Oxidação dos aminoácidos

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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. 
Nos animais, os aminoácidos sofrem degradação 
oxidativa em três circunstâncias metabólicas 
diferentes: 
1. Durante a síntese e a degradação normais de 
proteínas celulares (renovação proteica), 
alguns aminoácidos liberados pela hidrólise 
de proteínas não são necessários para a 
biossíntese de novas proteínas, sofrendo 
degradação oxidativa. 
2. Quando uma dieta é rica em proteínas e os 
aminoácidos ingeridos excedem as 
necessidades do organismo para a síntese 
proteica, o excesso é catabolizado; 
aminoácidos não podem ser armazenados. 
3. 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, os “esqueletos de carbono” dos 
aminoácidos. Os a-cetoácidos sofrem oxidação a 
CO2 e H2O ou, geralmente mais importante, 
fornecem unidades de três e quatro carbonos que 
podem ser convertidas, pela gliconeogênese, em 
glicose, o combustível para o cérebro, para o 
músculo esquelético e para outros tecidos. 
Em alguns casos, as reações das vias de degradação 
dos aminoácidos representam etapas paralelas ao 
catabolismo dos ácidos graxos. 
Uma característica importante distingue a 
degradação dos aminoácidos de outros processos 
catabólicos descritos até aqui: todos os 
aminoácidos contêm um grupo amino, e as vias 
para a degradação dos aminoácidos incluem, 
portanto, uma etapa fundamental, na qual o grupo 
a-amino é separado do esqueleto de carbono e 
desviado para as vias do metabolismo do grupo 
amino. 
Oxidação de Aminoácidos e Produção de Ureia 
 
Destinos metabólicos dos grupos amino 
Os aminoácidos derivados das proteínas da dieta 
são a origem da maioria dos grupos amino. A maior 
parte dos aminoácidos é metabolizada no fígado. 
Parte da amônia gerada nesse processo é reciclada 
e utilizada em uma variedade de vias biossintéticas; 
o excesso é excretado diretamente ou convertido 
em ureia ou ácido úrico para excreção, dependendo 
do organismo. 
O excesso de amônia produzido em outros tecidos 
(extra-hepáticos) é enviado ao fígado (na forma de 
grupos amino) para conversão em sua forma de 
excreção. 
Quatro aminoácidos desempenham papéis centrais 
no metabolismo do nitrogênio: glutamato, 
glutamina, alanina e aspartato. Esses aminoácidos 
em especial são aqueles mais facilmente 
convertidos em intermediários do ciclo do ácido 
cítrico: glutamato e glutamina são convertidos em 
a-cetoglutarato, alanina em piruvato e aspartato em 
oxaloacetato. 
Glutamato e glutamina são especialmente 
importantes, atuando como uma espécie de ponto 
de encontro para os grupos amino. No citosol das 
células do fígado (hepatócitos), os grupos amino da 
maior parte dos aminoácidos são transferidos para 
o a-cetoglutarato, formando glutamato, que entra 
na mitocôndria e perde seu grupo amino para 
formar NH4+. 
O excesso de amônia produzido na maior parte dos 
demais tecidos é convertido no nitrogênio amídico 
da glutamina, que circula até chegar ao fígado, 
entrando na mitocôndria hepática. Glutamina, 
glutamato ou ambos estão presentes na maior parte 
dos tecidos em concentrações mais elevadas que os 
demais aminoácidos. 
No músculo esquelético, os grupos amino que 
excedem as necessidades geralmente são 
transferidos ao piruvato para formar alanina, outra 
molécula importante para o transporte de grupos 
amino até o fígado. 
 
 
Imagem: Catabolismo dos grupos amino. (a) Visão 
geral do catabolismo dos grupos amino 
(sombreados) no fígado de vertebrados. (b) Formas 
de excreção do nitrogênio. O excesso de NH4
+ é 
excretado como ureia (maior parte dos vertebrados 
terrestres). Observe que os átomos de carbono da 
ureia e do ácido úrico estão altamente oxidados; o 
organismo descarta carbonos apenas após extrair a 
maior parte da energia de oxidação disponível. 
As proteínas da dieta são enzimaticamente 
degradadas até aminoácidos 
Em humanos, a degradação das proteínas ingeridas 
até seus aminoácidos constituintes acontece no 
trato gastrintestinal. A chegada de proteínas da 
dieta ao estômago estimula a mucosa gástrica a 
secretar o hormônio gastrina, que, por sua vez, 
estimula a secreção de ácido clorídrico pelas 
células parietais e de pepsinogênio pelas células 
principais das glândulas gástricas. 
O pepsinogênio, precursor inativo ou zimogênio é 
convertido na pepsina ativa por meio de uma 
clivagem autocatalisada (clivagem mediada pelo 
próprio pepsinogênio) que ocorre apenas em pH 
baixo. No estômago, a pepsina hidrolisa as 
proteínas ingeridas, atuando em ligações peptídicas 
em que o resíduo de aminoácido localizado na 
porção aminoterminal provém dos aminoácidos 
aromáticos Phe, Trp e Tyr, clivando cadeias 
polipeptídicas longas em uma mistura de peptídeos 
menores. 
À medida que o conteúdo ácido do estômago passa 
para o intestino delgado, o pH baixo desencadeia a 
secreção do hormônio secretina na corrente 
sanguínea. A secretina estimula o pâncreas a 
secretar bicarbonato no intestino delgado, para 
neutralizar o HCl gástrico, aumentando 
abruptamente o pH, que fica próximo a 7. 
A digestão das proteínas prossegue agora no 
intestino delgado. A chegada de aminoácidos na 
parte superior do intestino delgado (duodeno) 
determina a liberação para o sangue do hormônio 
colecistocinina, que estimula a secreção de diversas 
enzimas pancreáticas com atividades ótimas em pH 
7 a 8. 
O tripsinogênio, o quimotripsinogênio e as 
procarboxipeptidases A e B – os zimogênios da 
tripsina, da quimotripsina e das carboxipeptidases 
A e B – são sintetizados e secretados pelas células 
exócrinas do pâncreas. O tripsinogênio é 
convertido em sua forma ativa, a tripsina, pela 
enteropeptidase, uma enzima proteolítica secretada 
pelas células intestinais. 
A tripsina livre catalisa então a conversão de 
moléculas adicionais de tripsinogênio em tripsina. 
A tripsina também ativa o quimotripsinogênio, as 
procarboxipeptidases e a proelastase. 
Qual a razão para esse mecanismo elaborado ativar 
enzimas digestivas dentro do trato gastrintestinal? 
A síntese dessas enzimas como precursores 
inativos protege as células exócrinas do ataque 
proteolítico destrutivo. O pâncreas se protege ainda 
mais da autodigestão por meio da síntese de um 
inibidor específico, a proteína denominada inibidor 
pancreático da tripsina, que previne efetivamente a 
produção prematura de enzimas proteolíticas ativas 
dentro das células pancreáticas. 
A tripsina e a quimotripsina continuam a hidrólise dos 
peptídeos produzidos pela pepsina no estômago. 
Esse estágio da digestão proteica é realizado com 
grande eficiência, pois a pepsina, a tripsina e a 
quimotripsina apresentam especificidades distintas 
quanto aos aminoácidos sobre os quais atuam. 
A degradação de pequenos peptídeos no intestino 
delgado é então completada por outras peptidases 
intestinais. Estas incluem as carboxipeptidases A e 
B (duas enzimas que contêm zinco), as quais 
removem resíduos sucessivos da extremidade 
carboxiterminal dos peptídeos e uma 
aminopeptidase, que hidrolisa resíduos sucessivos 
da extremidade aminoterminal de peptídeos 
pequenos. 
A mistura resultante de aminoácidos livres é 
transportada para dentro das células epiteliais que 
revestem o intestino delgado, através dos quais os 
aminoácidos entram nos capilares sanguíneos nas 
vilosidades e são transportados até o fígado. 
Nos humanos, a maior parte das proteínas 
globulares obtidas a partir de animais é hidrolisada 
quase completamente até aminoácidos no trato 
gastrintestinal,mas algumas proteínas fibrosas, 
como a queratina, são digeridas apenas 
parcialmente. Além disso, o conteúdo proteico de 
alguns alimentos obtidos a partir de vegetais está 
protegido contra a degradação por envoltórios não 
digeríveis de celulose. 
 
 
Imagem: Parte do trato digestório (gastrintestinal) 
humano. (a) As células parietais e as células 
principais das glândulas gástricas secretam seus 
produtos em resposta ao hormônio gastrina. A 
pepsina inicia o processo de degradação das 
proteínas no estômago. (b) O citoplasma das 
células exócrinas é completamente preenchido pelo 
retículo endoplasmático rugoso, o sítio de síntese 
dos zimogênios e de muitas enzimas digestivas. Os 
zimogênios são concentrados em partículas de 
transporte circundadas por membranas, 
denominadas grânulos de zimogênios. Quando 
uma célula exócrina é estimulada, sua membrana 
plasmática funde-se com a membrana do grânulo 
de zimogênio e estes são liberados por exocitose no 
lúmen do ducto coletor. Os ductos coletores, por 
fim, levam ao ducto pancreático e daí ao intestino 
delgado. (c) Os aminoácidos são absorvidos pela 
camada de células epiteliais (mucosa intestinal) das 
vilosidades e chegam aos capilares. Os produtos da 
hidrólise dos lipídeos no intestino delgado, após 
sua absorção pela mucosa intestinal, entram no 
sistema linfático. 
O piridoxal-fosfato participa da transferência 
de grupos a-amino para o a-cetoglutarato 
Chegando ao fígado, a primeira etapa no 
catabolismo da maioria dos L-aminoácidos é a 
remoção de seus grupos a- -amino, realizada por 
enzimas denominadas aminotransferases ou 
transaminases. Nessas reações de transaminação, o 
grupo a-amino é transferido para o carbono a do a-
cetoglutarato, liberando o correspondente a-
cetoácido, análogo do aminoácido. 
Não ocorre desaminação (perda de grupos amino) 
efetiva nessas reações, pois o a-cetoglutarato torna-
se aminado enquanto o a-aminoácido é 
desaminado. 
O efeito das reações de transaminação é coletar 
grupos amino de diferentes aminoácidos, na forma 
de L-glutamato. O glutamato então funciona como 
doador de grupos amino para vias biossintéticas ou 
para vias de excreção, que levam à eliminação de 
produtos de excreção nitrogenados. 
Todas as aminotransferases apresentam o mesmo 
grupo prostético e o mesmo mecanismo de reação. 
O grupo prostético é o piridoxal-fosfato (PLP), a 
forma de coenzima da piridoxina ou vitamina B6. 
As aminotransferases são exemplos clássicos de 
enzimas que catalisam reações bimoleculares de 
pingue-pongue, nas quais o primeiro substrato 
reage e o produto deve deixar o sítio ativo antes que 
o segundo substrato possa se ligar. Assim, o 
aminoácido liga-se ao sítio ativo, doa seu grupo 
amino ao piridoxal-fosfato e deixa o sítio ativo na 
forma de um a-cetoácido. O outro a-cetoácido, que 
funciona como substrato, se liga então ao sítio 
ativo, aceita o grupo amino da piridoxamina-
fosfato e deixa o sítio ativo na forma de um 
aminoácido. 
O glutamato libera seu grupo amino na forma 
de amônia no fígado 
Os grupos amino de muitos a-aminoácidos são 
coletados, no fígado, na forma do grupo amino de 
moléculas de L-glutamato. Esses grupos amino 
devem ser removidos do glutamato e preparados 
para excreção. Nos hepatócitos, o glutamato é 
transportado do citosol para a mitocôndria, onde 
sofre desaminação oxidativa, catalisada pela L-
glutamato-desidrogenase. Nos mamíferos, essa 
enzima está presente na matriz mitocondrial. É a 
única enzima que utiliza NAD+ ou NADP+ como 
aceptor de equivalentes redutores. 
A ação combinada de uma aminotransferase e da 
glutamato-desidrogenase é conhecida como 
transdesaminação. Uns poucos aminoácidos 
contornam a via de transdesaminação e sofrem 
diretamente desaminação oxidativa. 
O a-cetoglutarato formado a partir da desaminação 
do glutamato pode ser utilizado no ciclo do ácido 
cítrico e para a síntese de glicose. 
A glutamato-desidrogenase opera em uma 
importante intersecção do metabolismo do carbono 
e do nitrogênio. Essa enzima alostérica com seis 
subunidades idênticas tem sua atividade 
influenciada por um arranjo complicado de 
moduladores alostéricos. Os mais bem estudados 
são o modulador positivo ADP e o modulador 
negativo GTP. 
A glutamina transporta a amônia na corrente 
sanguínea 
A amônia é bastante tóxica para os tecidos animais 
e seus níveis no sangue são regulados. Em muitos 
tecidos, incluindo o cérebro, alguns processos, 
como a degradação de nucleotídeos, geram amônia 
livre. Na maioria dos animais, a maior parte dessa 
amônia livre é convertida em um composto não 
tóxico antes de ser exportada dos tecidos extra-
hepáticos para o sangue e transportada até o fígado 
ou até os rins. 
Para essa função de transporte, o glutamato, 
essencial para o metabolismo intracelular do grupo 
amino, é substituído pela L-glutamina. A amônia 
livre produzida nos tecidos combina-se com o 
glutamato, produzindo glutamina, pela ação da 
glutamina-sintetase. Essa reação requer ATP e 
ocorre em duas etapas. 
Inicialmente, o glutamato e o ATP reagem para 
formar ADP e um intermediário g-glutamil-fosfato, 
que então reage com a amônia, produzindo 
glutamina e fosfato inorgânico. 
A glutamina é uma forma de transporte não tóxico 
para a amônia; ela normalmente está presente no 
sangue em concentrações muito maiores que os 
demais aminoácidos. 
A glutamina-sintetase é encontrada em todos os 
organismos, sempre desempenhando um papel 
metabólico central. Nos microrganismos, essa 
enzima serve como via de entrada essencial do 
nitrogênio fixado em sistemas biológicos. 
Na maioria dos animais terrestres, a glutamina que 
excede as necessidades de biossíntese é 
transportada pelo sangue para o intestino, o fígado 
e os rins, para ser processada. Nesses tecidos, o 
nitrogênio amídico é liberado como íon amônio na 
mitocôndria, onde a enzima glutaminase converte 
glutamina em glutamato e NH4
+ 
O NH4
+ do intestino e dos rins é transportado no 
sangue para o fígado. No fígado, a amônia de todas 
essas fontes é utilizada na síntese da ureia. Parte do 
glutamato produzido na reação da glutaminase 
pode ser adicionalmente processada no fígado pela 
glutamato-desidrogenase, liberando mais amônia e 
produzindo esqueletos de carbono para utilização 
como combustível. Contudo, a maior parte do 
glutamato entra em reações de transaminação 
necessárias para a biossíntese de aminoácidos e 
para outros processos. 
A alanina transporta a amônia dos músculos 
esqueléticos para o fígado 
A alanina também desempenha um papel especial 
no transporte dos grupos amino para o fígado em 
uma forma não tóxica, por meio de uma via 
denominada ciclo da glicose- -alanina. No músculo 
e em alguns outros tecidos que degradam 
aminoácidos como combustível, os grupos amino 
são coletados na forma de glutamato, por 
transaminação. O glutamato pode ser convertido 
em glutamina para transporte ao fígado ou pode 
transferir seu grupo a-amino para o piruvato, 
produto da glicólise muscular facilmente 
disponível, pela ação da alanina-aminotransferase. 
A alanina assim produzida passa para o sangue e 
segue para o fígado. No citosol dos hepatócitos, a 
alanina-aminotransferase transfere o grupo amino 
da alanina para o a-cetoglutarato, formando 
piruvato e glutamato. O glutamato então entra na 
mitocôndria, onde a reação da glutamato-
desidrogenase libera NH4
+, ou sofre transaminação 
com o oxaloacetato para formar aspartato, outro 
doador de nitrogênio para a síntese de ureia. 
A utilização de alanina para o transporte da amônia 
dos músculos esqueléticos para o fígado é outro 
exemplo da economia intrínseca dos organismos 
vivos. Os músculos esqueléticos em contração 
vigorosa operam anaerobiamente, produzindo 
piruvato e lactato pela glicólise, assim como 
amônia pela degradação proteica. De algum modo, 
esses produtos devem chegarao fígado, onde o 
piruvato e o lactato são incorporados na glicose, 
que volta aos músculos, e a amônia é convertida em 
ureia para excreção. O ciclo da glicose-alanina, em 
conjunto com o ciclo de Cori realiza essa operação. 
O custo energético da gliconeogênese é assim 
imposto ao fígado e não ao músculo, e todo o ATP 
disponível no músculo é destinado à contração 
muscular. 
 
 
Imagem: O ciclo da glicose-alanina. A alanina 
funciona como transportadora de amônia e do 
esqueleto de carbono do piruvato do músculo 
esquelético até o fígado. A amônia é excretada, e o 
piruvato é utilizado para produzir glicose, que é 
devolvida ao músculo. 
Excreção de nitrogênio e ciclo da ureia 
Se não forem reutilizados para a síntese de novos 
aminoácidos ou de outros produtos nitrogenados, 
os grupos amino são canalizados em um único 
produto final de excreção. A maior parte dos 
animais terrestres é ureotélica e excreta o 
nitrogênio amínico na forma de ureia. Nos 
organismos ureotélicos, a amônia depositada na 
mitocôndria dos hepatócitos é convertida em ureia 
no ciclo da ureia. 
A produção de ureia ocorre quase exclusivamente 
no fígado, sendo o destino da maior parte da 
amônia canalizada para esse órgão. A ureia passa 
para a circulação sanguínea e chega aos rins, sendo 
excretada na urina. 
A ureia é produzida a partir da amônia por meio 
de cinco etapas enzimáticas 
O ciclo da ureia inicia dentro da mitocôndria 
hepática, mas três de suas etapas seguintes ocorrem 
no citosol. O primeiro grupo amino que entra no 
ciclo da ureia é derivado da amônia na matriz 
mitocondrial – a maior parte desse NH4
+ é 
fornecida pelas vias descritas anteriormente. O 
fígado também recebe parte da amônia pela veia 
porta, sendo essa amônia produzida no intestino 
pela oxidação bacteriana de aminoácidos. Qualquer 
que seja sua fonte, o NH4
+ presente na mitocôndria 
hepática é utilizado imediatamente, juntamente 
com o CO2 (como HCO3
-) produzido pela 
respiração mitocondrial, para formar carbamoil-
fosfato na matriz. Essa reação é dependente de 
ATP, sendo catalisada pela carbamoil-fosfato-
sintetase I, enzima regulatória. 
 
 
 
Imagem: O ciclo da ureia e as reações que 
fornecem grupos amino para o ciclo. As enzimas 
que catalisam essas reações estão distribuídas entre 
a matriz mitocondrial e o citosol. Um grupo amino 
entra no ciclo da ureia como carbamoil-fosfato, 
formado na matriz; o outro entra como aspartato, 
produzido na matriz pela transaminação entre 
oxaloacetato e glutamato, catalisada pela aspartato-
aminotransferase. O ciclo da ureia consiste em 
quatro passos. 
➊ Formação de citrulina a partir de ornitina e 
carbamoil-fosfato (entrada do primeiro grupo 
amino); a citrulina passa para o citosol. 
➋ Produção de arginino-succinato, via um 
intermediário citrulil-AMP (entrada do segundo 
grupo amino). 
➌ Formação da arginina a partir do arginino-
succinato; essa reação libera fumarato, que entra no 
ciclo do ácido cítrico. 
➍ Formação de ureia; esta reação também regenera 
a ornitina. 
O carbamoil-fosfato, que funciona como doador 
ativado de grupos carbamoila, entra no ciclo da 
ureia. O ciclo tem apenas quatro etapas 
enzimáticas. 
Primeiro, o carbamoil- -fosfato doa seu grupo 
carbamoila para a ornitina, formando citrulina, com 
a liberação de Pi. A reação é catalisada pela 
ornitina-transcarbamoilase. A ornitina não é um 
dos 20 aminoácidos encontrados nas proteínas, mas 
é um intermediário-chave no metabolismo do 
nitrogênio. Ela é sintetizada a partir do glutamato, 
em uma via com cinco etapas. A ornitina 
desempenha um papel que se assemelha àquele do 
oxaloacetato no ciclo do ácido cítrico, aceitando 
material a cada volta do ciclo da ureia. A citrulina 
produzida no primeiro passo do ciclo da ureia passa 
da mitocôndria para o citosol. 
Os próximos dois passos trazem o segundo grupo 
amino. A fonte é o aspartato produzido na 
mitocôndria por transaminação e transportado para 
o citosol. A reação de condensação entre o grupo 
amino do aspartato e o grupo ureido (carbonila) da 
citrulina forma arginino-succinato. Essa reação 
citosólica, catalisada pela arginino-succinato-
sintetase, requer ATP e ocorre via um 
intermediário citrulil-AMP. 
O arginino-succinato é então clivado pela arginino-
succinase, formando arginina e fumarato; este 
último é convertido em malato e a seguir entra na 
mitocôndria para unir-se aos intermediários do 
ciclo do ácido cítrico. Esse passo é a única reação 
reversível do ciclo da ureia. 
Na última etapa do ciclo, a enzima citosólica 
arginase cliva a arginina, produzindo ureia e 
ornitina. A ornitina é transportada para a 
mitocôndria para iniciar outra volta do ciclo da 
ureia. 
A citrulina transportada para fora da mitocôndria 
não é diluída no conjunto geral de metabólitos no 
citosol, mas passa diretamente para o sítio ativo da 
arginino-succinato-sintetase. Essa canalização 
entre enzimas continua para o arginino-succinato, a 
arginina e a ornitina. Apenas a ureia é liberada para 
o conjunto geral de metabólitos no citosol. 
Os ciclos do ácido cítrico e da ureia podem ser 
ligados 
Uma vez que o fumarato produzido na reação da 
arginino- -succinase também é um intermediário do 
ciclo do ácido cítrico, os ciclos estão, a princípio, 
interconectados – em processo apelidado de 
“bicicleta de Krebs”. 
Contudo, cada ciclo opera independentemente e a 
comunicação entre eles depende do transporte de 
intermediários- -chave entre a mitocôndria e o 
citosol. Os principais transportadores na membrana 
interna da mitocôndria incluem o transportador 
malato-a-cetoglutarato, o transportador glutamato-
aspartato e o transportador glutamato-OH-. 
Juntos esses transportadores facilitam o movimento 
do malato e do glutamato para dentro da matriz 
mitocondrial e o movimento do aspartato e do a-
cetoglutarato para fora da mitocôndria, rumo ao 
citosol. 
Diversas enzimas do ciclo do ácido cítrico, 
incluindo a fumarase (fumarato-hidratase) e a 
malato-desidrogenase, também estão presentes 
como isoenzimas no citosol. Não há um 
transportador para levar diretamente o fumarato 
gerado na síntese de arginina no citosol para a 
matriz mitocondrial. Contudo, o fumarato pode ser 
convertido em malato no citosol, e depois esses 
intermediários podem ser metabolizados no citosol 
ou o malato pode ser transportado para o interior da 
mitocôndria, para utilização no ciclo do ácido 
cítrico. 
O aspartato formado na mitocôndria por 
transaminação entre o oxaloacetato e o glutamato 
pode ser transportado para o citosol, onde atua 
como doador de nitrogênio na reação do ciclo da 
ureia catalisada pela arginino-succinato-sintetase. 
Essas reações, que constituem a lançadeira 
aspartato-arginino-succinato, fornecem elos 
metabólicos entre essas vias separadas, pelos quais 
os grupos amino e os esqueletos de carbono dos 
aminoácidos são processados. 
Os ciclos da ureia e do ácido cítrico estão 
fortemente unidos a um processo adicional, que 
traz o NADH na forma de equivalentes redutores 
para dentro da mitocôndria. 
O NADH produzido pela glicólise, pela oxidação 
de ácidos graxos e em outros processos não pode 
ser transportado através da membrana mitocondrial 
interna. Contudo, equivalentes redutores podem 
entrar na mitocôndria pela conversão de aspartato 
em oxaloacetato no citosol e utilizando o NADH 
para reduzir o oxaloacetato a malato, o qual é então 
transportado para a matriz mitocondrial via 
transportador malato-a-cetoglutarato. Uma vez 
dentro da mitocôndria, o malato pode ser 
convertido novamente em oxaloacetato, ao mesmo 
tempo em que gera NADH. 
O oxaloacetato é convertido em aspartato na matriz 
e transportado para fora da mitocôndria pelo 
transportador aspartato-glutamato. Essa lançadeira 
de elétrons malato-aspartato completa novo ciclo, 
que funciona mantendo a mitocôndria com 
suprimentode NADH. 
Esses processos exigem que as concentrações de 
glutamato e aspartato sejam mantidas em equilíbrio 
no citosol. A enzima que transfere grupos amino 
entre esses dois aminoácidos-chave é a aspartato-
aminotransferase, AST (também chamada 
transaminase glutâmico-oxalacética, TGO). Essa 
enzima está entre as mais ativas enzimas nos 
hepatócitos e em outros tecidos. 
A atividade do ciclo da ureia é regulada em dois 
níveis 
Quando a ingestão dietética é basicamente proteica, 
os esqueletos de carbono dos aminoácidos são 
utilizados como combustível, produzindo muita 
ureia a partir dos grupos amino excedentes. 
Durante o jejum prolongado, quando a degradação 
de proteína muscular começa a suprir boa parte da 
energia metabólica do organismo, a produção de 
ureia também aumenta significativamente. 
Essas alterações de demanda com relação à 
atividade do ciclo da ureia são realizadas, a longo 
prazo, pela regulação das velocidades de síntese 
das quatro enzimas do ciclo da ureia e da 
carbamoil-fosfato-sintetase I, no fígado. Essas 
cinco enzimas são sintetizadas em taxas mais altas 
em animais em jejum e em animais com dietas de 
alto conteúdo proteico, em comparação a animais 
alimentados cujas dietas contenham 
principalmente carboidratos e gorduras. Animais 
com dietas desprovidas de proteínas produzem 
níveis mais baixos das enzimas do ciclo da ureia. 
Em uma escala de tempo mais curta, a regulação 
alostérica de pelo menos uma enzima-chave ajusta 
o fluxo pelo ciclo da ureia. A primeira enzima da 
via, a carbamoil-fosfato-sintetase I, é ativada 
alostericamente por N-acetil- -glutamato, 
sintetizado a partir de acetil-CoA e glutamato pela 
N-acetil-glutamato-sintase. 
A interconexão de vias reduz o custo energético 
da síntese da ureia 
Analisando o ciclo da ureia isoladamente, percebe-
se que a síntese de uma molécula de ureia requer a 
hidrólise de quatro ligações fosfato ricas em 
energia. Duas moléculas de ATP são necessárias na 
formação do carbamoil-fosfato e um ATP para 
produzir arginino-succinato – este último ATP 
sendo clivado em AMP e PPi, que é hidrolisado em 
2 Pi. 
O fumarato, gerado pelo ciclo da ureia, é 
convertido em malato e este transportado para 
dentro da mitocôndria. Dentro da matriz 
mitocondrial, NADH é gerado na reação da malato 
desidrogenase. Cada molécula de NADH pode 
gerar até 2,5 ATP durante a respiração 
mitocondrial, reduzindo muito o custo energético 
geral da síntese de ureia. 
Vias da degradação dos aminoácidos 
Essas vias são bem menos ativas que a glicólise e a 
oxidação dos ácidos graxos. O fluxo ao longo das 
vias catabólicas também varia muito, dependendo 
do equilíbrio entre as necessidades para processos 
biossintéticos e a disponibilidade de determinado 
aminoácido. As 20 vias catabólicas convergem 
para formar apenas seis produtos principais, os 
quais podem entrar no ciclo do ácido cítrico. Desse 
ponto, os esqueletos de carbono tomam vias 
distintas, sendo direcionados para a gliconeogênese 
ou para a cetogênese, ou oxidados completamente 
a CO2 e H2O. 
Sete dos aminoácidos podem ter seus esqueletos de 
carbono, total ou parcialmente, degradados para 
produzir acetil-CoA. Cinco aminoácidos são 
convertidos em a-cetoglutarato, quatro em succinil-
CoA, dois em fumarato e dois em oxaloacetato. 
Seis aminoácidos têm seu esqueleto carbonado, 
total ou parcialmente, convertido em piruvato, o 
qual pode ser transformado em acetil-CoA ou em 
oxaloacetato. 
Alguns aminoácidos são convertidos em glicose, 
outros em corpos cetônicos 
Os sete aminoácidos inteira ou parcialmente 
degradados em acetoacetil-CoA e/ou acetil-CoA – 
fenilalanina, tirosina, isoleucina, leucina, 
triptofano, treonina e lisina – podem produzir 
corpos cetônicos no fígado, onde a acetoacetil- -
CoA é convertida em acetoacetato e, então, em 
acetona e b-hidroxibutirato. 
Esses são aminoácidos cetogênicos. Sua 
capacidade de produzir corpos cetônicos é 
especialmente evidente no diabetes melito não 
controlado, quando o fígado produz grandes 
quantidades de corpos cetônicos a partir de ácidos 
graxos e de aminoácidos cetogênicos. 
Os aminoácidos degradados em piruvato, a-
cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato e/ou 
oxaloacetato podem ser convertidos em glicose e 
glicogênio. 
Esses são aminoácidos glicogênicos. Aminoácidos 
glicogênicos e cetogênicos não são excludentes 
entre si; cinco aminoácidos – triptofano, 
fenilalanina, tirosina, treonina e isoleucina – são 
tanto cetogênicos quanto glicogênicos. 
A leucina é um aminoácido exclusivamente 
cetogênico, muito comum em proteínas. Sua 
degradação contribui substancialmente para a 
cetose em condições de jejum prolongado.