Metabolismo-de-proteínas

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Metabolismo de Proteínas 
Instituto de Química de São Carlos – IQSC 
Universidade de São Paulo 
Disciplina: Bioquímica II 
Docente: Profa. Dra. Fernanda Canduri 
 Digestão de proteínas da dieta 
 Absorção e transporte dos aminoácidos às células 
 Desaminação dos aminoácidos 
 Transaminação 
 Desaminação oxidativa 
 Ciclo da uréia 
 As reações do ciclo 
 Regulação do ciclo da uréia 
 Origem dos aminoácidos 
 Outros compostos nitrogenados 
 
Conteúdo 
Visão geral do metabolismo 
Digestão de proteínas da dieta 
 A maior parte do nitrogênio da dieta é consumido na 
forma de proteína (vegetal ou animal) – cerca de 70 a 
100g ao dia 
 
 As proteínas são muito grandes para serem absorvidas 
pelo intestino e, sendo assim, devem ser hidrolisadas até 
seus aminoácidos, os quais serão absorvidos 
 
 As enzimas proteolíticas são produzidas por três órgãos: 
estômago, pâncreas e intestino delgado 
 O estômago secreta o suco 
gástrico, que contém o ácido 
clorídrico e a proenzima 
pepsinogênio: o ácido 
desnatura proteínas da dieta 
e ativa o pepsinogênio, 
formando pepsina 
 
 O pepsinogênio é ativado 
também por outras 
moléculas de pepsina já 
ativas 
 
 A pepsina libera peptídeos e 
alguns aminoácidos livres 
das proteínas da dieta 
Digestão de proteínas da dieta 
Digestão e absorção dos aminoácidos 
 Ao entrar no intestino delgado, os polipeptídeos grandes 
produzidos no estômago pela ação da pepsina são 
subsequentemente clivados a oligopeptídeos e aminoácidos por 
um grupo de proteases pancreáticas: tripsina, quimotripsina, 
elastase e carboxipeptidases, todas secretadas na forma de 
proenzimas e ativadas pela tripsina 
 A liberação e ativação das proenzimas pancreáticas é mediada 
pela secreção de colecistocinina e secretina 
 Aminoácidos livres e dipeptídeos são absorvidos pelas células 
epiteliais intestinais, onde os dipeptídeos são hidrolisados antes 
de entrarem na corrente sanguínea 
 Os aminoácidos são metabolizados pelo fígado 
Transporte dos aminoácidos às células 
 A concentração de aminoácidos livres nos 
líquidos extracelulares é significativamente 
menor do que no meio intracelular 
 
 Sistemas de transporte ativo são necessários 
para o movimento de aminoácidos do meio extra 
para o meio intracelular, sendo que há diferentes 
sistemas de transporte para diferentes 
aminoácidos 
Via catabólica de peptídeos endógenos e exógenos pelas 
peptidases 
peptídeos 
aminoácidos 
cetoácidos 
peptidases 
Destinos dos aminoácidos 
Transaminação 
 Transferência de grupo amino de um aminoácido para 
outro, através de um cetoácido 
 
 Os aminoácidos são desaminados por transaminação: 
transferência do seu grupo amino a um cetoácido para 
produzir o cetoácido do aminoácido original e um novo 
aminoácido 
 
 O grupo aceptor predominante é o cetoglutarato, 
produzindo glutamato e o novo cetoácido 
 
 O grupo amino do glutamato pode ser transferido ao 
oxaloacetato em uma segunda reação de transaminação, 
produzindo aspartato, formando novamente cetoglutarato 
 
 As enzimas que catalisam a transaminação são designadas 
aminotransferases ou transaminases, que necessitam da 
coenzima piridoxal-fosfato (PLP – derivado da vitamina B6) 
Reações de transaminação 
Em reações do anabolismo dos aminoácidos o grupo a-amino 
do glutamato e o grupo amino da cadeia lateral da glutamina são 
transferidos para outros compostos, na presença da PLP 
Transaminação 
Aminoácido 1 
Aminoácido 2 
Cetoácido 1 
Cetoácido 2 
No músculo, a alanina é produzida a partir do piruvato por 
transaminação, e no fígado a alanina, por nova transaminação, é 
convertida a piruvato novamente 
Relação entre o metabolismo de carboidratos e de 
aminoácidos 
Desaminação 
 O glutamato produzido por transaminação pode ser 
oxidativamente desaminado, que resulta no cetoglutarato e na 
liberação do grupo amino como amônia livre 
 São reações que ocorrem predominantemente no fígado e rins, 
e fornecem a-cetoácidos e amônia, que é uma fonte de 
nitrogênio na síntese de uréia 
 A glutamato desidrogenase catalisa a desaminação oxidativa do 
glutamato, único aminoácido que sofre desaminação rápida 
 A glutamato desidrogenase usa NAD+ ou NADP+ como 
coenzima 
 A ação sequencial de transaminação e subsequente 
desaminação do glutamato provê uma rota através da qual os 
grupos amino da maioria dos aminoácidos podem ser liberados 
como amônia 
A desaminação pela glutamato desidrogenase 
Reguladores alostéricos da 
glutamato desidrogenase 
O ATP e o GTP são 
inibidores alostéricos, 
enquanto o GDP e o ADP 
são ativadores da enzima 
Quando os níveis de 
energia estão baixos, a 
degradação dos 
aminoácidos pela 
glutamato desidrogenase é 
elevada, fornecendo a-
cetoglutarato como 
substrato para o ciclo de 
Krebs 
Metabolismo dos compostos nitrogenados 
 Quando em excesso, a amônia é utilizada na conversão de glutamato a 
glutamina, reação catalisada pela glutamina-sintase em uma reação que 
requer ATP 
 NH4 + glutamato + ATP  glutamina + ADP + Pi 
 Ao contrário, quando o nitrogênio é limitante, a conversão de glutamato à 
glutamina é o modo preferencial de assimilação de nitrogênio 
O ciclo da uréia 
As reações: 
As duas primeiras reações 
ocorrem na mitocôndria, 
enquanto todas as 
enzimas restantes do ciclo 
estão localizadas no 
citosol 
1. Formação do carbamoil 
fosfato: ação da carbamoil 
fosfato sintase I 
dependente da clivagem 
de duas moléculas de 
ATP. A amônia 
incorporada ao carbamoil 
fosfato é proveniente da 
desaminação do 
glutamato. O átomo de N 
derivado desta amônia 
torna-se um dos N da 
uréia. 
2. Formação de citrulina: a 
ornitina e citrulina são 
aminoácidos básicos que 
participam no ciclo da uréia 
mas não são incorporados 
nas proteínas. A ornitina é 
regenerada em cada volta do 
ciclo da uréia. A liberação do 
fosfato do carbamoil fosfato 
em forma de Pi direciona a 
reação. A citrulina, o produto, 
é transportado ao citosol. 
3. No citosol, a citrulina 
condensa-se ao aspartato 
para formar 
argininosuccinato. O 
aspartato fornece o segundo 
N que é incorporado à uréia. 
O terceiro ATP é consumido. 
O ciclo da uréia 
As reações do ciclo da uréia 
 Assim, enquanto outros 
tecidos podem sintetizar a 
arginina, somente o fígado 
pode clivar a arginina e 
sintetizar uréia. 
 A uréia difunde-se a partir do 
fígado e é transportada no 
sangue até os rins, onde é 
filtrada e excretada na urina. 
 A ornitina entra novamente 
na mitocôndria para 
continuar o ciclo. 
4. O argininosuccinato é clivado para originar arginina e fumarato. A 
arginina formada por esta reação serve como precursor imediato da uréia 
5. A arginase cliva a arginina em ornitina e uréia. A arginase ocorre quase 
exclusivamente no fígado. 
Regulação do ciclo da uréia 
Quando há excesso de amônia, 
esta será diretamente convertida a 
uréia pelo ciclo da uréia, ou 
direcionada para formação do 
glutamato e glutamina, e aspartato 
O N-acetilglutamato é um ativador 
essencial da carbamoil fosfato 
sintase I, a etapa limitante da 
velocidade no ciclo da uréia. 
Ele é sintetizado a partir de NADH 
e glutamato, quando estes estão 
em excesso 
Sua concentração hepática 
aumenta após a ingestão de uma 
refeição rica em proteínas, 
levando a um aumento da 
velocidade da síntese de uréia 
Regulação do ciclo da uréia 
Quando há excesso do 
aminoácido aspartato, este 
por transaminação geraglutamato, que por sua vez, 
sofre desaminação e a 
amônia formada leva a 
formação do carbamoil 
fosfato, que alimenta o ciclo 
da uréia 
O aspartato em excesso 
pode também entrar 
diretamente no ciclo da 
uréia 
As famílias dos aminoácidos baseadas em suas rotas 
catabólicas 
Aminoácidos glicogênicos são 
aqueles que dão origem ao 
piruvato ou intermediários do 
ciclo de Krebs, pela 
transaminação e desaminação 
(quadro amarelo) 
Aminoácidos cetogênicos são 
aqueles que dão origem ao 
acetoacetato e/ou acetil CoA 
(quadro rosa) 
Alguns possuem vias 
alternativas, como isoleucina, 
treonina, fenilalanina, triptofano e 
tirosina 
Origem dos 20 aminoácidos 
• Quase a metade dos aminoácidos devem ser adquiridos na dieta: são os 
aminoácidos essenciais. 
• A fenilalanina e o triptofano são sintetizados por microrganismos e plantas, e 
geralmente envolvem mais etapas do que os aminoácidos não-essenciais 
Transaminação de aminoácidos não-essenciais 
Os aminoácidos são precursores de 
hormônios e/ou 
neurotransmissores 
Listas de exercícios 
1. Explique onde e como ocorre a digestão de proteínas da dieta. Como a 
proteína intracelular é degradada? 
2. Fale sobre as diferentes funções dos aminoácidos nos organismos. Quais 
suas possíveis rotas? 
3. Qual a importância do aminoácido alanina? E do aminoácido glutamato? 
4. Em que órgão ocorre a síntese de uréia? Em que parte da célula ocorre? 
Qual seu destino? 
5. Explique como o ciclo da uréia é regulado quando há excesso de amônia. 
6. Como podemos separar os aminoácidos segundo as rotas catabólicas? 
7. Quais são os aminoácidos essenciais? 
8. Os aminoácidos não-essenciais são sintetizados a partir de intermediários 
metabólicos comuns. Quem são eles? 
9. Dê um exemplo da importância de alguns aminoácidos na síntese de 
outros compostos.