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Oxidação de aminoácidos
Existem 20 aminoácidos que nós chamamos de proteinogenios, que são os que nós encontramos nas ptns. Quando olhamos uma ptn inteira, nós podemos encontrar uma variedade de aminoácidos, dentre eles, um destes 2º proteinogenicos. 
Oq a molécula de aminoácido tem de especial na sua composição, que difere de uma molécula de carboidrato ou lipídeo?
Presença de nitrogênio. 78% do ar atmosférico é de nitrogênio. Existe esta abundância de nitrogênio na atmosfera, mas não conseguimos captura-lo para formar nossos aminoácidos. Para os nossos processos bioquímicos, este nitrogênio é inerte, nós não conseguimos fixa-lo. Quem é capaz de fixar o nitrogênio são bactérias de plantas leguminosas. Esse nitrogênio consegue ser incorporado para ser utilizado por nossas células, por meio destas bactérias que o fixam, e com isso, elas conseguem utiliza-lo para sintetizar aminoácidos. Elas transformam este nitrogênio em amônia e transfere ela para os vegetais, como plantas leguminosas e elas conseguirão aproveitar este nitrogênio. As plantas tb não fixam este nitrogênio direto da atmosfera, da mesma forma que a gente tb não fixa, obtemos este nitrogênio indiretamente, pois as bactérias fixadoras capturam ele e o convertem em amônia, com isso, elas passam para o vegetal e nós ingerimos ele na alimentação. Nós não temos nenhuma bactéria no nosso organismo que fixa este nitrogênio e transfere-o para a gente. Quando a gente se alimenta de vegetal e animal estamos adquirindo este nitrogênio. 
Quais outras biomoléculas que temos no nosso organismo e que apresentam este átomo de nitrogênio?
Nucleotídeo, pois temos as bases nitrogenadas que possuem este átomo de nitrogênio e este nitrogênio da base nitrogenada tb vem da alimentação, ou seja, dos aminoácidos que foram formados a partir do nitrogênio da alimentação. 
Existem alguns tipos de aminoácidos:
- Essenciais: Obtemos via alimentação. (Histidina, isoleucina).
- Não essenciais: Produzimos no nosso corpo. (alanina, aspartato, glutamato, serina).
- Condicionalmente essenciais: Temos maquinaria para formar, mas é muito pouco. Precisamos tb obter este aminoácidos através da alimentação.
A nossa fonte principal de nitrogênio é através dos aminoácidos que ingerimos via alimentação. Também temos nitrogênio presente nos nucleotídeos, mas eles não serão a principal fonte do nitrogênio. 
Balanço nitrogenado:
Tem a ver com o quanto a gente aproveita o nitrogênio da alimentação, ou seja, se está sendo suficiente ou não.
- balanço positivo: Acontece com crianças em fase de crescimento, mulheres em gestação, atleta. Eles precisam de um balanço positivo, como por exemplo, o atleta quando vai malhar, ele quer aumentar a sua força muscular e para isso ele vai precisar de proteínas, necessitando estar em um balanço positivo. 
- balanço negativo: Em situações de dieta inadequada, em situações de jejum, inanição, desnutrição. Neste caso o balanço será negativo pq o individuo precisa mais do que ele está conseguindo, ou seja, o consumo destas ptns está vindo em quantidades inadequadas. 
- balanço nulo: É o que a gente espera em um individuo normal, o organismo não está armazenando as ptns e o excesso dele é excretado pela urina. No caso do atleta ele vai aumentar o consumo de ptns e vai aproveitar isso para formar suas próprias ptns. No caso de um individuo normal, ou seja, o excesso que ele consumiu ele não vai armazenar, e sim, excretá-lo através de uma via de excretas nitrogenadas, chamada de ciclo da ureia. 
Vamos supor que fornecemos uma quantidade x de nitrogênio marcado para um individuo com balanço nitrogenado nulo, qual será a quantidade deste nitrogênio marcado excretado?
Na excreta do indivíduo terá uma quantidade menor deste nitrogênio marcado que foi consumido pelo indivíduo, mas a justificativa não é por conta eu ter usado uma parte deste nitrogênio. Isso tem haver com a renovação, pq temos outras biomoléculas como ptns e nucleotídeos que tb tem nitrogênio e essas moléculas estão sendo constantemente sendo renovadas, ou seja, vão utilizar parte deste nitrogênio marcado para renovar tais biomoléculas, por isso a quantidade excretada será menor, por conta desta renovação, mesmo o balanço do individuo sendo nulo e se olharmos a quantidade total de N nas células é a mesma, mas sabemos que este N está sendo constantemente renovado. 
Quando fazemos uma dieta rica em ptns, estamos botando muito aminoácido para dentro, ou seja, parte dele não será utilizado e nós não temos como armazená-lo no organismo. Será que nossa reserva de aminoácidos é músculo?? Sem dúvida, é a célula onde nós temos a maior quantidade de ptns, de certa forma poderíamos até encarar como uma reserva de aminoácidos, mas elas não estão ali com uma função de reserva e sim funcionando. No caso de um indivíduo que exercita muito seus músculos, ele vai sintetizar mais ptns naquelas células e vai consumir mais elas tb, ou seja, nestas células pode-se dizer que tem uma quantidade maior de ptns. Já um indivíduo acamado, terá uma menor quantidade de ptns nestas células, pq ele não exercita muito seu músculo e não necessitará sintetizar muito e nem consumir. Por isso nós não temos uma reserva de aminoácidos no nosso organismo, estamos sempre precisando obtê-los via alimentação, justamente, por conta desta renovação do N que ocorre no nosso organismo, ou seja, ele está sempre sendo utilizado para renovar biomoléculas e depois ele é excretado no ciclo da ureia, onde é a via responsável por descartar as excretas nitrogenadas.
Como as nossas células conseguem retirar este nitrogênio?
Temos uma série de enzimas que são chamadas de amino transferases, ou seja, elas vão pegar um aminoácido, e em seguida, vai retirar o grupamento amina deste aminoácido e vai transferir para a molécula de alfa-ceto-glutarato e aí esta molécula será convertida em glutamato. E o aminoácido que perdeu o grupamento amina será chamado e alfa-ceto-ácido, pq ele perdeu seu grupamento amina e assume esta nomenclatura. 
Exemplos de amino transferases/ transaminases:
Aspartato-amino-transferase – Neste caso, a amino transferase, vai retirar o grupamento amino do aspartato e o mesmo será convertido em oxaloacetato, enquanto a molécula de alfa-ceto-glutarato que vai receber este grupamento amino, será convertida em glutamato.
Alanina-amino-transferase – Neste caso, a amino transferase, vai retirar o grupamento amino da alanina e a mesma será convertida em piruvato, enquanto a molécula de alfa-ceto-glutarato que vai receber este grupamento amino, será convertida em glutamato.
Podemos dizer que o glutamato é o doador de grupamento amino das nossas células. Este glutamato que será utilizado nas vias de síntese aminoácidos. Nas vias de síntese este grupamento será retirado do glutamato. No caso de ingerirmos aminoácidos em seguida eles perderem seu grupamento amina por ação de uma amino transferase e transferir para alfa-ceto-glutarato e formar glutamato e não utilizar o mesmo para sintetizar aminoácidos e ptns, o glutamato será excretado pelo o ciclo da ureia. 
No momento de excesso de aminoácidos, o objetivo do organismo é eliminar este N, justamente pq não tem como armazená-lo. Neste caso o grupamento amino do aminoácido será transferido para o alfa-ceto-glutarato para formar glutamato e ser excretado pelo ciclo da uréia, onde a excreta nitrogenada é convertida em ureia. 
No nosso metabolismo existe vários objetivos, em um momento que seja necessário formar energia, os aminoácidos também podem ser utilizados, como por exemplo, aspartato e alanina, respectivamente, onde o primeiro quando perde seu grupamento amino é convertido oxaloacetato e pode rodar o ciclo de Krebs e o segundo pode ser convertido em piruvato e entrar na via glicolítica e gerar glicose. 
A vitamina B6 é capaz de pegar o grupamento amino e transferir para o alfa-ceto-glutarato e formar glutamato. Ela possui um grupamento prostético que se liga a este grupamento amino, que fica temporariamente ligado a ele e depois transfere para o alfa-ceto-glutarato.
Quando a pessoa infarta é dosada a quantidade dessas aminotransferases. Quando tem alguma intoxicação ou infarto, ocorre o aumento dessas transaminases. A transaminase ela não é produzida e liberada no sangue, ela está dentro da célula e só vai ser liberada se ela for rompida, como é o exemplo lá do infarto. No caso do infarto, estamos falando de células musculares, onde terá uma quantidade grande de transminases e a intoxicação do fígado é a mesma coisa, tb possui uma quantidade grande das transaminases, justamente dentro do objetivo destes tecidos, no caso do fígado a formação da ureia e do músculo na síntese de ptns e uma maquinaria grande de formação de aminoácidos. Ou seja, se houver lesões nestes tecidos, as células são rompidas e essas enzimas são liberadas para o sangue e isso serve de parâmetro para medicina identificar intoxicação e infarto.
O glutamato pode sofrer ação da enzima glutamato desidrogenase e vai envolver coenzimas reduzidas e vai formar alfa-ceto-glutarato e amônia. Ou seja, a enzima está pegando a amônia e liberando-a, separando da molécula de glutamato. Isso acontece em uma situação em que o glutamato não vai ser utilizado em vias de síntese. 
A amônia é tóxica, como lidaremos com a sua liberação no organismo?
É importante ocorrer esta transdesaminação, justamente, para obter novamente a molécula de alfa-ceto-glutarato para pegar um grupamento amino de um outro aminoácido. A grande maioria dos aminoácidos vai seguir este processo de transdesaminação. 
A amônia é tóxica e não pode ser transportada livremente no sangue, no entanto, ela precisa ser transportada no sangue e por isso ela vai para o fígado. Para ela ser excretada e eliminar estes nitrogênios que não podem ser armazenados é necessário que ela esteja no fígado pq ele que produz a excreta nitrogenada para o fígado liberar este nitrogênio. As reações para formação da molécula de ureia acontece no fígado. A amônia é formada no tecido hepático, ou seja, todas as moléculas que são formadas fora deste tecido, terão que ser transportadas no sangue de alguma maneira que não seja tóxica. Nós temos a molécula de glutamato formada que vai sofrer transdesaminação e vai formar a amônia livre e é neste momento que a enzima glutamina sintetase atua, ligando a molécula de amônia no glutamato e terá formação de glutamina. A glutamina que não é tóxica pode cair na corrente sanguínea e chegar no fígado, então, o transporte de amônia no sangue vai ser através de uma molécula de glutamina (principal aminoácido encontrado no sangue). A glutamina quando chega no rim ou no fígado ela será convertida a glutamato e gera novamente amônia livre através da enzima glutaminase que é uma enzima presente na mitocôndria de nossas células e esse glutamato poderá ser utilizado na biossíntese de aminoácidos lá no fígado, por exemplo, e tb pode sofrer outra desaminação e formar alfa-ceto-glutarato e amônia. E oq acontecerá com a amônia livre? Esta amônia livre vai entrar no ciclo da ureia para formar a urina. No músculo tb podemos transferir a amônia através do ciclo da alanina e neste caso a amônia pode ser transferida para o glutamato e aí teremos a ação de uma amino transferase que vai converter o piruvato em alanina e ele cairá na corrente sanguínea e chegará no fígado e aí terá uma transaminase que vai pegar o grupamento amina e transferir para o alfa-ceto-glutarato e formar glutamato e piruvato e glutamato no fígado vai liberar a amônia novamente que vai entrar no ciclo da ureia e piruvato vai ser convertido a glicose e retornar e formar novamente alanina e piruvato neste tecido e esta situação acontece durante o exercício físico e em uma situação de jejum. 
Se o individuo tomar suplemento de proteína e não malhar, estes aminoácidos que ele está ingerindo não vai servir para nada, pq ele excretar oq não for utilizar. 
Em um jejum prolongado, no primeiro momento, nós temos proteólise sendo estimulada, mas nós temos que poupar nossas proteínas logo ela deverá parar de acontecer. No início da proteólise nós temos uma quantidade considerável de excretas nitrogenadas sendo formadas, mas depois essa quantidade vai diminuindo, por conta de ser necessário poupar proteínas. Tanto em situação de jejum inicial quanto em situações em que o indivíduo ingeriu muita ptn, como por exemplo em uma churrascaria, se for feita uma análise da urina dele, será detectada uma quantidade maior de ureia e amônia sendo liberada, amônia tb pq no caso de muita ptn o fígado não dará contar de converter tudo em ureia, apesar dele estar rodando muitas vezes o ciclo da ureia. Nem toda amônia formada vai sair pelo ciclo da ureia, existe parte dela que vai sair direto. 
Seres uritotélicos – Produzem ácido úrico. Nós tb produzimos ácido úrico.
Não podemos liberar tudo na forma de amônia justamente pq ela é tóxica e tb não temos disponibilidade de água o suficiente. 
Como acontece o ciclo da ureia?
Em 1904 dois pesquisadores, eles trabalharam com célula de fígado e viram que esse extrato de fígado era capaz de transformar arginina em ureia e ornitina (aminoácido não proteinogênico). Viram que em fígado de mamífero ocorria a formação de ureia e no caso dos répteis e dos pássaros não havia a formação dessa ureia, e sim, de ácido úrico. Isso acontece, pq no caso dos mamíferos existe a enzima arginase, que vai transformar arginina em ureia e ornitina. Aí em 1917 outros pesquisadores viram que a produção de ureia estava diretamente atrelada ao consumo de oxigênio no fígado, ou seja, precisava de energia para realizar a produção de ureia e, provavelmente, cadeia transportadora de elétrons está funcionando. Então, se a cadeia transportadora de elétrons não estiver funcionando, não ocorrerá produção de ATP e a ureia não será produzida. Eles observaram tb que quando eles pegavam um conteúdo do fígado, mas com células rompidas, ou seja, todas as organelas rompidas, não havia produção de ureia e isso permite concluir que é necessário compartimentalização (mitocôndria íntegra) para haver produção de ureia (a célula tem que estar íntegra!!!). 
Como transferir o grupamento amino de outros aminoácidos para formar a arginina e depois essa arginina ser clivada pela arginase e formar ureia e ornitina?
Krebs mediu a quantidade de ureia na presença de amônia e ornitina. Ele novamente pegou fatias de fígado e fez um experimento colocando essas fatias em contato com amônia, ornitina e a mistura de amônia e ornitina e reparou que a produção de ureia era maior quando estava com amônia do que quando estava com somente ornitina e viu que quando ele colocava a fatia de fígado em contato com amônia e ornitina a produção de ureia foi muito maior e isso permitiu que ele concluísse que era essencial a presença de amônia e ornitina para produzir ureia em quantidade adequada. Ele reparou tb que a ornitina agia como catalisador, ou seja, ela fazia com que a reação acontecesse de forma mais eficiente, portanto, quando a fatia de fígado era colocada em contato com a amônia e ornitina a produção de ureia foi melhor e ele pode reparar que quando ele reduziu a quantidade de ornitina e deixou a fatia de fígado encubada por mais tempo, viu que realmente a ornitina era catalisador, pq a quantidade da ureia foi muito maior, concluindo realmente que ela acelerava o processo, mesmo em quantidades menores. Viu tb que a quantidade de arginina disponível não era proporcional a quantidade de ureia que seria formada. 
Como transformar ornitina em arginina?
Para isso ela deve ganhar mais 2C. Foi descoberto mais um aminoácido chamado de citrulina. Analisaram a característica estrutural da molécula e viram que era bem semelhante a da ornitina e mais ainda da arginina, ou seja, começaram a deduzir que a citrulina poderia ser um intermediário entre a passagem de ornitina para arginina e viram que a citrulina se comportava de forma semelhante a ornitina (adicionar uma amônia e C → forma citrulina). Krebs fez de novo o experimento com fatias de fígado e viu que na presença de citrulina a produção de ureia tb era grande.
Viram que para citrulina ser convertida em arginina necessitava da adição de uma molécula amônia, só que ela não viria de uma amônia livre no meio e sim do aspartato. 
Carbomoil fosfato (grupamento amino da amônia livre + carbono do HCO3- que está ativado pelo fosfato)– Importante para a conversão de ornitina em citrulina. Pesquisadores analisaram que para a ornitina ser convertida a citrulina ela não reagia diretamente com a amônia e deveria passar pelo intermediário de carbamoil fosfato para ocorrer a conversão.
Existem 4 etapas no ciclo da ureia:
1ª etapa do ciclo da ureia (ocorre na mitocôndria): Transformação de ornitina em citrulina. Para isso acontecer deve ganhar C + um N, que estão vindo do carbamoil fosfato e a enzima carbamoil fosfato sintetase I que realiza esta etapa. A citrulina é transportada da mitocôndria para o citoplasma e quando ela chega no citoplasma ela sofre a 2ª etapa do ciclo da ureia. 
2 etapa (ocorre no citoplasma): Condensação da citrulina com aspartato (saiu da mitocôndria e foi para citoplasma), que seria para ocorrer a entrada do segundo grupo amino da ureia. Esta etapa é catalisada pela enzima arginino succinato sintetase para formar arginino succinato. 
3ª etapa (citoplasma): Ação da enzima arginino succinase, onde a molécula de arginino succinato é convertida em argina e fumarato (intermediários do CK) e aí este fumarato pode entrar na mitocôndria e entrar no ciclo de Krebs. 
4ª etapa: Hidrólise da molécula de arginina, com ação da enzima arginase, e tb ocorre a regeneração da molécula de ornitina e formação da ureia. Feito isso, a ornitina novamente poderá ir para a mitocôndria e recomeçar o ciclo. 
Quando Krebs fez o experimento com fatias de fígado percebeu que quando tinha ornitina no meio mais ureia era formada e isso acontece pq ela está constantemente sendo regenerada neste ciclo. 
Regulação do Ciclo da Ureia
O ciclo é regulado principalmente pela nossa dieta, então, se eu tenho uma dieta rica em ptns ou se estou no momento de jejum, onde será estimulada quebra de ptns, o organismo vai liberar mais este grupamento amino, favorecendo com que este ciclo aconteça e este ciclo rode mais. 
Se eu tenho uma dieta rica em carboidratos ou pobre em ptns eu terei uma baixa produção de ureia. O fígado vai responder a esse ciclo da ureia através da demanda, ou seja, se eu tenho uma dieta pobre ptns, a enzimas que estão atuando no ciclo da ureia vão estar atuando menos e o ciclo vai rodar menos tb, agora se eu tenho uma alta demanda de ptn, as enzimas do ciclo vão estar mais ativas e o ciclo vai rodar mais (produzir mais ureia).
Regulação alostérica: Feita pela molécula de N- Acetil- Glutamato que é um modulador alostérico positivo para a carbamoil fosfato sintetase, ou seja, para formação de carbamoil fosfato e formação de citrulina. Se a quantidade de carbamoil fosfato é controlada o número de vezes que o ciclo vai rodar será controlado. O N- Acetil- Glutamato que vai estimular o ciclo e a sua formação é estimulada por arginina e carbamoil fosfato, ou seja, tendo estas duas moléculas o ciclo da ureia rodará. 
Excesso de amônia: Leva a hiperamonemia.
Oq acontece com os esqueletos carbônicos dos aminoácidos?
Estes esqueletos são intermediários do ciclo de Krebs. No ciclo de Krebs existem pontos de entrada para aminoácidos, que são os glicogênicos (formam piruvato, oxaloacetato ou int do CK) e os cetogênicos (quando tira o grup amina é convertido em acetil-coa podendo formar corpos cetonicos ou citrato). Existem aminoácidos que são cetogenicos e glicogenicos (triptofano, tirosina e fenilalanina). 
Excesso de acetil coa inibe a piruvato desidrogenase e estimula a piruvato descarboxilase a converter piruvato em oxaloacetato. Não tendo excesso o acetil coa pode entrar no ciclo e gerar energia. 
Existem doenças que vão afetar o catabolismo de aminoácidos e consequentemente vão afetar a ação de neurotransmissores. 
Doença fenilcetonuria – Problema na conversão de fenil alanina em tirosina, ou seja, a fenil alanina é acumulada. Acumulando ela a amino transferase pega a fenil alanina e pega seu grupamento amino e transfere para o piruvato e forma alanina e fenilpiruvato (pode ser convertido a fenilacetato ou fenillactato) e essas moléculas vão se acumulando e são eliminadas na urina e isso traz um odor característico para a urina e isso faz com o indivíduo desenvolva problemas na formação de mielina podendo gerar retardo mental muito grande. O excesso de fenil alanina bloqueia o sequestro de alguns aminoácidos no cérebro e esse ácido fenil pirúvico inibe a piruvato descarboxilase e isso interfere na formação de mielina.