Oxidação de aminoácidos e produção de uréia

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gene A gene B gene C 
GATT-3’ 5’-ATCG TCGC CCAG DNA 
5’ 5’ 5’ 3’ 3’ 3’ mRNA 
PROTEÍNA 
FUNÇÃO crescimento locomoção visão 
A principal função das proteínas é transformar as informações 
presentes nos genes em atividades e processos nas células e tecidos 
Em algumas situações, e dependendo do organismo ou tecido, 
as proteínas podem ser também utilizadas como fonte de energia 
para as células 
Carnívoros: obtém 90% de sua energia pela oxidação 
dos aminoácidos após uma refeição. 
Herbívoros: obtém apenas uma parte de sua energia pela 
oxidação dos aminoácidos. 
 
Plantas: não utilizam aminoácidos como fonte de energia 
CO2 + H2O  Carboidratos  energia 
luz 
Fotossíntese 
Plantas: 
Geralmente é a única 
fonte de energia para 
as plantas 
O catabolismo de aminoácidos ocorre sim nas plantas, mas o objetivo não é a 
produção de energia e sim fornecer metabólitos para a biossíntese de proteínas, 
ácidos nucleicos e outras moléculas necessárias para o crescimento da planta. 
Animais: 
Quando é que ocorre a degradação de aminoácidos? 
I- Durante a síntese e degradação normais das proteínas 
celulares (turnover). Alguns aa serão degradados se não 
forem necessários na síntese de novas proteínas. 
II- Aminoácidos não podem ser armazenados. Assim após a 
ingestão de uma dieta rica em aa, o excesso será degradado. 
Carne : Fonte de proteínas 
Ovos, Queijo, Carne bovina, Frango, Leite e Peixes: Fonte de 
proteínas na dieta 
III- Durante o período de jejum severo ou diabetes, quando 
os carboidratos não estão disponíveis, proteínas corporais 
serão hidrolizadas e seus aa serão utilizados como fonte de 
combustível celular. 
Nessas 3 circunstâncias: 
 
 1. Os aminoácidos perdem o grupo amino e seus esqueleto de 
 carbono dão origem a α-cetoácidos 
 
 2. Os α-cetoácidos podem: 
 a) serem oxidados até CO2 e H2O 
 b) produzir compostos de 3 e 4 carbonos que 
 podem ser convertidos em glicose através da 
 gliconeogênese, que é combustível para o cérebro, 
 músculo esquelético e outros tecidos 
 
 3. O grupo amino é utilizado para a síntese de um novo aminoácido 
 ou é excretado na forma de amônio, uréia e ácido úrico. 
Alimento 
Tripsina 
Quimotripsina 
Carboxipeptidase A 
e B 
Aminopeptidase 
Peptidases 
As proteínas 
ingeridas na dieta 
são degradadas 
em aminoácidos 
no trato digestivo 
por enzimas 
proteolíticas. 
 
Os aminoácidos 
são absorvidos no 
intestino delgado 
e são captados 
pelos capilares e 
levados até o 
fígado. 
α 
Grupo Carboxila 
Grupo Amino 
Esqueleto carbônico 
α-aminoácido 
Visão Geral do Catabolismo de Aminoácidos 
nos Mamíferos: o esqueleto de carbono e os 
grupos amino seguem vias diferentes mas que 
são interconectadas 
Glicose 
Catabolismo do grupo amino nos vertebrados: Visão Geral 
Origem da 
maior parte 
dos 
aminoácidos 
Local onde a maioria 
dos aminoácidos são 
metabolizados 
O glutamato e a glutamina desempenham um papel fundamental no 
metabolismo nitrogenado, funcionando como coletores de grupos amino 
No citosol dos hepatócitos: o grupo amino da maioria dos aminoácidos 
são transferidos para o α-cetoglutarato para formar glutamato, que então 
entra ma mitocôndria e doa o seu grupo amino para formar NH4+. 
 
Maioria dos outros tecidos: excesso de NH4+ é convertido no nitrogênio 
amida da glutamina, que é transportada até o fígado e depois para a 
mitocôndria da célula hepática. 
 
Glutamina ou glutamato, ou ambos: estão presentes em concentrações 
muito maiores do que os outros aminoácidos na maioria dos tecidos 
 
Músculo esquelético: o excesso de grupos amino é geralmente 
transferido ao piruvato para formar alanina, uma outra molécula 
importante no transporte de grupos amino até o fígado 
FÍGADO: Grupo amino dos aminoácidos 
são transferidos para o α-cetoglutarato 
para formar glutamato 
A amônia é transportada na 
corrente sanguínea na 
forma de glutamina, pois é 
muito tóxica 
Tecidos 
Fígado 
Amoniotélicos Ureotélicos Uricotélicos 
O habitat influenciando a maneira de excreção do excesso 
de amônia 
Vertebrados: a amônia produzida em outros tecidos que não o fígado 
(tecidos extra-hepáticos) são transportados até o fígado para a 
conversão na forma adequada de excreção. 
Ciclo da Glicose-Alanina 
A alanina atua como um 
transportador da amônia e do 
esqueleto de carbono do 
piruvato do músculo para o 
fígado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
A amônia é excretada e o 
piruvato é utilizado para a 
produção de glicose, a qual 
retorna para o músculo 
Aminotransferases ou Transaminases 
No fígado, o primeiro passo no catabolismo da maioria dos 20 L-aminoácidos 
é a remoção dos grupos  -amino, o qual é realizado por enzimas 
denominadas de amino-transferases ou transaminases. 
 
Nestas reações de transaminação, o grupo  -amino é transferido para o 
carbono  do -cetoglutarato, formando então o -cetoácido correspondente 
Não há uma desaminação líquida (perda do grupo amino) 
nas reações de transaminação, uma vez que o -
cetoglutarato se torna aminado e o -aminoácido se torna 
desaminado. 
 
O efeito final das reações de transaminação é a coleta do 
grupo amino dos diferentes aminoácidos na forma de um 
único aminoácido: o glutamato. O glutamato funciona 
então como o doador do grupo amino para vias de 
biossíntese ou para vias de excreção. 
 
As células possuem diferentes tipos de 
aminotransferases. Muitas são específicas para o -
cetoglutarato como receptor do grupo amino, mas diferem 
nas suas especificidades para os L-aminoácidos. 
Receptor Doador 
Cofator 
Todas as aminotransferases possuem o pirodoxal fostato (PLP) 
como cofator fortemente ligado (grupo prostético) e apresentam o 
mesmo mecanismo de reação 
O nome das transaminases é dado a partir do aminoácido doador do 
grupo amino. 
Doador é a alanina: alanina aminotransferase 
Doador é o aspartato: aspartato aminotransferase 
 
As reações catalizadas por aminotransferases são totalmente 
reversíveis, apresentando Keq ao redor de 1,0 (Go’ ~ 0 ) 
Piridoxal Fosfato, o grupo prostético das aminotransferases 
a) O piridoxal fosfato (PLP) e 
a sua forma aminada, a 
piridoxamina fosfato são as 
coenzimas fortemente ligadas 
(grupos prostéticos) das 
aminotransferases. Os 
grupos funcionais estão 
marcados 
 
b) O piridoxal fosfato está 
ligado à enzima através de 
interações não covalentes e 
por uma ligação covalente 
com um resíduo de Lisina 
presente no sítio ativo das 
aminotransferases, a qual 
forma uma base de Shiff 
 
O PLP é a forma da piridoxina 
ou Vitamina B6 que funciona 
como coenzima 
Piridoxina ou vitamina B6 
Aspartato aminotransferase 
PLP 
PLP se liga a um dos sítio ativos da enzima 
Fósforo PLP 
2-metilaspartato, um análogo do substrato 
Lisina 
Sítio Ativo da Aspartato Aminotransferase 
São exemplos clássicos de enzimas que catalisam 
reações bimoleculares, do tipo reações pingue-pongue. 
O primeiro substrato deve deixar o sítio ativo antes 
que o segundo substrato possa se ligar. 
Mecanismo de ação das aminotransferases 
O aminoácido que se liga ao sítio 
ativo doa o grupo amino para o PLP 
e sai na forma de um -cetoácido. 
O -cetoácido que entra no sítio 
recebe o grupo amino e sai na 
forma de aminoácido. 
As Aminotransferases são Importantes no Diagnósticos de Lesões 
ALT: alanina aminotransferase 
SGPT: glutamato piruvato aminotransferase 
AST: aspartato aminotransferase 
SGOT: glutamato oxaloacetato transaminase 
São importantes para a determinações de lesões 
hepáticas e cardíacas 
Ciclo da Uréia: Conversão de NH4+ em Uréia para Excreção 
Este ciclo foi descoberto em 1932 por Hans Krebs e um estudante de medicina (Kurt Henseleit) 
Ciclo 
de 
Krebs 
GTP: modulador negativo 
Mutações que alteram o sítio de ligação do GTP provocam umadoença genética chamada hiperinsulinemia-hiperamonemia 
A glutamato desidrogenase é uma enzima alostérica que está sob 
regulação, apresentando ativadores e inibidores 
No Fígado 
Regulação do ciclo da uréia 
Basicamente em função da alimentação: 
•Animais tratados com dietas ricas em proteínas e/ou 
desnutridos produzem mais as enzimas do ciclo da uréia 
Cinco enzimas regulam o ciclo: 
Ornitina transcarbamilase 
Arginino succinato sintase 
Arginino succinato liase 
Arginase 
 Carbamil fosfato sintase I 
Ornitina transcarbamilase 
Arginase 
Arginino succinato sintase 
Arginino succinato liase 
Enzimas que regulam 
o ciclo da uréia 
Carbamoil 
fostato 
sintetase I 
A primeira enzima do ciclo da uréia, a carbamoil fosfato sintetase I, 
regula a velocidade do ciclo em períodos curtos de tempo 
Síntese do N-acetilglutamato 
para a ativação da carbamoil 
fosfato sintetase I 
Ligação entre o Ciclo da Uréia e o Ciclo de Krebs 
Bicicleta ou Triciclo de Krebs 
Desvio aspartato-argininossuccinato 
Existem várias doenças relacionadas ao catabolismo dos aa 
Fenilcetonúria: 
 vômitos ao nascimento; 
retardo mental 
Tratamento: 
Dieta livre de 
Fenilalanina 
Alcaptonúria: 
Pigmento escuro na urina; 
Desenvolvimento tardio de 
artrite 
Resumo do Catabolismo dos Aminoácidos