Biossíntese e oxidação de aminoácidos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS 
 
 
FELIPE SOARES COSTA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BIOSSÍNTESE E OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GOIÂNIA 
2019 
1.INTRODUÇÃO 
Os aminoácidos são as unidades básicas das proteínas, as quais estão envolvidas 
em reações bioquímicas essenciais ao organismo humano. Eles se ligam através de 
ligações peptídicas, isto é, cadeias de aminoácidos interligadas para constituírem 
os péptidos e as proteínas, mas enquanto subunidade monomérica simples 
fornecem a chave da estrutura de milhares de proteínas diferentes ,pois os 20 
aminoácidos existentes se combinam de múltiplas formas, dando origem a inúmeras 
proteínas com funções diversas no organismo que podem gerar produtos como 
enzimas, hormônios, anticorpos e transportadores, além de serem as constituições 
básicas usadas nas vias de informação, responsáveis por fazer nossos genes e 
cromossomos. 
A biossíntese dessas moléculas depende diretamente da dieta devido os animais 
não serem capazes de fixar nitrogênio presente nos agrupamentos amino dos 
aminoácidos, fazendo com que estes mesmos devam ser adquiridos na dieta e por 
conta dessa limitação, o organismo animal necessita de um número prévio de 
aminoácidos igual ao que deseja produzir, daí a importância destas biomoléculas na 
dieta. Sendo assim, os aminoácidos catabolizados provêm de duas diferentes 
fontes: as proteínas da dieta e as provenientes do turnover protéico que pode ser 
compreendido como o fenômeno no qual a síntese e a degradação de qualquer 
proteína ocorreriam ao mesmo tempo (Gonzales & Sartori, 2002) ou em outras 
palavras é a degradação das proteínas em seus constituintes aminoácidos que 
podem ser oxidados para produção de energia ou reciclados. Com base nisso os 
aminoácidos são classificados em essenciais e não essenciais em que os essenciais 
são aqueles cuja via biossintética o animal não dispõe, dependendo unicamente da 
dieta e os não essenciais cuja via sintética o animal dispõe, pois o organismo animal 
tem capacidade para produzi-los, bastando apenas ter disponibilidade de qualquer 
outro de onde possa retirar o grupamento amino. 
Partindo desse pressuposto, este trabalho irá destacar como se dão os processos 
de obtenção de aminoácidos a partir da retirada de grupos amino e uso de 
esqueletos carbônicos advindos de precursores intermediários de vias metabólicas , 
assim como também é de interesse deste trabalho discorrer acerca da regulação de 
tais moléculas nos organismos destacando o seu vasto uso em atividades celulares , 
tal como na sua oxidação para obtenção de energia e liberação de produtos até a 
regressão total ao se tornar novamente o precursor da via. 
2.DESENVOLVIMENTO 
Antes que se possa entender a biossíntese de aminoácidos específicos a partir de 
suas respectivas vias de obtenção é necessário compreender o processo de 
oxidação de proteínas que são absorvidas na dieta. Essa oxidação se inicia no 
estômago em que a presença de HCl desnatura as proteínas favorecendo a 
hidrólise. A pepsina, uma protease que age preferencialmente sobre ligações 
peptídicas formadas pelo aminogrupo de aminoácidos aromáticos (Phe, Tyr), é 
gerada a partir do zimogênio pepsinogênio e os produtos da ação da pepsina são 
peptídeos grandes e um pouco de aminoácidos. As presenças destes produtos 
estimulam a liberação de colecistocinina no duodeno, colecistocinina que por sua 
vez se soma a secretina estimulando a secreção do suco pancreático, rico em 
peptidases na forma de zimogênios. Os polipeptídeos que chegam ao duodeno são 
degradados por essas enzimas (tripsina, quimiotripsina, carboxipeptidades A e B, 
elastase), que são ativas em pH neutro e por isso dependem de NaHCO3, também 
presente no suco pancreático. Os produtos finais da digestão, na superfície celular, 
são aminoácidos livres, di- e tri-peptídeos, que são absorvidos por sistemas 
específicos de transporte até o fígado via sangue portal. 
Dado o ganho dessas moléculas pela ingestão de proteínas o organismo precisará 
direcioná-las a fins diversos como para a síntese de nucleotídeos, síntese de novos 
aminoácidos, obtenção de energia, estocagem de glicose e gordura via 
gliconeogênese e biossíntese de lipídeos respectivamente, ou em último caso a 
degradação prossegue apenas para eliminar os aminoácidos em excesso através da 
urina, uma vez que os animais são incapazes de armazenar estes compostos devido 
sua posterior toxicidade, diferente das plantas cuja germinação de sementes as 
armazenam. 
Dessa forma, como um possível acúmulo de proteínas pode desencadear em maior 
atividade dos rins ocasionando problemas a este a uma série de outras funções 
corporais, a homeostase atua na regulação em vários níveis, pois na síntese de 
aminoácidos, há muitas reações em comum para as vias de diferentes aminoácidos. 
Sendo assim, a regulação deve ser bastante delicada: em caso de excesso de um 
aminoácido, por exemplo, as reações que lhe são singulares, podem até ser 
interrompidas, mas as reações comuns a outros aminoácidos devem continuar 
acontecendo, porém em taxa menor (para que a produção de certos intermediários 
não ultrapasse a capacidade de aproveitamento na síntese destes outros 
aminoácidos. Outra possível forma de regulação se dá pela síntese de nucleotídeos 
e em contraste a esta, a degradação tecidual, mas o importante a ser observado é 
que o fluxo metabólico pela maioria dessas vias é muito menor que fluxo 
biossintético de carboidratos e gorduras nos tecidos animais, pois os aminoácidos e 
nucleotídeos são moléculas carregadas e seus níveis devem ser regulados para 
manter um equilíbrio eletroquímico na célula. 
Para que isto seja possível as enzimas destas reações comuns estão presentes em 
várias isoformas, cada uma sendo regulada alostericamente por um dos 
aminoácidos que a compartilham. Assim, se apenas um deles estiver em excesso, 
apenas a isoforma correspondente estará inibida. Isto permite a regulação "por 
partes", com quantidades ativas da enzima sempre proporcionais à necessidade. No 
caso da síntese de aminoácidos, a regulação ocorre em parte por meio de inibição 
por retroalimentação da primeira reação, pelo produto final da via. 
Portanto, seja para a biossíntese ou oxidação de aminoácidos, os processos 
conhecidos como transaminação e desaminação se fazem necessários para a 
regulação dessas moléculas nos organismos. Por exemplo, a transaminação é o 
processo em que se retira um agrupamento amino de um aminoácido qualquer, o 
incorporando a um esqueleto carbônico e o glutamato é a fonte de grupos amino 
para a maior parte dos aminoácidos, já que a partir dele ocorrem reações de 
transaminação. Ele é obtido por esse mesmo tipo de reação a partir do alfa-
cetoglutarato com a ação da enzima glutarato-desidrogenase e assim o glutamato 
poderá escolher entre um dos dois processos já mencionados em que caso escolha 
a transaminação, outros aminoácidos poderão ser formados e caso escolha a 
desaminação, os grupos aminos serão encaminhados via circulação para o fígado 
para serem excretados. O glutamato é assim necessário, pois, uma vez que a 
amônia não pode participar do ciclo da uréia diretamente a partir de qualquer 
aminoácido, ela pode ser doada pelo glutamato. 
Na transaminação as reações são catalisadas por enzimas genericamente 
denominadas aminotransferases que necessitam de piridoxal fosfato (vitamina B1) 
como grupo prostético. Essas enzimas transferem o grupo amino para esqueletos 
carbônicos que são provenientes de intermediários da glicólise, ciclo de Krebs e via 
das pentoses-p, este último, sendo precursor apenas de aminoácidos que não 
podemos sintetizar. Em vista disso dependendo dos precursores dos aminoácidos, 
eles podem ser classificados como glicogênicos (quando participam da 
gliconeogênese), cetogênicos (quando geram corpos cetônicos) e glico-cetogênicos 
(quando a rota metabólica levaà formação de glicose e de corpos cetônico), embora 
em todos os casos a transaminação se inicie pela tranferência de N pelo glutamato a 
seus respectivos precursores. 
A biossíntese utilizando o a-cetoglutarato pode resultar não apenas no glutamato 
como também na glutamina, aminoácido que por sua vez é resultado da ação 
realizada pela glutamina-sintetase, que catalisa a formação de glutamina a partir do 
glutamato ao adicionar em sua estrutura mais um grupo amina, fazendo com que a 
glutamina seja mais eficiente no transporte de amônia. Outros aminoácidos 
formados a partir do a-cetoglutarato são a arginina, via ornitina usando reações do 
ciclo da uréia e a prolina que reage se oxidando e formando ciclização em sua 
estrutura. Já outras fontes de derivação incluem moléculas como o piruvato que é a 
base para a alanina, leucina, valina e isoleucina, o oxaloacetato que fornece 
aspartato, liberando a-cetoglutarato como cetoácido, além de fornecer mais 
compostos ,sendo eles, a lisina, treonina, metionina e asparagina fruto de amidação 
do aspartato. Por fim, o fosfoenolpiruvato e 3-fosfoglicerato em conjunto com a 
eritrose-4-fosfato fornecem triptofano, felinalalanina, tirosina e serina, glicina e 
cisteína respectivamente, sendo a glicina resultada de uma remoção do grupamento 
hidroximetil da serina e a cisteína resultado de sulfatação a partir da serina. 
A fração de energia metabólica obtida a partir de aminoácidos, sejam eles 
provenientes de proteínas da dieta ou de proteínas teciduais, varia muito de acordo 
com o tipo de organismo e com as condições metabólicas. Carnívoros obtêm 
(imediatamente após uma refeição) até 90% de suas necessidades energéticas já as 
plantas quase nunca oxidam aminoácidos. Nos animais, os aminoácidos sofrem 
degradação oxidativa em três circunstâncias metabólicas diferentes, sendo a 
primeira durante a síntese e a degradação de proteínas celulares em que alguns 
aminoácidos liberados pela hidrólise de proteínas não são necessários para a 
biossíntese de novas proteínas, sofrendo degradação oxidativa. A segunda 
circunstância é explicada por uma dieta rica em proteínas, já que os aminoácidos 
ingeridos excedem as necessidades do organismo para a síntese proteica, sendo o 
excesso catabolizado. Por fim, a última ocorre durante o jejum ou no diabetes melito 
não controlado, quando os carboidratos estão indisponíveis ou são utilizados de 
modo inadequado, as proteínas celulares são utilizadas como combustível. 
Em todas essas condições metabólicas, os aminoácidos perdem seu grupo amino 
para formar a-cetoácidos. Sendo assim desse ponto, os esqueletos de carbono 
tomam vias distintas sendo direcionados para a gliconeogênese ou para a 
cetogênese, ou oxidados complemente a CO2 e água. Os aminoácidos que podem 
ser convertidos em piruvato, alfa-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato e 
oxaloacetato podem ser utilizados na síntese de glicose, e são ditos glicogênicos, já 
aqueles metabolizados a acetoacetato e acetato são considerados cetogênicos e os 
não são excludentes entre si; glicocetogênicos. O que esses grupos têm em comum 
é que em alguns casos, as reações das vias de degradação dos aminoácidos 
representam etapas paralelas ao catabolismo dos ácidos graxos. Além disso, eles 
são desaminados e o seu grupo amino e seus esqueletos carbônicos tomam vias 
separadas, porém interconectadas com o ciclo da uréia reduzindo o custo energético 
da excreção. 
Os processos de oxidação envolvem as transaminases que catalisam reações 
reversíveis, podendo retornar a forma de um cetoácido. Mas, outro tipo comum de 
reação que ocorre no catabolismo dos aminoácidos são as transferências de grupos 
de um carbono, as quais, em geral, envolvem um de três possíveis cofatores: a 
biotina, o tetra--hidrofolato ou a S-adenosilmetionina. Esses cofatores transferem 
grupos de um carbono em diferentes estados de oxidação, fazendo com que 
ocorram alterações moleculares que favoreçam a oxidação. A biotina transfere 
grupos de um carbono em seu estado mais oxidado o CO2; o tetra-hidrofolato 
transfere grupos de um carbono em estados intermediários de oxidação e, algumas 
vezes, como grupos metila; e a S-adenosilmetionina transfere grupos metila, o 
estado mais reduzido do carbono. As formas de tetra-hidrofolato são, em sua 
maioria, interconversíveis, funcionando como doadores de unidades de um carbono 
em uma grande variedade de reações metabólicas. A fonte principal de unidades de 
um carbono para o tetra-hidrofolato é o carbono removido da serina, em sua 
conversão em glicina. A S-adenosilmetionina é o cofator preferido para 
transferências biológicas do grupo metila. Esse cofator é sintetizado a partir do ATP 
e da metionina na reação catalisada pela metionina-adenosil-transferase. Outro 
cofator utilizado no catabolismo dos aminoácidos, é A tetra-hidrobiopterina, 
semelhante à porção pterinado tetra-hidrofolato, mas não está envolvida em reações 
de transferência de grupos de um carbono e, sim, em reações de 
oxidação.fenilalanina. 
3.CONCLUSÃO 
Pode assim ser concluído que os grupos amino são cuidadosamente gerenciados 
nos sistemas biológicos, uma vez que a síntese do nitrogênio é restrita às bactérias 
em um engenhoso ciclo biogeoquímico. Em vista disso, as vias aqui mencionadas 
são bem menos ativas que a glicólise e a oxidação dos ácidos graxos, mas ainda 
sim necessárias e interconectadas a essas respectivas vias podendo servir corpos 
cetônicos para suprir o cérebro de um organismo desabilitado. A oxidação de 
aminoácidos também permite a atividade muscular intensa, pois recolhe o tecido 
desgastado e o transporta para o fígado pela via da glicose-alanina, uma via que 
está interconectada a gliconeogênese. Portanto, seja pela oxidação ou síntese de 
aminoácidos é visto que sua regulação atua diretamente no metabolismo de outros 
compostos e seus produtos permitem renovação através de novas proteínas e 
excreção através da uréia. 
REFERÊNCIAS: 
GONZALES, E.; SARTORI, J.R. Crescimento e metabolismo muscular. In: MACARI, M.; 
FURLAN, R. L; GONZALES, E.(Eds.). Fisiologia aviária aplicada a frangos de corte.Jaboticabal: 
FUNEP/UNESP, 2002.p.267-278. 
Nelson, David L.; Cox, Michael M. Princípios de Bioquímica de Lehninger - 6ª Ed. 2014. 
Donald; VOET, Judith G. Bioquímica. 4. ed. Porto Alegre, Artmed, 2013.