taxa de referência é de 0-45 U/L na maioria dos laboratórios, e para 
TGP de 0-50 U/L, sendo necessária a verificação dos valores de referência para poder comparar 
os resultados. 
6.5.2 Desaminação
Qualquer aminoácido pode sofrer desaminação, porém o glutamato é o principal. A enzima 
responsável pela desaminação do glutamato é a glutamato desidrogenase, uma enzima mitocondrial 
encontrada no fígado de mamíferos que tem a capacidade incomum de poder empregar tanto o NAD+ 
como o NADP+ como cofator. Nos hepatócitos, o glutamato é transportado do citosol para a mitocôndria 
para fazer a reação.
106
Unidade II
Glutamato + água + NAD+ → α-cetoglutarato + NADH + amoníaco (NH3) + H
+
+ +
Glutamato
COO–
C
CH2
CH2
COO–
H3N
+ H
α-cetoglutarato
COO–
C
CH2
CH2
COO–
ONAD(P)+ +H2O NAD(P)H + H
+ + NH4
+
Glutamato 
desidrogenase
Figura 91 – Esquema da reação catalisada pela enzima glutamato desidrogenase
As causas da toxicidade da amônia não estão bem elucidadas, mas sabe-se que, quando a 
concentração é muito alta, reage com o glutamato para formar glutamina. Além do transporte da 
amônia entre os tecidos, a glutamina está envolvida em diferentes funções, tais como a proliferação e 
o desenvolvimento de células e participação no sistema antioxidante e outras. Após exercícios físicos 
intensos e prolongados, a concentração de glutamina pode se tornar reduzida, pois está relacionada 
com efeitos antioxidantes.
 Saiba mais
Você pode se aprofundar a respeito dos aspectos da glutamina em:
CRUZAT, V. F.; PETRY, E. R.; TIRAPEGUI, J. Glutamina: aspectos bioquímicos, 
metabólicos, moleculares e suplementação. Revista Brasileira de Medicina 
do Esporte, v. 15, n. 5, set./out. 2009. Disponível em: http://www.scielo.br/
pdf/rbme/v15n5/15.pdf. Acesso em: 31 jul. 2020.
 Lembrete
O glutamato é um neurotransmissor excitatório do sistema nervoso. 
Acredita-se que esteja envolvido em funções cognitivas no cérebro, como 
a aprendizagem e a memória.
6.5.3 Ciclo da ureia
A ureia (figura a seguir) tem excreção renal e é formada a partir da amônia. Ocorre parte nas 
mitocôndrias e parte no citoplasma, principalmente nos hepatócitos (células do fígado), mas também, 
em menor grau, nos rins. 
107
BIOQUÍMICA METABÓLICA
O
CH2N NH2
Figura 92 – Fórmula estrutural da ureia
O ciclo da ureia consiste em cinco reações: duas dentro da mitocôndria e três no citosol, cada reação 
é catalisada por uma enzima. O ciclo (figura a seguir) ocorre da seguinte forma:
• A amônia se condensa com o bicarbonato e forma carbamoilfosfato com gasto de 2 ATPs.
• Ainda na mitocôndria, a ornitina se condensa com o carbamoilfosfato e gera citrulina, que é 
transportada para o citosol.
 Observação
Ornitina e citrulina são aminoácidos especiais, isto é, não fazem parte 
da estrutura de proteínas, só do ciclo da ureia.
• Citrulina reage com aspartato gerando argininosuccinato e fumarato, com consumo de ATP.
• Ocorre a lise ou quebra do argininossuccinato em arginina e fumarato.
• A arginina será clivada originando ureia e ornitina (que volta para a mitocôndria e reinicia o ciclo).
Ciclo da ureia
Matriz 
mitocondrial
Enzimas
1. Carbamoil fosfato sintetase
2. Ornitina transcarbamilase
3. Argininosuccinato sintetase
4. Argininosuccinato liase
5. Arginase
NH4
+ + HCO3
–
2 ATP
2 ADP + Pi + 2 H+
Ureia
Carbamoil fosfato
H2O
ATP
2
3
4
5
AMP + PPi
Aspartato
Fumarato
1
Ornitina Citrulina
Arginina
Argininossuccinato
Figura 93 – Representação do ciclo da ureia
108
Unidade II
A bicicleta de Krebs, em fisiologia, é uma interação entre o ciclo de Krebs e o ciclo da ureia. 
Este produz, em uma das suas reações intermediárias, o fumarato, que será liberado no citosol da 
célula, e poderá assim ser utilizado no ciclo de Krebs. Como as reações do ciclo da ureia e do ácido 
cítrico (ciclo de Krebs) estão correlacionadas, o conjunto dos dois tem sido chamado bicicleta 
de Krebs, por parecer com uma bicicleta, com duas rodas. O fumarato produzido na reação da 
argininosuccinato liase no ciclo da ureia é também um intermediário do ciclo do ácido cítrico. 
O fumarato entra na mitocôndria, onde as atividades combinadas da fumarase (fumarato hidratase) 
e da malato desidrogenase transformam-no em oxalacetato. O fumarato que é produzido na reação 
da argininossuccinato liase é um intermediário do ciclo do ácido cítrico. O fumarato entra na 
mitocôndria, onde as atividades combinadas da fumarase e da malato desidrogenase transformam 
o fumarato em oxaloacetato. O aspartato, que age como doador de nitrogênios na reação do ciclo 
da ureia catalisada pela argininossuccinato sintetase no citosol, é formado do oxalatoacetato por 
transaminação com o glutamato; o α-cetoglutarato é o outro produto dessa transaminação e é um 
intermediário do ciclo do ácido cítrico. 
 Resumo
A síntese de DNA e RNA são essenciais para a criação e reprodução 
da vida, sendo que o DNA tem como função primordial armazenar a 
informação genética da grande maioria dos seres vivos na forma de 
pequenos fragmentos chamados gene, e o RNA (cópia do gene) leva a 
informação para ser traduzida e gerar uma proteína. 
A replicação é o processo que gera DNA a partir de DNA e a transcrição 
gera um RNA a partir do DNA. Ainda existe a transcrição reversa, que é 
a geração do DNAa partir do RNA. Para cada um dos processos existem 
enzimas que guiam todo o método.
A degradação dos nucleotídeos de DNA e RNA resulta em ureia (se 
estivermos explicando nucleotídeos de bases pirimídicas) e ácido úrico (se for 
de bases púricas), e as pentoses e fosfato serão reaproveitados. 
Entre as patologias mais importantes do processo de degradação podemos 
citar a gota úrica, caracterizada por hiperuricemia e dores articulares.
 Exercícios
Questão 1. (IF-MS 2016) Nucleotídeos apresentam uma variedade de funções no metabolismo 
celular. Eles representam a “moeda” energética nas transações metabólicas; são as ligações químicas 
essenciais nas respostas da célula a hormônios e a outros estímulos extracelulares; e também são 
os componentes estruturais de uma estrutura ordenada de cofatores enzimáticos e intermediários 
metabólicos. E, por último, mas não menos importante, eles são os constituintes dos ácidos 
109
BIOQUÍMICA METABÓLICA
nucleicos: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA), os repositórios moleculares 
da informação genética. A estrutura de cada proteína – e, em última análise, de cada biomolécula 
e componente celular – é o produto da informação programada na sequência nucleotídica dos 
ácidos nucleicos da célula. A capacidade de armazenar e transmitir a informação genética de uma 
geração a outra é uma condição fundamental para a vida.
NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014. 
Considerando as características e processos que envolvem os ácidos nucleicos e seus respectivos 
nucleotídeos, analise as alternativas e assinale a incorreta.
A) Um segmento de uma molécula de DNA que contém a informação necessária para a síntese de 
um produto biologicamente funcional, seja proteína ou RNA, é denominado gene.
B) O RNA tem uma ampla variedade de funções e muitas classes são encontradas nas células. 
Os RNA ribossomais (rRNAs) são componentes dos ribossomos, os complexos que executam a 
síntese proteica. Os RNAs mensageiros (mRNAs) são intermediários, carregando a informação 
genética de um ou poucos genes para o ribossomo, onde as proteínas correspondentes podem ser 
sintetizadas. Os RNAs transportadores (tRNAs) são moléculas adaptadoras que traduzem fielmente 
a informação no mRNA em uma sequência específica de aminoácidos.
C) Tanto o DNA quanto o RNA contêm duas bases púricas principais, adenina (A) e guanina (G), e 
duas pirimídicas. No DNA e no RNA, uma das pirimidinas é a citosina (C), mas a segunda pirimidina 
não é a mesma nos dois: é a timina (T) no DNA e a uracila (U) no RNA.
D) o DNA e o RNA pareçam ter duas diferenças – pentoses diferentes e a presença de uracila no RNA 
e timina no DNA – é a pentose que define a identidade do ácido nucleico. Se o ácido nucleico 
contém 2’-desoxi-D-ribose, é DNA por definição. Da mesma forma, se o ácido nucleico contém 
D-ribose, é RNA, de acordo com sua composição de base.
E) Amostras de DNA isoladas de diferentes tecidos da mesma espécie podem não ter a mesma 
composição de bases nitrogenadas. Assim também a composição de bases de DNA, em uma 
dada espécie, pode se modificar com a idade do organismo, seu estado nutricional ou a 
mudança de ambiente.
Resposta correta: alternativa E.
Análise das alternativas
A) Alternativa correta. 
Justificativa: o segmento da fita de DNA contendo as bases nitrogenadas é composto pela sequência 
específica de ácido nucleico, que sãos os genes, com as nossas informações hereditárias.
110
Unidade II
B) Alternativa correta. 
Justificativa: o RNA se divide em RNA-mensageiro (que carrega as informações genéticas originadas 
do DNA), RNA-ribossômico (que traz os códons com as informações genéticas) e RNA-transportador 
(que se traduzirá em anticódons e produzirá sequências de aminoácidos que se verterão em proteínas 
ou enzimas específicas.
C) Alternativa correta. 
Justificativa: as bases pirimídicas se unem às purinas, onde o emparelhamento no DNA ocorre; a 
base púrica A(adenina) se liga com a base pirimídica T(timina); e no RNA, a base A(adenina) se une à 
U(uracila). Já a base pirimídica C(citosina) se une à base púrica G(guanina) igualmente em DNA e RNA. 
D) Alternativa correta. 
Justificativa: o DNA é uma desoxirribose e contém a timina, enquanto o RNA é uma ribose e 
contém a uracila. 
E) Alternativa incorreta. 
Justificativa: amostras de DNA isoladas de diferentes tecidos da mesma espécie possuem a mesma 
composição de bases nitrogenadas e não se modificam por idade, ambiente ou nutrição. 
Questão 2. (PUC/PR 2019) Após a degradação de aminoácidos, se os grupos amina não forem 
reutilizados para a síntese de novos aminoácidos ou de outros produtos nitrogenados, eles são canalizados 
para a formação de um produto de excreção atóxico chamado ureia, através do ciclo da ureia. Sobre esse 
ciclo é correto afirmar:
A) O ciclo da ureia ocorre no rim e tem início pela desaminação do glutamato na matriz mitocondrial 
gerando na sequência carbamoil-fosfato, numa reação dependente de ATP.
B) O tratamento de uma disfunção no ciclo da ureia com arginina se justifica por esse aminoácido 
ser ativador alostérico da enzima n-acetilglutamato sintase, que produz o ativador alostérico da 
enzima carbamoil-fosfato sintetase 1, ativando o ciclo.
C) No sangue, a maior parte do grupamento amina dos aminoácidos está na forma de amônia (NH3) 
para evitar a toxicidade causada pelo íon amônio (NH4+), que cruza todas as membranas indo 
diretamente ao cérebro, causando encefalopatia hepática.
D) O glutamato desempenha um papel importante no transporte dos grupamentos amina de 
aminoácidos degradados no músculo até o ciclo da ureia, evitando sua toxicidade, num ciclo 
chamado glicose-glutamato.
111
BIOQUÍMICA METABÓLICA
E) Quando o ciclo da ureia está muito ativo, o ciclo de Krebs fica comprometido pelo consumo de 
oxaloacetato e fumarato no ciclo da ureia.
Resposta correta: alternativa B.
Análise das alternativas
A) Alternativa incorreta. 
Justificativa: o ciclo da ureia ocorre nas células do fígado e em menor parte no rim. Inicia nas 
mitocôndrias e depois segue para o citosol da célula. 
B) Alternativa correta. 
Justificativa: a arginina auxilia as sínteses que ocorrem no fígado, sendo, portanto, usada no 
tratamento de disfunção do ciclo da ureia, já que ajuda na eliminação de toxinas do organismo. 
C) Alternativa incorreta. 
Justificativa: a amônia (NH3) é convertida no fígado, sendo mais tóxica que a ureia. A encefalopatia 
hepática é originada por distúrbio no fígado, que converte amônia em ureia, e esta é excretada do corpo 
pelos rins, em forma de urina. 
D) Alternativa incorreta. 
Justificativa: o glutamato se converte em glutamina e é transportado para o fígado, ou transfere seu 
grupo amino para o piruvato (ciclo glicose-alanina) evitando a toxicidade.
E) Alternativa incorreta. 
Justificativa: o ciclo da ureia é ligado ao ciclo de Krebs sendo que as reações dos dois ciclos estão 
relacionadas; por exemplo, o fumarato produzido na reação argininosuccinato liase no ciclo da ureia é 
também intermediário no ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico).