Resumo de Metabolismo de Aminoácidos

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Digestão de proteínas da dieta 
 
A digestão de proteínas da dieta se inicia 
no estomago. As células que revestem a parede 
do estomago secretam HCl, enquanto outras 
células secretam pepsinogênio e a mucosa 
gástrica secreta a gastrina. Quando o pH do 
estomago atinge um valor entre 1 e 2,5, o 
pepsinogênio é convertido em pepsina. O pH 
ácido do estômago desenvolve a desnaturação 
de proteínas, o que facilita o acesso de enzimas 
proteolíticas. O HCl hidrolisa as ligações 
peptídicas, enquanto a pepsina hidrolisa 
proteínas em peptídeos. 
As glândulas do reticulo endoplasmático 
rugoso do pâncreas secretam zimogênio 
(precursor inativo e protege a célula exócrina 
do ataque proteolítico) e bicarbonato. O 
bicarbonato neutraliza o pH para 7 e o 
zimogênio é convertido em tripsina, 
quimiotripsina e carboxipeptidases. Ao final 
deste processo todas as proteínas são 
convertidas em aminoácidos, onde são 
absorvidos pelas viscosidades da mucosa 
intestinal. 
 
Oxidação de aminoácidos 
 
A oxidação de aminoácidos acontece em 
3 circunstâncias metabólicas: 
- Durante a renovação das proteínas 
celulares 
- Aminoácidos ingeridos em excesso 
- Durante o jejum severo ou em diabetes 
melito 
 
o Formas de excreção para o nitrogênio 
 
o Remoção do grupo amino 
 
I. Reações de transaminação 
 O grupo amino é transferido para o 
carbono alfa do alfa-cetoglutarato, 
formando o glutamato. Reação 
catalisada pela enzima 
aminotransferase de transaminase. É 
uma reação reversível. 
 O glutamato atua como reservatório 
de grupamento amino, proveniente 
de diferentes aminoácidos. 
 Todas as aminotransferases 
apresentam o mesmo grupo 
prostético e o mesmo mecanismo de 
reação. O grupo prostético é o 
piridoxal-fosfato (PLP). 
 As aminotransferases são enzimas 
que catalisam reações 
biomoleculares 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 amina 
ao piridoxal-fosfato e deixa o sítio 
ativo na forma de um alfa-cetoácido. 
 O outro α-cetoácido, que funciona 
como substrato, liga-se então ao sítio 
ativo, aceita o grupo amina da 
piridoxamina-fosfato e deixa o sítio 
ativo na forma de um aminoácido. 
 
OBS: As enzimas aspartato aminotransferase e 
alanina aminotransferase são indicativos de 
lesão celular. 
 
II. Conversão de glutamato em aspartato 
 Glutamato + oxalacetato -> alfa-
cetoglutarato + aspartato. 
 
III. Desaminação oxidativa 
 Nos hepatócitos, o glutamato é 
transportado do citosol para a 
mitocôndria onde sofre desaminação 
oxidativa, catalisada pela L-
glutamato-desidrogenase. 
 Então o glutamato libera seu grupo 
amina na forma de amônia no fígado. 
 A amônia é toxica e não deve ser 
liberada na circulação. Por isso ela é 
convertida em ureia no fígado. 
 Os transportes não-tóxicos de 
amônia são a glutamina (tecidos 
Metabolismo de Aminoácidos 
extra-hepáticos) e alanina 
(músculos). 
 A desaminação oxidativa ocorre na 
mitocôndria. 
 
◊ Formas de transporte não toxica de amônia 
na corrente sanguínea 
- Glutamina 
 A síntese de glutamina pela 
glutamina sintetase ocorre em 
vários tecidos, incluindo o cérebro. 
- Alanina 
 Reação de transaminação. 
 Ocorre no musculo. 
 Na contração muscular vigorosa é 
ativada a liberação de piruvato e 
lactato da glicólise e amônia dos 
aminoácidos. 
 A amônia e o piruvato forma 
alanina que no fígado é 
reconvertido em glicose. 
 
Amônia 
 
1) Depleção do ATP celular 
 Maior NH4+ ativa a glutamato 
desidrogenase. 
 A remoção de α-cetoglutarato e NADH 
compromete o ciclo do ácido cítrico e a 
geração de ATP. 
 Também a maior concentração de NH4+ 
ativa a quantidade de glutamina 
sintetase que colabora para a redução 
no nível celular de ATP. 
 
2) Interferência na síntese de 
neurotransmissores 
 Maior quantidade de NH4+ ativa a 
glutamina sintetase e inibe a 
glutaminase. 
 Ele reduz o nível de glutamato que atua 
como um potente neurotransmissor 
mediando um grande número de funções 
cognitivas. Consequência: letargia e 
falta de direção. 
 A GABA sintetizado a partir de 
glutamato um importante 
neurotransmissor inibitório. 
 
OBS: Quando se considera os benefícios 
nutricionais das proteínas, deve-se ter em 
mente a quantidade total de aminoácidos 
necessária para a síntese proteica e a 
distribuição dos aminoácidos nas proteínas da 
dieta. A gelatina contém uma distribuição 
nutricionalmente não equilibrada de 
aminoácidos. À medida que grandes 
quantidades de gelatina são ingeridas e o 
excesso de aminoácidos é catabolizado, a 
capacidade do ciclo da ureia pode ser excedida, 
levando à toxicidade pela amônia. Isso torna-se 
ainda mais complicado pela desidratação, que 
pode resultar da excreção de grandes 
quantidades de ureia. 
 
Síntese da ureia 
 
O primeiro grupo amina que entra no ciclo da 
ureia é derivado da amônia na matriz 
mitocondrial. Qualquer que seja sua fonte, o 
NH4
+ presente na mitocôndria hepática é 
utilizado imediatamente e em conjunto com o 
CO2 produzido pela respiração mitocondrial 
para formar o carbamoil-fosfato na matriz. Essa 
reação é dependente de ATP e é catalisada pela 
enzima carbamoil-fosfato-sintetase I (enzima 
regulatória). 
Em geral, o ciclo da ureia possui 4 etapas 
enzimáticas e o carbamoil-fosfato funciona 
como doador ativado de grupo carbonila. 
 
1ª etapa) O carbamoil-fosfato doa seu grupo 
carbonila para a ornitina, formando a citrulina 
com a liberação de fosfato inorgânico. A reação 
é catalisada pela enzima ornitina-
transcarbamoilase. 
 
2ª etapa) A reação de condensação entre o 
grupo amina do aspartato e o grupo ureido 
(carbonila) da citrulina forma a arginino-
succinato. Essa reação citosólica é catalisada 
pela enzima arginino-succinato-sintetase, onde 
requer ATP e ocorre via um intermediário 
citrulil-AMP. 
 
3ª etapa) O arginino-succinato é então 
clivado pela arginino-succinase formando 
arginina e fumarato. O fumarato é convertido 
em malato e depois entra na mitocôndria para 
seguir no ciclo do ácido cítrico. 
 
4ª etapa) Na última etapa, a enzima 
citosólica arginase cliva a arginina produzindo 
ureia e ornitina. A ornitina é transportada para 
a mitocôndria para iniciar outra volta no ciclo 
da ureia. 
 
 
Cofatores enzimáticos 
importantes no catabolismo dos 
aminoácidos 
 
o Biotina 
 Participa da transferência de grupos de 
1 carbono no estado mais oxidado – 
CO2. 
 
o S-adenosilmetionina 
 Transferência de grupos metila – é um 
poderoso agente alquilante devido ao 
grupo sulfonio desestabilizado. O grupo 
metila ligado a ele é 1000 vezes mais 
reativo que o grupo metila do N5-
tetrahidrofolato. 
 
o Tetra-hidrofolato 
 Transferência de unidades de 1 carbono 
em estado intermediário de oxidação. 
 
OBS: 6 aminoácidos são degradados até 
piruvato: alanina, glicina, serina, cisteina, 
triptofano e treonina. 
 
OBS: 7 aminoácidos são degradados até acetil 
CoA: triptofano, treonina, lisina, fenilalanina, 
tirosina, leucina e isoleucina. 
 
 
Introdução 
 
A biossíntese de aminoácidos é específica 
para cada aminoácido. Os vegetais e bactérias 
conseguem sintetizar aminoácidos, já os seres 
humanos dependem do fornecimento externo 
para obter todo o nitrogênio necessário para a 
síntese (aminoácidos essenciais). 
Os esqueletos carbônicos são derivados 
de intermediários das vias metabólicas como a 
glicólise, via das pentoses e ciclo do ácido 
cítrico. 
A origem do nitrogênio dos aminoácidos 
vem da fixação de nitrogênio. O N2 possui uma 
alta energia de ligação (maior estabilidade). A 
conversão de N2 em NH3 se chama fixação de 
nitrogênio. 
 
Complexo da nitrogenase 
 
O complexo da nitrogenase é 
extremamente sensível à inativação do O2. Na 
planta este problema é contornado pela 
presença da proteína leg-hemoglobina, que liga 
todoo oxigênio disponível de modo que ele não 
possa interferir na fixação de nitrogênio. 
A fixação de nitrogênio é realizado pelo 
complexo da nitrogenase que utiliza a 
ferrodoxina como doador de elétrons. Seu grupo 
prostético/cofatores é o centro ferro-enxofre. 
Os componentes principais são a 
dinitrogenase redutase e a dinitrogenase. 
Dos 8 elétrons necessários no complexo 
da nitrogenase, 6 são para redução do N2, e 2 
para produção de H2. Os elétrons são 
transferidos do piruvato para a nitrogenase via 
ferrodoxina ou flavodoxina. 
As fontes de elétrons são a oxidação do 
piruvato em acetil CoA. Então precisa de 4 
piruvatos para formar 4 acetil CoA e sai 4 CO2. 
E 8 elétrons se reduzem formando a ferrodoxina. 
A ferrodoxina doa os elétrons para o complexo 
da nitrogenase. O ATP é usado para 
fornecimento de energia. 
 
Utilização de nitrogênio para a síntese de 
aminoácidos 
 
A amônia é utilizada pelas bactérias 
para a biossíntese dos 20 aminoácidos. NO2
- e 
NO3
- também são utilizados pelas plantas para 
biossíntese dos aminoácidos. Os animais 
sintetizam apenas 11 dos 20 aminoácidos 
existentes. 
 
Precursores metabólicos para a biossíntese 
dos aminoácidos 
 
o Intermediários da via glicolítica 
- Piruvato: 
a) Alanina 
b) Valina* 
c) Leucina* 
d) Isoleucina* 
 
- Fosfoenol piruvato 
a) Triptofano* 
b) Fenilalanina* 
c) Tirosina 
 
- 3-Fosfoglicerato 
a) Serina 
b) Glicina 
c) Cisteína 
 
o Intermediários do ciclo do ácido cítrico 
- α-cetoglutarato 
a) Glutamato 
b) Glutamina 
c) Prolina 
d) Arginina 
 
- Oxaloacetato 
a) Aspartato 
b) Asparagina 
c) Metionina* 
d) Treonina* 
e) Lisina* 
 
 
 
Biossíntese de Aminoácidos 
o Intermediários da via das pentoses 
- Fosfoenolpiruvato e eritrose-4-fosfato 
a) Triptofano* 
b) Fenilalanina* 
c) Tirosina* 
 
- Ribose 5 fosfato 
a) Histidina* 
 
OBS: Os * indicam aminoácidos essenciais não 
obtidos por animais. 
 
Biossíntese Da glutamina 
 
A enzima que catalisa essa reação é a 
glutamina redutase. A ponte de entrada é o 
glutamato e a glutamina. Incorpora 
diretamente a NH4
+ em 1 aminoácido. A 
biossíntese da glutamina é a síntese a partir da 
adição de outra molécula de amônia ao 
glutamato. 
 
Biossíntese do glutamato 
 
A síntese do glutamato é a partir da 
adição de amônia ao α-cetoglutarato. 
 
Biossíntese da prolina 
 
A prolina é formada através da reação 
entre a carboxila gama do glutamato e o ATP 
resultando num composto denominado 
glutamato-5-fosfato. A enzima que atua nesta 
reação é a glutamil cinase. O glutamato 5 
fosfato é reduzido por NADPH a glutamato-5-
semialdeído (semialdeído glutâmico) que se 
torna cíclico espontaneamente formando o 
pirrolino-5-carboxilato, este sofre uma redução 
final catalisada pela pirrolino-5-carboxilato 
redutase, uma enzima que requer NADPH. Esta 
última redução resulta na formação da prolina. 
 
Biossíntese da arginina 
 
Em bactérias, o glutamato pode ser 
acetilado formando o N-acetilglutamato que é 
fosforilado pela acetil glutamato cinase dando 
origem ao N acetil glutamato-5-fosfato. O N 
acetil glutamato-5-fosfato é então reduzido por 
NADPH a N-acetil-5-semialdeído que é 
transaminado formando a N-acetil ornitina. A 
hidrólise do grupo acetil forma a ornitina que, 
através do ciclo da ureia, é convertida em 
arginina. 
Em mamíferos o glutamato-5-
semialdeído é transaminado a ornitina numa 
reação catalisada pela ornitina 
aminotransferase. A partir daí a ornitina entra 
no ciclo da ureia e forma arginina. 
 
Biossíntese da serina e glicina 
 
Em geral, a serina é formada através de 
intermediários da glicólise, o 3-fosfoglicerato. E 
isso ocorre em 3 etapas: 1) Conversão da 
hidroxila do 3-fosfoglicerato em uma cetona 
gerando o 3-fosfohidroxipiruvato (catalisada 
pela enzima 3-fosfoglicerato desidrogenase); 2) 
Transaminação do 3-fosfohidroxipiruvato a 
fosfosserina através de uma aminotransferase 
dependente de PLP e 3) Hidrólise da fosfosserina 
pela fosfosserina fosfatase. 
A serina também participa da síntese da 
glicina que é executada por 2 vias: 1) Conversão 
direta da serina a glicina pela serina 
hidroximetil transferase e 2) Condensação do 
N5, N10-metileno-TNF com CO2 e NH4
+. 
Resumindo, a síntese de serina e glicina 
começa com a oxidação do 3-fosfoglicerato 
formando 3-fosfohidroxi piruvato e NADH. A 
reação de transaminação com o glutamato 
forma 3-fosfoserina e remove o fosfato 
produzindo serina. A glicina é gerada pela 
remoção do grupo metil da serina. 
Em níveis elevados, a glicina é um 
neurotransmissor inibitório, o que pode explicar 
os efeitos neurológicos da doença. Talvez mais 
importante, os níveis elevados de glicina 
aumentam os níveis de 2-amino-3-cetobutirato, 
um intermediário instável na degradação da 
treonina na mitocôndria. 
 
OBS: A glicina é uma importante precursora das 
porfirinas. 
 
Biossíntese da cisteina 
 
Os mamíferos sintetizam cisteína a partir de 
dois aminoácidos: a metionina fornece o átomo 
de enxofre e a serina fornece o esqueleto 
carbonado. A metionina é inicialmente 
convertida em S-adenosil-metionina, que pode 
perder seu grupo metila para diversos 
aceptores, formando o S-adenosil-homocisteína. 
 Esse produto desmetilado é hidrolisado, 
liberando homocisteína, que reage com a serina 
em uma reação catalisada pela cistationina-β-
sintase, produzindo cistationina, que é clivada 
pela cistationina-γ-liase, removendo uma 
amônia e produzindo cisteína livre. 
 
Biossíntese da alanina, aspartato e 
asparagina 
 
A enzima asparaginase catalisa a 
hidrólise da asparagina, produzindo aspartato, 
que sofre transaminação com o α-
cetoglutarato, gerando glutamato e 
oxalacetato. O oxalacetato é convertido em 
malato no citosol e, então, transportado para a 
matriz mitocondrial pelo transportador malato-
α-cetoglutarato. Em bactérias, o oxalacetato 
produzido na reação de transaminação pode ser 
utilizado diretamente no ciclo do ácido cítrico. 
A síntese de alanina é a partir da 
transaminação do glutamato para o piruvato. 
 
Biossíntese da tirosina 
 
A síntese da tirosina é através da 
hidroxilação da fenilalanina. 
A produção de tirosina acontece 
diretamente a partir da fenilalanina por meio 
da hidroxilação no C-4 do grupo fenila pela 
fenilalanina-hidroxilase; essa enzima também 
participa da degradação da fenilalanina. A 
tirosina é considerada um aminoácido 
condicionalmente essencial, ou não essencial, 
visto que pode ser sintetizada a partir do 
aminoácido essencial fenilalanina. 
 
OBS: Alanina e glutamina desempenham papéis 
especiais no transporte de grupos amino a 
partir do músculo e de outros tecidos não 
hepáticos, respectivamente, até o fígado.