UNIDADE 3-BIOQUIMICA BASICA E METABOLISMO

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22/04/2021
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UNIDADE 3
METABOLISMO
Prof. Dra Ana Caroline Gianes Cardozo
Farmacêutica
TÓPICO 1
PRINCÍPIOS DA BIOENERGÉTICA
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1. INTRODUÇÃO
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O metabolismo é uma 
atividade celular 
altamente coordenada, em 
que muitos sistemas 
multienzimáticos (vias 
metabólicas) cooperam 
para: 
(1) obter energia química 
capturando energia solar ou 
degradando nutrientes 
energeticamente ricos 
obtidos do meio ambiente; 
(2) converter as moléculas 
dos nutrientes em moléculas 
com características próprias 
de cada célula, incluindo 
precursores de 
macromoléculas; 
(3) transformar precursores 
monoméricos em 
macromoléculas (proteínas, 
ácidos nucleicos e 
polissacarídeos); 
(4) sintetizar e degradar as 
biomoléculas necessárias 
para as funções celulares 
especializadas, como 
lipídios de membrana, 
mensageiros intracelulares 
e pigmentos. 
1. INTRODUÇÃO
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Os organismos vivos podem 
ser divididos em dois grandes 
grupos de acordo com a 
forma química pela qual 
obtêm carbono do meio 
ambiente. 
Os autotróficos (como
bactérias fotossintéticas,
algas verdes e plantas
vasculares) podem usar o
dióxido de carbono da
atmosfera como sua única
fonte de carbono, a partir do
qual formam todas as suas
biomoléculas constituídas de
carbono.
Alguns organismos
autotróficos, como as
cianobactérias, também
podem utilizar nitrogênio
atmosférico para gerar todos
os seus componentes
nitrogenados.
Os heterotróficos não
conseguem utilizar o dióxido
de carbono atmosférico e
devem obter carbono a partir
do ambiente na forma de
moléculas orgânicas
relativamente complexas,
como a glicose.
Os animais multicelulares e
a maioria dos
microrganismos são
heterotróficos.
As células e os organismos
autotróficos são relativamente
autossuficientes, enquanto as
células e os organismos
heterotróficos, por
necessitarem de carbono em
formas mais complexas,
dependem de produtos de
outros organismos.
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2. SERES AUTOTRÓFICOS, HETEROTRÓFICOS E VIAS METABÓLICAS
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Algumas das reações de oxidação que produzem dióxido de carbono também
consomem oxigênio, convertendo-o em água.
Assim, carbono, oxigênio e água são constantemente reciclados entre 
os mundos heterotrófico e autotrófico, com a energia solar como a força 
que impulsiona esse processo global.
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Todos os organismos vivos também exigem 
uma fonte de nitrogênio, necessária para a 
síntese de aminoácidos, nucleotídeos e outros 
componentes. 
As bactérias e as plantas, geralmente,
podem usar amônia ou nitrato como única
fonte de nitrogênio,
Vertebrados devem obter nitrogênio na
forma de aminoácidos ou de outros
compostos orgânicos.
Além dos ciclos globais de carbono e oxigênio, 
um ciclo de nitrogênio opera na biosfera, 
movimentando enormes quantidades de 
nitrogênio.
A reciclagem de carbono, oxigênio e 
nitrogênio que, em última análise, envolve 
todas as espécies, depende do equilíbrio 
adequado entre as atividades dos 
produtores (autotróficos) e consumidores 
(heterotróficos) em nossa biosfera.
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Esses ciclos de matéria são 
impulsionados pelo fluxo de 
energia na biosfera, iniciado 
com a captura da energia 
solar pelos organismos 
fotossintéticos e a utilização 
dessa energia para gerar 
carboidratos ricos em energia 
e outros nutrientes orgânicos; 
esses nutrientes são depois 
usados como fontes de energia 
por organismos heterotróficos. 
Carbono, oxigênio e nitrogênio 
são reciclados continuamente, 
mas energia é constantemente 
transformada em formas não 
utilizáveis, como o calor.
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A soma de todas as transformações 
químicas que ocorrem em uma 
célula ou em um organismo, ocorre 
por meio de uma série de reações 
catalisadas por enzimas que 
constituem as vias metabólicas. 
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O catabolismo é a fase de 
degradação do metabolismo, 
na qual moléculas, nutrientes 
orgânicos (carboidratos, gorduras 
e proteínas) são convertidas em 
produtos finais menores e mais 
simples (como ácido láctico, CO2 
e NH3 ).
As vias catabólicas liberam 
energia, e parte dessa energia é 
conservada na forma de ATP 
(adenosina trifosfato) e de 
transportadores de elétrons 
reduzidos (NADH; NADPH e 
FADH2) e o restante é perdido 
como calor. 
No anabolismo, também 
chamado de biossíntese, 
precursores pequenos e 
simples formam moléculas 
maiores e mais complexas, 
incluindo lipídios, polissacarídeos, 
proteínas e ácidos nucleicos. 
As reações anabólicas 
necessitam de fornecimento de 
energia, geralmente na forma de 
potencial de transferência do 
grupo fosforil do ATP e do 
poder redutor de NADH, 
NADPH e FADH2. 
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Algumas vias 
metabólicas são 
lineares e algumas são 
ramificadas, gerando 
múltiplos produtos úteis 
a partir de um único 
precursor ou 
convertendo vários 
precursores em um 
único produto. 
Em geral, as vias 
catabólicas são 
convergentes e as vias 
anabólicas são 
divergentes. Algumas 
vias são cíclicas: um 
composto inicial da via é 
regenerado em uma 
série de reações que 
converte outro 
componente inicial em 
um produto.
Video: https://www.youtube.com/watch?v=5G0rqmTrt_I
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As vias catabólicas e anabólicas que 
conectam os mesmos produtos finais, 
como por exemplo a transformação da 
glicose em piruvato e vice-versa, podem 
empregar muitas das mesmas enzimas, 
mas pelo menos uma das etapas é 
catalisada por enzimas diferentes nos 
sentidos catabólico e anabólico, e 
essas enzimas constituem pontos de 
regulação independentes. 
Além disso, a fim de que as vias 
anabólicas e catabólicas sejam 
essencialmente irreversíveis, pelo 
menos uma das reações específicas de 
cada sentido deve ser 
termodinamicamente muito favorável.
Como as vias metabólicas são 
cineticamente controladas pela 
concentração do substrato, conjuntos 
separados de intermediários anabólicos e 
catabólicos também contribuem para o 
controle das taxas metabólicas.
Esses recursos que separam os 
processos anabólicos e catabólicos serão 
de interesse particular em nossa 
discussão sobre o metabolismo.
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As vias metabólicas 
são reguladas em 
vários níveis, dentro e 
fora das células. 
A regulação mais 
imediata é a 
disponibilidade de 
substrato, a velocidade 
de reação depende 
muito da concentração 
do substrato. 
Um segundo tipo de 
controle rápido dentro da 
célula é a regulação 
alostérica por um 
intermediário metabólico 
ou por uma coenzima –
um aminoácido ou ATP, 
por exemplo – que 
sinaliza o estado 
metabólico no interior 
da célula.
Quando a célula contém 
uma quantidade de 
aspartato, por exemplo, 
suficiente para suas 
necessidades imediatas, 
ou quando os níveis 
celulares de ATP indicam 
não ser necessário o 
consumo adicional de 
combustível no momento, 
esses sinais inibem 
alostericamente a 
atividade de uma ou 
mais enzimas nas vias 
pertinentes.
Video : https://www.youtube.com/watch?v=puiznYbCIpU
3. GLICÓLISE E VIA PENTOSE-FOSFATO
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A glicose ocupa posição central 
no metabolismo de plantas, 
animais e muitos 
microrganismos. Ela é 
relativamente rica em energia 
potencial e, por isso, é um bom 
combustível. 
Por meio do armazenamento da 
glicose na forma de polímero de 
alta massa molecular, como o 
amido e o glicogênio, a célula 
pode estocar grandes quantidades 
de unidades de hexose, enquanto 
mantém a osmolaridade citosólica
relativamente baixa. 
Quando a demanda de energia 
aumenta, a glicose pode ser 
liberada desses polímeros de 
armazenamento intracelulares e 
utilizada para produzir ATP de 
maneira aeróbia ou anaeróbia.
A glicose, além de excelente 
combustível, também é um 
precursor admiravelmente 
versátil, capaz de suprir uma 
enorme variedade de 
intermediários metabólicos em 
reações biossintéticas. 
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Em animais e em vegetais vasculares, a glicose tem quatro 
destinos principais: ela pode ser usada na síntese de 
polissacarídeoscomplexos direcionados ao espaço 
extracelular; ser armazenada nas células (como polissacarídeo 
ou como sacarose); ser oxidada a compostos de três átomos 
de carbonos (piruvato) por meio da glicólise, para fornecer ATP e 
intermediários metabólicos; ou ser oxidada pela via das 
pentoses-fosfato (fosfogliconato) produzindo ribose-5-
fosfato para a síntese de ácidos nucleicos e NADPH –produz 
ATP para processos biossintéticos redutores.
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Os organismos sem acesso à 
glicose de outras fontes devem 
sintetizá-la. Os organismos 
fotossintéticos sintetizam 
glicose inicialmente por redução 
do CO2 atmosférico a trioses e, 
em seguida, por conversão das 
trioses em glicose. 
As células não fotossintéticas 
produzem glicose a partir de 
precursores simples com três ou 
quatro átomos de carbono pelo 
processo de gliconeogênese, 
que reverte a glicólise em uma via 
que utiliza muitas enzimas 
glicolíticas. 
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Na glicólise, uma molécula 
de glicose é degradada 
em uma série de reações 
catalisadas por enzimas, 
gerando duas moléculas do 
composto de três átomos 
de carbono, o piruvato. 
Durante as reações 
sequenciais da glicólise, 
parte da energia livre da 
glicose é conservada na 
forma de ATP e NADH. 
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A glicólise é uma via central quase 
universal do catabolismo da glicose, a 
via com o maior fluxo de carbono na 
maioria das células. 
A quebra glicolítica da glicose a única 
fonte de energia metabólica em alguns 
tecidos e células de mamíferos (p. ex., 
eritrócitos, medula renal, cérebro e 
esperma). 
Quando ocorre a degradação anaeróbia 
da glicose, utilizamos o termo 
Fermentação. 
Como os organismos vivos surgiram 
inicialmente em uma atmosfera sem 
oxigênio, a quebra anaeróbia da glicose 
provavelmente seja o mais antigo 
mecanismo biológico de obtenção de 
energia a partir de moléculas orgânicas 
combustíveis. 
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A quebra da glicose, formada 
por seis átomos de carbono, 
em duas moléculas de 
piruvato, cada uma com três 
carbonos, ocorre em dez 
etapas, sendo que as cinco 
primeiras constituem a fase 
preparatória:
Nessas reações a glicose é 
inicialmente fosforilada no 
grupo hidroxil ligado ao C-6
(etapa 1). 
A D-glicose-6-fosfato assim 
formada e convertida a D-
frutose-6-fosfato (etapa 2);
A qual é novamente 
fosforilada, desta vez em C-1, 
para formar D-frutose-1,6-
bifosfato (etapa 3). 
Nas duas reações de 
fosforilação, o ATP e o 
doador de grupos fosforil..
Fosforilação é a adição de um grupo fosfato (PO4) a uma proteína ou 
outra molécula. 
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A frutose-1,6-bifosfato é 
dividida em duas 
moléculas de três 
carbonos (etapa 4); 
Essa é a etapa de “lise” que dá 
nome à via. A di-hidroxiacetona-
fosfato é isomerizada a uma 
segunda molécula de 
gliceraldeido-3-fosfato (etapa 
5), finalizando a primeira fase 
da glicólise. 
As 2 moléculas de ATP são 
consumidas antes da clivagem 
da glicose em duas partes de 
três carbonos; haverá depois 
um bom retorno para esse 
investimento. Os ganhos de 
energia provêm da fase de 
pagamento da glicólise. 
Cada molécula de gliceradeido-3-
-fosfato é oxidada e fosforilada por 
fosfato inorgânico (não por ATP) 
para formar 1,3-bifosfoglicerato 
(etapa 6). Ocorre liberação de 
energia quando as duas moléculas 
de 1,3-bifosfoglicerato são 
convertidas a duas moléculas de 
piruvato (etapas 7 a 10). 
Grande parte dessa energia é 
conservada pela fosforilação 
acoplada de quatro moléculas 
de ADP a ATP. O rendimento 
líquido são 2 moléculas de ATP 
por molécula de glicose 
utilizada, já que duas moléculas 
de ATP foram consumidas na 
fase preparatória. 
A energia também é 
conservada na fase de 
pagamento com a 
formação de duas 
moléculas do 
transportador de 
elétrons NADH por 
moléculas de glicose.
Video: https://www.youtube.com/watch?v=aIdJSSx_4ks
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A fosforilação da 
glicose é catalisada 
pela hexocinase. 
Cinases são 
enzimas que 
catalisam a 
transferência do 
grupo fosforil
terminal do ATP a 
um aceptor 
nucleofílico. 
As cinases são 
uma subclasse das 
transferases. Ela 
geralmente, como 
muitas outras 
cinases, requer 
Mg21 para sua 
atividade.
A hexocinase está 
presente em 
praticamente todos 
os organismos. O 
genoma humano 
codifica quatro 
hexocinases
diferentes (I a IV), e 
todas catalisam a 
mesma reação. 
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3.2 A FASE DE PAGAMENTO DA GLICÓLISE PRODUZ ATP E NADH 
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A fase de pagamento da 
glicólise inclui as etapas de 
fosforilação que conservam 
energia, nas quais parte da 
energia química da molécula da 
glicose é conservada na forma 
de ATP e NADH. 
Lembre-se de que uma molécula 
de glicose rende duas moléculas 
de gliceraldeido-3-fosfato, e as 
duas metades da molécula de 
glicose seguem a mesma via na 
segunda fase da glicólise. 
A conversão das duas moléculas 
de gliceraldeido-3-fosfato a duas 
moléculas de piruvato é 
acompanhada pela formação de 
quatro moléculas de ATP a partir 
de ADP. 
No entanto, o rendimento líquido 
de ATP por molécula de glicose 
consumida é de apenas dois, já 
que dois ATP foram consumidos 
na fase preparatória da glicólise 
para fosforilar as duas 
extremidades da molécula da 
hexose.
4. A CAPTAÇÃO DA GLICOSE É DEFICIENTE NO DIABETES MELITO TIPO 1
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O metabolismo de glicose em 
mamíferos é limitado pela taxa de 
captação da glicose pelas células 
e sua fosforilação pela 
hexocinase.
A captação da glicose do sangue é 
mediada pela família GLUT de 
transportadores de glicose. 
Os transportadores nos hepatócitos 
(GLUT1, GLUT2) e nos neurônios 
cerebrais (GLUT3) estão sempre 
presentes nas membranas 
plasmáticas. 
Por outro lado, o principal 
transportador de glicose nas células 
do músculo esquelético, músculo 
cardíaco e tecido adiposo (GLUT4) 
está armazenado em pequenas 
vesículas intracelulares e se desloca 
para a membrana plasmática 
apenas em resposta a um sinal de 
insulina.
Portanto, em músculo esquelético, 
coração e tecido adiposo, a 
captação e o metabolismo da 
glicose dependem da liberação 
normal de insulina pelas células b 
pancreáticas em resposta à 
quantidade elevada de glicose no 
sangue.
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4. A CAPTAÇÃO DA GLICOSE É DEFICIENTE NO DIABETES MELITO TIPO 1
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Os indivíduos com diabetes melito tipo 
1 (também chamado de diabetes 
dependente de insulina) têm 
pouquíssimas células b e são 
incapazes de liberar insulina 
suficiente para desencadear a 
captação de glicose pelas células 
do músculo esquelético, do coração 
ou do tecido adiposo. 
Assim, após uma refeição contendo 
carboidratos, a glicose se acumula a 
níveis anormalmente altos no 
sangue, condição conhecida como 
hiperglicemia. 
Incapazes de captar glicose, o 
músculo e o tecido adiposo utilizam 
os ácidos graxos armazenados nos 
triacilgliceróis como seu principal 
combustível. 
No fígado, a acetil-CoA, derivada da 
degradação desses ácidos graxos, 
é convertida a “corpos cetônicos” –
acetoacetato e b-hidroxibutirato – que 
são exportados e levados a outros 
tecidos para serem utilizados como 
combustível. 
Esses compostos são 
especialmente críticos para o 
cérebro, que utiliza os corpos 
cetônicos como combustível 
alternativo quando a glicose está 
indisponível.
Em pacientes com diabetes tipo 1 não 
tratados, a superprodução de 
acetoacetato e b-hidroxibutirato
leva a seu acúmulo no sangue e a 
consequente redução do pH 
sanguíneo leva à cetoacidose, uma 
condição potencialmente letal. 
5. VIAS ALIMENTADORAS DA GLICÓLISE
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Muitos carboidratos, além da glicose, encontram seus destinos 
catabólicos na glicólise, após serem transformados em um dos 
intermediários glicolíticos. 
Os mais significativos são os polissacarídeos de armazenamento, 
glicogênio e amido, contidos nas células (endógenos) ou obtidos da 
dieta; os dissacarídeos maltose, lactose, trealose e sacarose; e os 
monossacarídeos frutose, manose egalactose.
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5. VIAS ALIMENTADORAS DA GLICÓLISE
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5.1. OS POLISSACARÍDEOS E OS DISSACARÍDEOS DA DIETA
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Para a maioria dos seres humanos, o 
amido é a principal fonte de 
carboidratos na dieta. 
A digestão inicia na boca, onde a amilase 
salivar hidrolisa as ligações glicosídicas 
internas do amido, produzindo fragmentos 
polissacarídeos curtos ou 
oligossacarídeos. 
No estômago, a amilase salivar é inativada pelo 
pH baixo, mas uma segunda forma de amilase, 
secretada pelo pâncreas no intestino delgado, 
continua o processo de degradação. 
A amilase pancreática gera principalmente 
maltose e maltotriose (os di e trissacarídeos de 
glicose) e oligossacarídeos chamados de 
dextrinas-limite, fragmentos de amilopectina. 
A maltose e as dextrinas são degradadas até glicose 
por enzimas do epitélio intestinal com borda em escova 
(as microvilosidades das células epiteliais do intestino, 
que aumentam muito a área da superfície intestinal). O 
glicogênio da dieta tem essencialmente a mesma 
estrutura do amido, e sua digestão segue a mesma 
via.
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5.2. O GLICOGÊNIO ENDÓGENO E O AMIDO SÃO DEGRADADOS POR FOSFORÓLISE
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Os estoques de glicogênio em 
tecidos animais (principalmente no 
fígado e no músculo esquelético), 
em microrganismos ou em tecidos 
vegetais podem ser mobilizados, 
para o uso da mesma célula, por 
uma reação fosfolítica catalisada 
pela glicogênio-fosforilase
(amido-fosforilase em vegetais). A 
fosforólise preserva parte da 
energia da ligação glicosídica do 
ester-fosfato da glicose1-fosfato.
5.2. O GLICOGÊNIO ENDÓGENO E O AMIDO SÃO DEGRADADOS POR FOSFORÓLISE
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• A quebra de polissacarídeos da dieta, como o glicogênio e o amido no trato
gastrintestinal, por fosforólise, em vez de hidrólise, não produziria ganho de
energia: açúcares fosfatados não são transportados para dentro das células que
revestem o intestino, devendo primeiro ser desfosforilados a açúcar livre. Os
dissacarídeos devem ser hidrolisados a monossacarídeos antes de entrar
na célula.
• Os monossacarídeos assim formados são transportados ativamente para
as células epiteliais, em seguida passam para o sangue e são
transportados para vários tecidos, onde são fosforilados e entram na
sequência glicolítica.
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5.2. O GLICOGÊNIO ENDÓGENO E O AMIDO SÃO DEGRADADOS POR FOSFORÓLISE
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• A intolerância à lactose, comum entre adultos na maior parte das populações
humanas, exceto aquelas originárias do norte da Europa e alguns países da
África, é devida ao desaparecimento, após a infância, da maior parte ou de toda
atividade lactásica das células epiteliais intestinais.
• Na ausência de lactase intestinal, a lactose não pode ser completamente
digerida e absorvida no intestino delgado, passando para o intestino grosso,
onde bactérias a convertem em produtos tóxicos que causam cãibras abdominais
e diarreia.
• O problema é ainda mais complicado porque a lactose não digerida e seus
metabólitos aumentam a osmolaridade do conteúdo intestinal, favorecendo a
retenção de água no intestino.
• Na maioria dos lugares do mundo, onde a intolerância a lactose é prevalente, o
leite não é usado como alimento para adultos, embora os produtos do leite pré-
digeridos com lactase estejam comercialmente disponíveis em alguns países.
• Em certas patologias humanas estão ausentes algumas ou todas as
dissacaridases intestinais. Nesses casos, o distúrbio digestivo ocasionado pelos
dissacarídeos da dieta pode ser minimizado por uma dieta controlada.
6. GLICONEOGÊNESE 
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O papel central da glicose no 
metabolismo permanece sendo 
combustível quase universal e unidade 
estrutural nos organismos atuais.
Em mamíferos, alguns tecidos 
dependem quase completamente de 
glicose para sua energia metabólica. 
Para o encéfalo humano e o sistema 
nervoso, assim como para os 
eritrócitos, os testículos, a medula 
renal e os tecidos embrionários, a 
glicose do sangue é a principal ou a 
única fonte de combustível. 
Apenas o encéfalo requer em média 
120 g de glicose por dia – mais da 
metade de toda a glicose estocada 
como glicogênio nos músculos e no 
fígado. 
No entanto, o suprimento de glicose a 
partir desses estoques não é sempre 
suficiente; entre as refeições e durante 
períodos de jejum mais longos, ou 
após exercício vigoroso, o glicogênio 
se esgota. 
Para esses períodos, os organismos 
precisam de um método para sintetizar 
glicose a partir de precursores que não 
são carboidratos. Isso é realizado por 
uma via chamada de gliconeogênese 
(“nova formação de açúcar”) é ativada 
quando as concentrações de glicose 
estão baixas.
O glicogênio é um polímero de resíduos de glicose que é encontrado em todas as células animais
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6. GLICONEOGÊNESE 
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A gliconeogênese ocorre em todos os 
animais, vegetais, fungos e 
microrganismos. As reações são 
essencialmente as mesmas em todos os 
tecidos e em todas as espécies. 
Os precursores importantes da 
glicose em animais são compostos de 
três carbonos como o lactato, o 
piruvato e o glicerol, assim como 
certos aminoácidos.
Em mamíferos, a gliconeogênese 
ocorre principalmente no fígado, e em 
menor extensão no córtex renal e nas 
células epiteliais que revestem 
internamente o intestino delgado. 
A glicose assim produzida passa para 
o sangue e vai suprir outros tecidos. 
Após exercícios vigorosos, o lactato 
produzido pela glicólise anaeróbia no 
músculo esquelético retorna para o 
fígado e é convertido a glicose, que 
volta para os músculos e é convertida 
a glicogênio – circuito chamado de ciclo 
de Cori.
6. GLICONEOGÊNESE 
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O lactato é produzido pelo organismo após a queima da glicose (glicólise), para o fornecimento de 
energia sem a presença de oxigênio (metabolismo anaeróbico láctico). Em atividades físicas de 
longa duração, o suprimento de oxigênio nem sempre é suficiente.
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6. GLICONEOGÊNESE 
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TÓPICO 2
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
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1. INTRODUÇÃO
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A respiração celular 
acontece em três estágios 
principais. No primeiro, a 
glicólise, ocorre quando a 
glicose é transformada em 
duas moléculas de piruvato. 
No segundo estágio, o 
piruvato entra na 
mitocôndria, se une à 
Coenzima A e forma a Acetil 
– CoA. 
Já no terceiro estágio, 
chamado de cadeia 
respiratória, os elétrons do 
NADH(produção de energia 
celular) são enviados para a 
cadeia transportadora de 
elétrons. 
Grande quantidade de 
energia liberada é 
conservada na forma de ATP, 
por um processo chamado 
de fosforilação oxidativa. 
As atividades metabólicas 
das cianobactérias são 
responsáveis pelo aumento 
dos níveis de oxigênio na 
atmosfera terrestre, um 
momento decisivo na história 
evolutiva.
1. INTRODUÇÃO
Página 163
O ciclo do ácido cítrico é um 
pivô do metabolismo, com vias 
catabólicas chegando e vias 
anabólicas partindo, sendo 
cuidadosamente regulado em 
coordenação com outras vias. 
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1. INTRODUÇÃO
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2. PRODUÇÃO DE ACETATO
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Em organismos aeróbios, 
glicose e outros açúcares, 
ácidos graxos e a maioria dos 
aminoácidos são finalmente 
oxidados a CO2 e H2O pelo 
ciclo do ácido cítrico e pela 
cadeia respiratória.
Antes de entrarem no ciclo do 
ácido cítrico, os esqueletos de 
carbono dos açúcares e ácidos 
graxos são convertidos ao 
grupo acetil da acetil-CoA, a 
forma na qual a maioria dos 
combustíveis entra no ciclo. 
Aqui, o foco será em como o 
piruvato, derivado da glicose e 
de outros açúcares pela 
glicólise, é oxidado a acetil-CoA
e CO2 pelo complexo da 
piruvato desidrogenase 
(utilizaremos a abreviação 
PDH).
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2. PRODUÇÃO DE ACETATO
Página 165
Cinco cofatores, quatro 
derivados de vitaminas, 
participam do mecanismo da 
reação. 
A regulação desse complexo 
enzimático também ilustra como 
uma combinação de 
modificações covalentes e 
mecanismosalostéricos
resultam em um fluxo 
precisamente regulado em 
uma etapa metabólica. 
2. PRODUÇÃO DE ACETATO
Página 165
O piruvato será 
oxidado a acetil-CoA
e CO2 . Essa reação 
geral é catalisada 
pelo complexo da 
piruvato-
desidrogenase e é 
considerada uma 
descarboxilação 
oxidativa, um 
processo de 
oxidação irreversível.
O NADH formado 
nessa reação doa um 
íon hidreto (H-) para 
a cadeia respiratória.
A transferência de 
elétrons do NADH ao 
oxigênio gera, ao 
final, 2,5 moléculas 
de ATP por par de 
elétrons.
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22
2. PRODUÇÃO DE ACETATO
Página 165
• A combinação de desidrogenação e descarboxilação do piruvato ao grupo acetil da
acetil-CoA requer a ação sequencial de três enzimas diferentes e cinco coenzimas
diferentes ou grupos prostéticos – pirofosfato de tiamina (TPP), dinucleotídeo de
flavina-adenina (FAD), coenzima A (CoA), dinucleotídeo de nicotinamida-adenina
(NAD) e lipoato.
• Quatro vitaminas diferentes essenciais à nutrição humana são componentes vitais
desse sistema: tiamina (no TPP), riboflavina (no FAD), niacina (no NAD) e pantotenato
(na CoA).
• Já sabemos que FAD e NAD têm como função serem transportadores de elétrons e
verificamos que o TPP era a coenzima da piruvato-descarboxilase.
3. REAÇÕES DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
Página 166
Video: https://www.youtube.com/watch?v=fBsCQ_3neko
22/04/2021
23
4. O CICLO DO GLIOXILATO
Página 168
Os vertebrados não 
conseguem 
converter ácidos 
graxos, ou o acetato 
derivado deles, a 
carboidratos. 
As conversões de 
fosfoenolpiruvato a 
piruvato e de 
piruvato a acetil--
CoA de tão 
exergônicas são 
essencialmente 
irreversíveis. 
Sem essa 
capacidade, 
portanto, uma célula 
ou organismo é 
incapaz de converter 
combustíveis ou 
metabólitos que são 
degradados a 
acetato (ácidos 
graxos e certos 
aminoácidos) em 
carboidratos. 
4. O CICLO DO GLIOXILATO
Página 168
Como os átomos de 
carbono das 
moléculas de acetato 
que entram no ciclo 
do ácido cítrico 
aparecem oito etapas 
depois no 
oxaloacetato, pode 
parecer que esta via 
pode produzir 
oxaloacetato a partir 
de acetato e, assim, 
originar 
fosfoenolpiruvato para 
a gliconeogênese. 
Contudo, como 
mostrado por um 
exame da 
estequiometria do 
ciclo do ácido cítrico, 
não há conversão 
líquida de acetato a 
oxaloacetato; nos 
vertebrados, para 
cada dois carbonos 
que entram no ciclo 
na forma de acetil-
CoA, dois são 
liberados na forma 
de CO2 . 
Em muitos 
organismos que não 
os vertebrados, o 
ciclo do glioxilato
funciona como 
mecanismo para a 
conversão de 
acetato a 
carboidratos.
22/04/2021
24
4. O CICLO DO GLIOXILATO
Página 169
• No ciclo do glioxilato, a acetil-CoA é
condensada com o oxaloacetato para formar
citrato, e o citrato é convertido a isocitrato,
exatamente como no ciclo do ácido cítrico. A
próxima etapa, porém, não é a quebra do
isocitrato, pela clivagem do isocitrato pela
isocitrato-liase, formando succinato e glioxilato.
• O glioxilato, então, é condensado com uma
segunda molécula de acetil-CoA para a
geração de malato, em uma reação catalisada
pela malato-sintase.
• O malato é posteriormente oxidado a
oxaloacetato, o qual pode ser condensado com
outra molécula de acetil-CoA para iniciar outra
volta do ciclo.
• Cada volta do ciclo do glioxilato consome duas
moléculas de acetil-CoA e produz uma
molécula de succinato, que está, então,
disponível aos propósitos biossintéticos.
4. O CICLO DO GLIOXILATO
Página 170
Em plantas, as 
enzimas do ciclo do 
glioxilato estão 
sequestradas em 
organelas 
delimitadas por 
membrana 
chamadas de 
glioxissomos, os 
quais são 
peroxissomos 
(armazenamento de 
enzimas) 
especializados.
As enzimas comuns 
ao ciclo do ácido 
cítrico e do glioxilato
têm duas 
isoenzimas, uma 
específica das 
mitocôndrias, outra 
específica dos 
glioxissomos. Os 
glioxissomos nem 
sempre estão 
presentes em todos 
os tecidos vegetais.
Eles se 
desenvolvem nas 
sementes ricas em 
lipídios durante a 
germinação, antes 
de a planta adquirir 
a capacidade de 
produzir glicose pela 
fotossíntese. 
Além das enzimas 
do ciclo do glioxilato, 
os glioxissomos
contêm todas as 
enzimas 
necessárias para a 
degradação dos 
ácidos graxos 
estocados nos óleos 
das sementes.
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TÓPICO 3
METABOLISMO DE ÁCIDOS GRAXOS E 
TRIGLICERÍDEOS 
Página 173
1. INTRODUÇÃO
Página 173
A oxidação dos ácidos 
graxos de cadeia longa a 
acetil-CoA é uma via central 
de geração de energia em 
muitos organismos e 
tecidos.
No coração e no fígado de 
mamíferos, por exemplo, 
ela fornece até 80% das 
necessidades energéticas 
em todas as circunstâncias 
fisiológicas. 
O processo repetitivo de 
quatro etapas, chamado de 
b-oxidação, por meio do 
qual os ácidos graxos são 
convertidos em acetil-CoA é 
o item principal deste 
tópico. 
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1. INTRODUÇÃO
Página 173
As propriedades que 
tornam os triacilgliceróis 
compostos de 
armazenamento 
adequados, no entanto, 
apresentam problemas 
em seu papel como 
combustível. 
Por serem insolúveis em 
água, os triacilgliceróis 
ingeridos devem ser 
emulsificados antes que 
possam ser digeridos 
por enzimas 
hidrossolúveis no 
intestino, e os 
triacilgliceróis absorvidos 
no intestino ou 
mobilizados dos tecidos 
de armazenamento 
devem ser carregados no 
sangue ligados a 
proteínas que neutralizam 
a sua insolubilidade. 
Para superar a relativa 
estabilidade das ligações 
C-C em um ácido graxo, o 
grupo carboxil do C-1 é 
ativado pela ligação à 
coenzima .
2. DIGESTÃO, MOBILIZAÇÃO E TRANSPORTE DE GORDURAS
Página 174
As células podem obter combustíveis 
de ácidos graxos de três fontes: 
gorduras consumidas na dieta, 
gorduras armazenadas nas células 
como gotículas de lipídios e 
gorduras sintetizadas em um órgão 
para exportação a outro.
Os vertebrados, por exemplo, 
obtêm gorduras na dieta, mobilizam 
gorduras armazenadas em tecidos 
especializados (tecido adiposo, 
consistindo em células chamadas 
adipócitos) e, no fígado, convertem 
o excesso dos carboidratos da dieta 
em gordura para a exportação aos 
outros tecidos.
Em média, 40% ou mais das 
necessidades energéticas diárias das 
pessoas que vivem em países 
altamente industrializados são 
supridos pelos triacilgliceróis da dieta 
(embora a maioria das diretrizes 
nutricionais recomende que o 
consumo calórico diário de gorduras 
não ultrapasse 35%). 
Os triacilgliceróis fornecem mais da 
metade das necessidades 
energéticas de alguns órgãos, 
particularmente o fígado, o coração 
e a musculatura esquelética em 
repouso.. 
22/04/2021
27
2.1. AS GORDURAS DA DIETA SÃO ABSORVIDAS NO INTESTINO DELGADO
Página 175
Nos vertebrados, antes que os 
triacilgliceróis possam ser absorvidos 
através da parede intestinal, eles 
precisam ser convertidos de 
partículas de gordura macroscópicas 
insolúveis em micelas 
microscópicas finamente dispersas.
Essa solubilização é realizada pelos 
sais biliares, como o ácido 
taurocólico, um ácido que é 
sintetizado a partir das moléculas de 
colesterol no fígado, armazenados na 
vesícula biliar e liberados no intestino 
delgado após a ingestão de uma 
refeição gordurosa. 
Os sais biliares são compostos 
anfipáticos que atuam como 
detergentes biológicos, convertendo 
as gorduras da dieta em micelas 
mistas de sais biliares e 
triacilgliceróis. 
A formação de micelas aumenta 
muito a fração das moléculas de 
lipídeo acessíveis à ação das lipases 
hidrossolúveis no intestino, e a ação 
das lipases converte os triacilgliceróis 
em monoacilgliceróis (monoglicerídeos) 
e diacilgliceróis (diglicerídeos), ácidos 
graxos livres e glicerol. 
Esses produtos da ação da lipase se 
difundem para dentro das células 
epiteliais que revestem a superfície 
intestinal (a mucosa intestinal), onde 
são reconvertidos em triacilgliceróis 
e empacotados com o colesterol da 
dieta e proteínas específicas em 
agregados de lipoproteínas 
chamados quilomícrons.2.1. AS GORDURAS DA DIETA SÃO ABSORVIDAS NO INTESTINO DELGADO
Página 175
22/04/2021
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2.1. AS GORDURAS DA DIETA SÃO ABSORVIDAS NO INTESTINO DELGADO
Página 176
As apolipoproteínas são 
proteínas de ligação a lipídios no 
sangue, responsáveis pelo 
transporte de triacilgliceróis, 
fosfolipídios, colesterol e 
ésteres de colesterol entre os 
órgãos. 
Várias combinações de lipídios e 
proteínas produzem partículas 
de densidades diferentes, 
variando de quilomícrons e 
lipoproteínas de densidade muito 
baixa (VLDL) a lipoproteínas de 
densidade muito alta (VHDL), 
que podem ser separadas por 
ultracentrifugação.
VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=HlfkW6QJhfo&t=18s
2.1. AS GORDURAS DA DIETA SÃO ABSORVIDAS NO INTESTINO DELGADO
Página 176
As porções proteicas 
das lipoproteínas são 
reconhecidas por 
receptores nas 
superfícies celulares. 
Na absorção de 
lipídios no intestino, 
os quilomícrons, que 
contêm a 
apolipoproteína C-II 
(apoC-II), deslocam-
se da mucosa 
intestinal para o 
sistema linfático e 
então entram no 
sangue, que os 
carrega para os 
músculos e o tecido 
adiposo.
Nos capilares desses 
tecidos, a enzima 
extracelular, lipase 
lipoproteica, ativada 
pela apoC-II, hidrolisa 
os triacilgliceróis em 
ácidos graxos e 
glicerol, absorvidos 
pelas células nos 
tecidos-alvo. 
No músculo, os 
ácidos graxos são 
oxidados para obter 
energia; no tecido 
adiposo, eles são 
reesterificados para 
armazenamento na 
forma de 
triacilgliceróis. 
22/04/2021
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2.1. AS GORDURAS DA DIETA SÃO ABSORVIDAS NO INTESTINO DELGADO
Página 176
Os remanescentes dos 
quilomícrons, desprovidos da maioria 
dos seus triacilgliceróis, mas ainda 
contendo colesterol e 
apolipoproteínas, se deslocam pelo 
sangue até o fígado, onde são 
captados por endocitose mediada 
pelos receptores específicos para as 
suas respectivas apolipoproteínas. 
Os triacilgliceróis que entram no 
fígado por essa via podem ser 
oxidados para fornecer energia ou 
precursores para a síntese de 
corpos cetônicos (abordaremos a 
seguir). 
Quando a dieta contém mais ácidos 
graxos do que o necessário 
imediatamente como combustível 
ou como precursores, o fígado os 
converte em triacilgliceróis, 
empacotados com apolipoproteínas
específicas formando VLDL 
(colesterol ruim). 
As VLDL são transportadas pelo 
sangue até o tecido adiposo, onde 
os triacilgliceróis são removidos da 
circulação e armazenados em 
gotículas lipídicas dentro dos 
adipócitos.
2.2. HORMÔNIOS ATIVAM A MOBILIZAÇÃO DOS TRIACILGLICERÓIS ARMAZENADOS
Página 177
Quando hormônios sinalizam a 
necessidade de energia metabólica, os 
triacilgliceróis armazenados no tecido 
adiposo são mobilizados (retirados do 
armazenamento) e transportados aos 
tecidos (musculatura esquelética, coração 
e córtex renal) nos quais os ácidos 
graxos podem ser oxidados para a 
produção de energia. 
Os hormônios adrenalina e glucagon, 
secretados em resposta aos baixos 
níveis de glicose ou atividade iminente, 
estimulam a enzima adenilil ciclase na 
membrana plasmática dos adipócitos, 
que produz o segundo mensageiro 
intracelular AMP cíclico (cAMP). 
A proteína-cinase dependente de cAMP
(pKA- ph ácido) leva a mudanças que 
abrem a gotícula de lipídeo para a 
atividade de três lipases, que atuam 
sobre tri-, di- e monoacilgliceróis, 
liberando ácidos graxos e glicerol.
Ver figura
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2.2. HORMÔNIOS ATIVAM A MOBILIZAÇÃO DOS TRIACILGLICERÓIS ARMAZENADOS
Página 177
Quando os baixos níveis de glicose no sangue ativam a
liberação de adrenalina e glucagon, 1º o hormônio se liga
ao seu receptor na membrana do adipócito e assim 2º
estimula a adenilil-ciclase, via uma proteína G, a produzir
cAMP. Isso ativa a PKA, que fosforila 3 º a lipase sensível a
hormônio (HSL-promove perda de gordura) e 4 º as
moléculas de perilipina na superfície da gotícula lipídica. A
fosforilação da perilipina causa a 5º dissociação da
proteína CGI(proteína acessória) da perilipina. A CGI então
se associa com a enzima triacilglicerol lipase no adipócito
(ATGL), ativando-a. A triacilglicerol lipase ativada 6º
converte triacilgliceróis em diacilgliceróis. A perilipina
fosforilada se associa com a lipase sensível a hormônios
fosforilada, permitindo o acesso à superfície da gotícula
lipídica, onde 7º ela hidrolisa os diacilgliceróis em
monoacilgliceróis. Uma terceira lipase, a monoacilglicerol
lipase (MGL) 8º hidrolisa os monoacilgliceróis. 9º Os ácidos
graxos saem do adipócito, se ligam à albumina (proteína de
transporte) sérica no sangue e são transportados no
sangue; eles são liberados da albumina e 10º entram em
um miócito (célula dos músculos) por meio de um
transportador específico de ácidos graxos. 11º No miócito,
os ácidos graxos são oxidados a CO2, e a energia da
oxidação é conservada em ATP, que abastece a contração
muscular e outros tipos de metabolismo que necessitam
de energia no miócito.
2.2.2. Corpos cetônicos
Página 180
22/04/2021
31
2.2.2. Corpos cetônicos
Página 179
Em humanos, e na maior parte de outros 
mamíferos, o acetil-CoA formado no fígado 
durante a oxidação dos ácidos graxos pode 
entrar no ciclo do ácido cítrico ou sofrer 
conversão a “corpos cetônicos”, acetona e 
acetoacetato, para exportação a outros 
tecidos. 
A acetona, produzida em menor quantidade do 
que os outros corpos cetônicos, é exalada. O 
acetoacetato é transportado pelo sangue 
para outros tecidos que não o fígado 
(tecidos extra-hepáticos), onde são 
convertidos a acetil-CoA e oxidados no ciclo 
do ácido cítrico, fornecendo muita da energia 
necessária para tecidos como o músculo 
esquelético e cardíaco e o córtex renal. 
O cérebro, que usa preferencialmente 
glicose como combustível, pode se 
adaptar ao uso de acetoacetato em 
condições de jejum prolongado, quando 
a glicose não está disponível. A produção 
e exportação dos corpos cetônicos do 
fígado para tecidos extra-hepáticos permite 
a oxidação contínua de ácidos graxos no 
fígado quando acetil-CoA não está sendo 
oxidada no ciclo do ácido cítrico.
2.2.3 Corpos cetônicos são produzidos em excesso no diabetes e durante o jejum
Página 180
O jejum e diabetes melito não 
tratado leva à superprodução de 
corpos cetônicos, com vários 
problemas médicos associados. 
Durante o jejum, a gliconeogênese 
consome os intermediários do ciclo 
do ácido cítrico, desviando acetil-
CoA para a produção de corpos 
cetônicos. 
No diabetes não tratado, quando o 
nível de insulina é insuficiente, os 
tecidos extra-hepáticos não podem 
captar a glicose do sangue de 
maneira eficiente, para combustível 
ou para conservação como gordura. 
Nessas condições, os ácidos 
graxos entram na mitocôndria para 
ser degradado a acetil-CoA que não 
pode passar pelo ciclo do ácido 
cítrico, já que os intermediários do 
ciclo foram drenados para uso como 
substrato na gliconeogênese. 
O acúmulo resultante de acetil-CoA
acelera a formação de corpos 
cetônicos além da capacidade de 
oxidação dos tecidos extra-
hepáticos. 
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2.2.3 Corpos cetônicos são produzidos em excesso no diabetes e durante o jejum
Página 181
O aumento dos níveis 
sanguíneos de 
acetoacetato diminui o 
pH do sangue, 
causando a condição 
conhecida como 
acidose. A acidose 
extrema pode levar ao 
coma e em alguns 
casos à morte. 
Os corpos cetônicos no 
sangue e na urina de 
indivíduos com diabetes 
não tratado pode 
alcançar níveis 
extraordinários.
Essa condição é 
chamada cetose. 
Indivíduos em dietas 
hipocalóricas, utilizando 
as gorduras 
armazenadas no tecido 
adiposo como sua 
principal fonte de 
energia, também têm 
níveis elevados de 
corpos cetônicos no 
sangue e na urina. 
Esses níveis devem ser 
monitorados para evitar 
os riscos da acidose e 
da cetose (cetoacidose).
TÓPICO 4
METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
Página 185
22/04/2021
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1. INTRODUÇÃO
Página 185
A fração de energia metabólica obtida a 
partir de aminoácidos, sejam eles 
provenientes de proteínas da dieta ou de 
proteínasteciduais, 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 da oxidação 
de aminoácidos, enquanto herbívoros 
obtêm apenas uma pequena fração de 
suas necessidades energéticas a partir 
dessa via. 
A maior parte dos microrganismos obtém 
aminoácidos a partir do ambiente e os 
utiliza como combustível quando suas 
condições metabólicas assim o 
determinarem. Plantas, no entanto, 
nunca ou quase nunca oxidam 
aminoácidos para produzir energia; em 
geral, os carboidratos produzidos a partir 
de CO2 e H2O na fotossíntese são sua 
única fonte de energia. 
As concentrações de aminoácidos nos 
tecidos vegetais são cuidadosamente 
reguladas para satisfazer às 
necessidades de biossíntese de 
proteínas, ácidos nucleicos e outras 
moléculas necessárias para o 
crescimento. 
1. INTRODUÇÃO
Página 185
Nos animais, os 
aminoácidos 
sofrem 
degradação 
oxidativa em três 
circunstâncias 
metabólicas 
diferentes:
1. Durante a 
síntese e a 
degradação 
normais de 
proteínas 
celulares, 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.
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1. INTRODUÇÃO
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Uma característica importante 
distingue a degradação dos 
aminoácidos de outros processos 
catabólicos: 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.
Serão discutidos inicialmente o 
metabolismo do grupo amino e a 
excreção do nitrogênio e, a seguir, 
o destino dos esqueletos de 
carbono derivados dos 
aminoácidos; 
1. INTRODUÇÃO
Página 186
22/04/2021
35
2. DESTINOS METABÓLICOS DOS GRUPOS AMINOS
Página 187
Poucos organismos conseguem 
converter o N2 em formas 
biologicamente úteis, como NH3 , 
os grupos amino são 
cuidadosamente gerenciados nos 
sistemas biológicos. 
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, como 
descrito a seguir) para conversão em 
sua forma de excreção. 
Quatro aminoácidos 
desempenham papéis centrais no 
metabolismo do nitrogênio: 
glutamato, glutamina, alanina e 
aspartato.
2. DESTINOS METABÓLICOS DOS GRUPOS AMINOS
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36
2. DESTINOS METABÓLICOS DOS GRUPOS AMINOS
Página 188
Esses aminoácidos, em especial, 
são aqueles mais facilmente 
convertidos em intermediários do 
ciclo do ácido cítrico: glutamato e 
glutamina que são convertidos em 
a-cetoglutarato; alanina em 
piruvato; e aspartato em 
oxaloacetato. 
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, 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. 
2.1 AS PROTEÍNAS DA DIETA SÃO ENZIMATICAMENTE DEGRADADAS ATÉ 
AMINOÁCIDOS
Página 188
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 e de 
pepsinogênio 
(percussores de pepsina-
enzima digestória.
A acidez do suco gástrico 
(pH 1,0 a 2,5) lhe permite 
funcionar tanto como 
antisséptico, matando a 
maior parte das bactérias 
e de outras células 
estranhas ao organismo, 
quanto como agente 
desnaturante, 
desenovelando proteínas 
globulares e tornando 
suas ligações peptídicas 
internas mais suscetíveis 
à hidrólise (quebra de 
moléculas) enzimática. 
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2.1 AS PROTEÍNAS DA DIETA SÃO ENZIMATICAMENTE DEGRADADAS ATÉ 
AMINOÁCIDOS
Página 188
A pepsina é uma enzima digestiva que é 
produzida pelas paredes do estômago, 
sendo ativada pelo suco gástrico, e tem 
como função desdobrar as proteínas em 
peptídeos mais simples (aminoácidos). 
Ela só reage em meio ácido. Por isso, o 
estômago também produz ácido clorídrico 
(HCl).
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, 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
(ácido clorídrico) gástrico, aumentando 
abruptamente o pH, que fica próximo a 7. 
2.1 AS PROTEÍNAS DA DIETA SÃO ENZIMATICAMENTE DEGRADADAS ATÉ 
AMINOÁCIDOS
Página 189
A digestão das proteínas prossegue 
agora no intestino delgado. A 
chegada de aminoácidos na parte 
superior do intestino delgado 
(duodeno) determina a liberação da 
secreção de diversas enzimas 
pancreáticas com atividades ótimas 
em pH 7 a 8. 
Os percursores da tripsina, da 
quimotripsina e das 
carboxipeptidases – enzimas 
pancreáticas, são sintetizados e 
secretados pelas células exócrinas 
do pâncreas. 
A tripsina livre catalisa então a 
conversão de moléculas adicionais 
de tripsinogênio em tripsina.
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38
2.1 AS PROTEÍNAS DA DIETA SÃO ENZIMATICAMENTE DEGRADADAS ATÉ 
AMINOÁCIDOS
Página 190
A tripsina e a quimotripsina
continuam a hidrólise dos 
peptídeos produzidos pela 
pepsina no estômago. 
A degradação de pequenos 
peptídeos no intestino delgado é 
então completada por outras 
peptidases intestinais. 
A mistura resultante de 
aminoácidos livre 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 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.
2.2 O GLUTAMATO LIBERA SEU GRUPO AMINO NA FORMA DE AMÔNIA 
Página 190
Como já vimos, os grupos 
amino de muitos 
aminoácidos são coletados 
no fígado, na forma do 
grupo amino de moléculas 
de glutamato. 
Esses grupos amino devem 
ser removidos do glutamatoe preparados para 
excreção. 
Nos hepatócitos, o glutamato 
é transportado do citosol 
para a mitocôndria.
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39
2.2 O GLUTAMATO LIBERA SEU GRUPO AMINO NA FORMA DE AMÔNIA 
2.3 A GLUTAMINA TRANSPORTA A AMÔNIA NA CORRENTE SANGUÍNEA
Página 192
A amônia é bastante tóxica para os 
tecidos animais e seus níveis no sangue 
são regulados. 
Essa toxicidade é devido ao amento da 
acidose metabólica que a amônia causa, 
o que gera uma concentração maior de 
H+ no sangue, gerando diversos efeitos 
colaterais para o organismo.
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. 
A amônia livre produzida nos tecidos 
combina-se com o glutamato, 
produzindo glutamina, pela ação da 
glutamina-sintetase. 
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2.3 A GLUTAMINA TRANSPORTA A AMÔNIA NA CORRENTE SANGUÍNEA
Página 192
2.3 A GLUTAMINA TRANSPORTA A AMÔNIA NA CORRENTE SANGUÍNEA
Página 192
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 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 processado 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.
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2.4 A ALANINA TRANSPORTA A AMÔNIA DOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS PARA O 
FÍGADO
Página 193
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 combustíveis, 
os grupos amino são coletados na 
forma de glutamato, por 
transaminação. 
O glutamato pode ser convertido 
em glutamina para transporte ao 
fígado, como descrito 
anteriormente, ou pode transferir 
seu grupo a-amino para o piruvato, 
produto da glicólise muscular 
facilmente disponível, pela ação da 
alanina-aminotransferase. 
A alanina 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 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.
2.4 A ALANINA TRANSPORTA A AMÔNIA DOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS PARA O 
FÍGADO
Página 194
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 chegar 
ao 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.
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2.4 A ALANINA TRANSPORTA A AMÔNIA DOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS PARA O 
FÍGADO
Página 194
2.5. A AMÔNIA É TÓXICA PARA OS ANIMAIS
Página 194
A produção catabólica de amônia 
impõe um sério problema 
bioquímico, por ser muito tóxica. 
A base molecular para essa 
toxicidade não é completamente 
compreendida. 
Os estágios finais da intoxicação 
por amônia em humanos são 
caracterizados por indução de 
um estado de coma, 
acompanhado por edema 
cerebral (aumento no conteúdo 
de água do cérebro) e aumento 
da pressão intracraniana, de 
modo que pesquisas e 
especulações em torno da 
intoxicação por amônia têm sido 
focalizadas nesse tecido.
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43
2.5. A AMÔNIA É TÓXICA PARA OS ANIMAIS
Página 195
A amônia facilmente cruza a 
barreira hematoencefálica, de 
modo que qualquer condição 
que aumente os níveis de 
amônia na circulação sanguínea 
e também no cérebro.
O cérebro em desenvolvimento 
é mais suscetível aos efeitos 
danosos do íon amônio que o 
cérebro adulto. 
Os danos causados pela 
toxicidade do amônio incluem 
perda de neurônios, alteração 
na formação de sinapses e 
deficiência geral no metabolismo 
energético celular.
2.6 EXCREÇÕES DE NITROGÊNIO E CICLO DA UREIA 
Página 195
Se não forem 
reutilizados para a 
síntese de novos 
aminoácidos ou de 
outros produtos 
nitrogenados, os 
grupos amino são 
canalizados em um 
único produto de 
excreção.
A maioria das 
espécies aquáticas, 
como os peixes 
ósseos, é 
amoniotélica e 
excreta o nitrogênio 
amínico como 
amônia. A amônia 
tóxica é 
simplesmente 
diluída na água do 
ambiente. 
Os animais 
terrestres 
necessitam de vias 
para a excreção do 
nitrogênio que 
minimizem a 
toxicidade e a perda 
de água. 
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2.6 EXCREÇÕES DE NITROGÊNIO E CICLO DA UREIA 
Página 195
As plantas reciclam 
praticamente todos os 
grupos amino, e a 
excreção de nitrogênio 
ocorre apenas em 
circunstâncias muito 
incomuns. Nos 
organismos ureotélicos, 
a amônia depositada na 
mitocôndria dos 
hepatócitos é 
convertida em ureia no 
ciclo da ureia. 
Essa via foi descoberta 
em 1932, por Hans 
Krebs (que mais tarde 
também descobriu o 
ciclo do ácido cítrico) e 
seu colaborador, Kurt, 
estudante de medicina. 
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. 
2.7 A UREIA É PRODUZIDA A PARTIR DA AMÔNIA
Página 195
O ciclo da ureia inicia dentro 
da mitocôndria hepática, mas 
três de suas etapas seguintes 
ocorrem no citosol; o ciclo 
abrange dois compartimentos 
celulares. 
O primeiro grupo amino que 
entra no ciclo da ureia é 
derivado da amônia na matriz 
mitocondrial.
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 ao 
CO2 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. 
Video: https://www.youtube.com/watch?v=BNb8PSkHgAU
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2.8 DEFEITOS GENÉTICOS DO CICLO DA UREIA PODEM SER FATAIS
Página 197
Pessoas com defeitos genéticos em qualquer das 
enzimas envolvidas na formação de ureia não 
toleram dietas ricas em proteína.
Os aminoácidos ingeridos em excesso, além das 
necessidades mínimas diárias para a síntese 
proteica, são desaminados no fígado, produzindo 
amônia livre, que não pode ser convertida em 
ureia para ser exportada para a corrente 
sanguínea e, como já foi frisado, a amônia é 
altamente tóxica. 
A ausência de uma enzima do ciclo da ureia pode 
resultar em hiperamonemia ou no aumento de um 
ou mais intermediários do ciclo da ureia, 
dependendo da enzima queestiver faltando.
Uma vez que a maioria das etapas do ciclo da 
ureia é irreversível, a ausência de uma 
atividade enzimática frequentemente pode ser 
identificada pela determinação de qual 
intermediário do ciclo está presente em 
concentrações especialmente altas no sangue 
e/ou na urina.
Embora a degradação dos aminoácidos possa 
apresentar sérios problemas para a saúde das 
pessoas com deficiências no ciclo da ureia, uma 
dieta desprovida de proteínas não é uma opção 
de tratamento. Humanos são incapazes de 
sintetizar metade dos vinte aminoácidos 
proteicos, e esses aminoácidos essenciais 
devem estar presentes na dieta.
Uma variedade de tratamentos é disponibilizada 
para pessoas com defeitos no ciclo da ureia. 
A administração cuidadosa na dieta dos ácidos 
aromáticos benzoato ou fenilbutirato pode 
ajudar a diminuir os níveis de amônia no 
sangue.
2.9 VIAS DE DEGRADAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Página 197
As vias do catabolismo dos 
aminoácidos, em conjunto, 
representam normalmente apenas 
10 a 15% da produção de energia 
no organismo humano; essas vias 
são bem menos ativas que a 
glicólise e a oxidação dos ácidos 
graxos. 
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 acetilCoA ou 
em oxaloacetato.
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2.9 VIAS DE DEGRADAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Página 198
2.10. O CATABOLISMO DA FENILALANINA / FENILCETONÚRIA
Página 198
Considerando que muitos aminoácidos 
são neurotransmissores, ou precursores 
de neurotransmissores, ou antagonistas 
deles, não é de surpreender que defeitos 
genéticos no metabolismo dos 
aminoácidos possam causar prejuízo no 
desenvolvimento neural e deficiência 
intelectual. 
Em muitas dessas doenças, 
intermediários específicos se acumulam. 
Por exemplo, um defeito genético na 
fenilalanina-hidroxilase, a primeira 
enzima na via catabólica da fenilalanina, 
é responsável pela doença fenilcetonúria 
(PKU), a causa mais comum de níveis 
elevados de fenilalanina no sangue 
(hiperfenilalaninemia). 
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2.10. O CATABOLISMO DA FENILALANINA / FENILCETONÚRIA
Página 199
A fenilcetonúria (PKU) é o mais comum erro inato do metabolismo. É causada
pela deficiência da atividade da enzima fenilalanina hidroxilase (PAH) ou seu
cofator, a tetrahidrobiopterina (BH4), causando o acúmulo de fenilalanina (PHE),
por não se transformar em tirosina, e formando fenilcetonas por rotas
metabólicas alternativas.
Se não houver um tratamento precoce, pacientes fenilcetonúricos desenvolvem
graus variáveis de danos neurológicos, mas os mecanismos pelos quais a
fenilalanina provoca lesão cerebral ainda não estão completamente elucidados.
2.10. O CATABOLISMO DA FENILALANINA / FENILCETONÚRIA
Página 199
Em pessoas com 
PKU, uma rota 
secundária do 
metabolismo da 
fenilalanina, 
normalmente pouco 
utilizada, passa a 
desempenhar um 
papel mais 
proeminente. 
Nessa rota, a 
fenilalanina sofre 
transaminação com o 
piruvato, produzindo 
fenilpiruvato. A 
fenilalanina e o 
fenilpiruvato
acumulam-se no 
sangue e nos tecidos 
e são excretados na 
urina – daí o nome 
“fenilcetonúria”. 
Uma quantidade 
considerável de 
fenilpiruvato não é 
excretada como tal, 
mas sofre 
descarboxilação a 
fenilacetato ou 
redução a fenil-
lactato. 
O fenilacetato confere 
à urina um odor 
característico, 
tradicionalmente 
utilizado por 
enfermeiros para 
detectar PKU em 
bebês.
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2.10. O CATABOLISMO DA FENILALANINA / FENILCETONÚRIA
Página 199
O acúmulo de fenilalanina ou de seus 
metabólitos no início da vida prejudica o 
desenvolvimento normal do cérebro, 
causando grave deficiência intelectual. 
Isso pode ser causado pelo excesso de 
fenilalanina, que compete com outros 
aminoácidos pelo transporte através da 
barreira hematoencefálica, resultando em 
déficit de metabólitos necessários. 
A fenilcetonúria está entre os primeiros 
defeitos metabólicos herdados do 
metabolismo descobertos em humanos. 
Quando essa condição é identificada nos 
primeiros dias de vida, a deficiência 
intelectual pode ser prevenida pelo 
controle rígido da dieta, a qual deve suprir 
fenilalanina apenas suficiente para 
atender às necessidades de síntese 
proteica. 
O consumo de alimentos ricos em 
proteínas deve ser reduzido. 
Proteínas naturais, como a caseína do 
leite, devem ser primeiramente 
hidrolisadas e boa parte da fenilalanina 
deve ser removida para que o paciente 
receba uma dieta adequada, pelo menos 
durante toda a sua infância.
TÓPICO 5
METABOLISMO DE NUCLEOTÍDEOS
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2. BIOSSÍNTESE DE NUCLEOTÍDEOS
Página 203
O nitrogênio perde apenas para o carbono, o 
hidrogênio e o oxigênio em sua contribuição para 
a massa dos sistemas vivos. 
A maior parte desse nitrogênio está ligada à 
estrutura de aminoácidos e nucleotídeos. 
Os nucleotídeos apresentam uma variedade de 
importantes funções em todas as células. 
Eles são precursores do DNA e do RNA; são 
carreadores essenciais de energia química – papel 
desempenhado basicamente pelo ATP e, em 
parte, pelo GTP; são componentes dos cofatores 
NAD, FAD, coenzima A, assim como de 
intermediários biossintéticos ativados, como UDP-
glicose (precursor do glicogênio) e CDP-
diacilglicerol (enzima catalisadora); e alguns deles, 
como o cAMP e o cGMP, são também segundos 
mensageiros celulares.
2. BIOSSÍNTESE DE NUCLEOTÍDEOS
Página 203
Dois tipos de vias levam aos nucleotídeos: as 
vias de novo e as vias de salvação. 
A síntese de novo dos nucleotídeos inicia com 
seus precursores metabólicos: aminoácidos, 
ribose-5-fosfato, CO2 e NH3 . 
As vias de salvação reciclam as bases livres e 
os nucleosídeos liberados a partir da 
degradação de ácidos nucleicos. 
Ambos os tipos de vias são importantes no 
metabolismo celular.
As vias de novo para a biossíntese de purinas e 
pirimidinas parecem ser quase idênticas em 
todos os organismos vivos. 
Como já vimos, as pirimidinas são 
representadas pelas bases nitrogenadas 
Citosina, Timina e Uracila, enquanto as purinas 
são representadas pela Adenina e Guanina. 
Embora as bases livres não sejam 
intermediárias nas vias de novo, elas são 
intermediárias em algumas das vias de 
salvação (que podem ser a reconstrução a 
partir de bases, ou a fosforilação de 
nucleosídeos liberados na quebra dos ácidos 
nucléicos). 
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2. BIOSSÍNTESE DE NUCLEOTÍDEOS
Página 203
Diversos precursores importantes 
são compartilhados pelas vias de 
novo para a síntese de pirimidinas 
e purinas. O fosforribosil-
pirofosfato (PRPP) é importante 
para a síntese de ambas e, nessas 
vias, a estrutura da ribose é 
mantida no nucleotídeo produzido, 
ao contrário do seu destino nas 
vias para a biossíntese de 
triptofano e histidina. 
Um aminoácido é um precursor 
importante em cada tipo de via: a 
glicina para as purinas e o 
aspartato para as pirimidinas. 
A glutamina é, novamente, a mais 
importante fonte de grupos amina. 
O aspartato também é utilizado 
como fonte de um grupo amino em 
dois dos passos das vias das 
purinas. 
2. BIOSSÍNTESE DE NUCLEOTÍDEOS
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2.1 A SÍNTESE DE NOVO DE NUCLEOTÍDEOS PÚRICOS
Página 204
Os dois nucleotídeos púricos precursores 
dos ácidos nucleicos são 59-monofosfato 
de adenosina (AMP; adenilato) e 59-
monofosfato de guanosina (GMP; 
guanilato), os quais contêm as bases 
púricas adenina e guanina.
2.1 A SÍNTESEDE NOVO DE NUCLEOTÍDEOS PÚRICOS
Página 205
A biossíntese de nucleotídeos púricos é regulada por retroalimentação 
negativa, sendo que estas cooperam na regulação da velocidade geral 
da síntese de novo e das velocidades relativas de formação dos dois 
produtos, adenilato e guanilato.
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2.1 A SÍNTESE DE NOVO DE NUCLEOTÍDEOS PÚRICOS
Página 205
2.2 BASES PÚRICAS E PIRIMÍDICAS SÃO RECICLADAS POR VIAS DE 
SALVAÇÃO
Página 207
As bases púricas e 
pirimídicas livres são 
constantemente liberadas 
nas células durante a 
degradação metabólica dos 
nucleotídeos. As purinas 
livres são, em grande parte, 
salvas e reutilizadas para 
sintetizar nucleotídeos, em 
uma via muito mais simples 
que a síntese de novo dos 
nucleotídeos púricos. 
Uma das principais vias de 
salvação consiste em uma 
única reação, catalisada 
pela adenosina-fosforribosil-
transferase, na qual adenina 
livre reage com PRPP para 
produzir o correspondente 
nucleotídeo da adenina. 
Existe uma via de salvação 
semelhante para bases 
pirimídicas em 
microrganismos e, 
possivelmente, em 
mamíferos.
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2.2 BASES PÚRICAS E PIRIMÍDICAS SÃO RECICLADAS POR VIAS DE 
SALVAÇÃO
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Um defeito genético na atividade da hipoxantina-
guanina-fosforribosil transferase, observado 
quase exclusivamente em crianças do sexo 
masculino, resulta no conjunto de sintomas 
denominado síndrome de Lesch-Nyhan. 
Crianças com essa doença genética, que se 
manifesta em torno dos dois anos, apresentam, 
algumas vezes, baixa coordenação motora e 
deficiência intelectual. Além disso, são 
extremamente agressivas e mostram tendências 
à compulsão autodestrutiva: apresentam 
automutilação, mordendo dedos, artelhos e 
lábios. Os efeitos devastadores da síndrome de 
Lesch-Nyhan ilustram a importância das vias de 
salvação.
Hipoxantina e guanina surgem constantemente 
da degradação dos ácidos nucleicos. Na 
ausência da hipoxantina-guanina-fosforribosil-
transferase, os níveis de PRPP aumentam e 
ocorre uma superprodução de purinas pela via de 
novo, resultando na produção de altos níveis de 
ácido úrico e lesão tecidual semelhante à da gota 
(caracterizada pela elevação de ácido úrico no 
sangue, o que leva a um depósito de cristais de 
monourato de sódio nas articulações). 
O cérebro é especialmente dependente das vias 
de salvação e isso pode ser a causa da lesão do 
sistema nervoso em crianças com síndrome de 
Lesch Nyhan.
Essa síndrome é outro alvo potencial para a 
terapia gênica, consiste em transferir a versão 
funcional do gene para o organismo portador da 
doença, de modo a reparar o defeito.
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FIM DA DISCIPLINA E BOA SORTE NAS PROVAS!
VOCÊS SÃO CAPAZES!!