Metabolismo dos Aminoácidos

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Metabolismo dos aminoácidos 
com correlações clínicas
Recife, 2013
Marthyna Pessoa de Souza
Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Ciências da Saúde
Departamento de Nutrição
Oxidação de Aminoácidos e Produção de 
Ureia
Em quais circunstâncias os aminoácidos sofrem 
degradação oxidativa? 
 Renovação protéica;
 Dieta rica em proteínas;
 Jejum;
 Diabete melito não controlado.
Fo
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e:
 N
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20
11
. 
Renovação Celular
Utilização dos aminoácidos
Dieta
2
↑Km das enzimas catabólicas
↓Km das enzimas carreadoras de tRNA
Utilização dos aminoácidos pelo fígado
Fonte: CHAMPE, Bioquímica Ilustrada, 2009. 
Catabolismo no fígado
Fonte: CHAMPE, Bioquímica Ilustrada, 2009. 
Utilização dos aminoácidos pelos músculos
•Metabolismo dos aminoácidos de cadeia ramificada
Leucina, isoleucina e valina
Reações de trasaminação
 Coleta de grupos α-amino, 
apartir de diferentes 
aminoácidos, na forma de 
glutamato;
 O glutamato vai ser o doador 
de grupos amino para as vias 
biossintéticas ou para as vias 
de excreção;
 Todas as aminotransferases
tem o piridoxal-fosfato
(vitamina B6) como coenzima .
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Exemplos de aminotransferases
 Alanina- aminotransferase;
 Aspartato-aminotransferase.
Aspartato + α-cetoglutarato↔ Oxaloacetato + glutamato
Correlações clínicas :
Importantes para alguns diagnósticos médicos
 Elevação da asparato-aminotransferase
Coração
Infarto agudo do miuocárdio
Fígado
Vírus da hepatite
Cirrose ativa
Disfunção hepática induzida por álcool ou por medicamentos
Esteatose
Rim 
Lesão aguda
Infato renal
 Elevação da alanina-aminotransferase - Lesões hepáticas 
Correlações clínicas :
Importantes para alguns diagnósticos médicos
O glutamato libera seu grupo amino na forma de amônia, 
no fígado
•Glutamato desidrogenase -
desaminação oxidativa
A glutamina transporta amônia na 
corrente sanguínea
 Inativação de amônia livre em 
tecidos extra-hepáticos – ex.: 
degradação de nucleotídeos
 Transporte para o intestino, o 
fígado e para os rins;
 Correlação Clínica: Na acidose 
metabólica, há um aumento do 
processamento da glutamina 
pelos rins.
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A alanina transporta a amônia dos 
músculos para o fígado
Ciclo da Ureia
 Na maioria dos vertebrados 
terrestres, o excesso de NH4+
converte-se em uréia, que é
então excretada (organismos 
ureotélicos).
 Nos vertebrados terrestres a 
uréia é sintetizada pelo ciclo da 
uréia.
•Um dos átomos de nitrogênio da uréia sintetizada por esta via é
transferido do aspartato; o outro átomo deriva diretamente da 
NH4+ livre.
•O átomo de carbono provém do HCO3- (derivado da hidratação 
do CO2).
Formação de Carbamoil-fosfato
 Reação dependente de ATP;
 Carbamoil-fosfato-sintetase I;
 A reação ocorre na matriz mitocondrial.
 É uma enzima regulatória – N-acetilglutamato é um 
efetor alostérico;
Acetil-CoA + Glutamato N-acetilglutamato
 A deficiência de carbamoil fosfato sintetase e de N-
acetilglutamato sintease – hiperamonemia, encefalopatia e 
alcalose respiratória;
 Doença autossômica recessiva;
 Rara;
 Pode se manifestar na infância e ser fatal ou ter um 
estabelecimento tardio (convulsões, vômitos e dor abdominal);
 A terapia com arginina mostrou melhora em alguns casos.
N-acetilglutamato
sintetase
Estimulada alostericamente por arginina
Correlação Clínica
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Formação da Citrulina – 1ª Reação
 Enzima – Ornitina- transcarbamoilase;
 A citrulina formada passa da mitocôndria para o 
citosol.
 A deficiência mais comum de uma enzima do ciclo 
da ureia é a falta de ornitina transcarbamoilase;
 Retardo mental e morte;
 Doença ligada ao cromossomo X;
Correlação Clínica
Condensação da citrulina com o aspartato - 2ª Reação
 Entrada do segundo grupo amino;
 Enzima – Arginino-succinato-sintetase;
 Gasto de energia.
 Deficiência da argininosuccinao sintetase é caracterizada pela 
citrulinemia;
 50% dos casos são graves em decorrência da hiperamonemia;
 Terapia – dieta pobre em proteínas e suplementação com 
arginina. 
 É autossômica e pode ser de 3 tipos:
Tipo I: enzima com constante de Michaelis alterada
Tipo II: o rim não é afetado e a enzima residual do fígado é
cineicamente normal;
Tipo III: é causada pela falta de transcrição do gene. 
Correlação Clínica
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Clivagem do Arginino-succinato – 3ª Reação
Enzima – arginino-
succinase
Hidrólise da Arginina – 4ª Reação
•Enzima – Arginase;
•A ornitina é transportada 
para a mitocôndria.
Excreção de Nitrogênio Protéico (Uréia)
Equação da Síntese de Ureia
Glutamato
AMINOÁCIDOS
NH4+
Oxalacetato
Fumarato
Malato
HCO3-
3 ATP
Aspartato
CICLO DA 
URÉIA
CICLO DO 
ÁCIDO 
CÍTRICO
NADH
ASPARTATO + NH4+ + HCO3- + 3 ATP + H2O 
URÉIA + Fumarato + 2 ADP + 2PI + AMP + PPI + 4H+
Carbamil-
fosfato
Uréia
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Regulação do Ciclo da Ureia
 A regulação lenta acontece em duas situações: Dieta de ALTO 
teor Protéico ou JEJUM prolongado. 
 RESULTADO: aumento da síntese de enzimas do ciclo da uréia
 A regulação rápida, também chamada de alostérica, ocorre 
quando a carbamoilfosfato sintetase é estimulada por N-
acetilglutamato.
 composto produzido a partir de glutamato e acetil-coa. 
 Esta reação é catalisada pela N-acetilglutamato sintase, que é ativada
por Arginina (intermediário do ciclo da uréia). 
 Quando a produção de uréia não consegue eliminar toda a amônia
produzida pela oxidação de aminoácidos, vai haver o acúmulo de 
Arginina. 
 O N-acetilglutamato então estimula a carbamoilfosfato sintetase. Assim 
a Arginina vai adequar a velocidade de liberação de amônia à sua 
conversão em uréia.
Regulação Rápida do Ciclo da Uréia
Carbamoil
Fosfato
Uréia
Citrulina
Arginina
Arginina 
sucinato
Acetil CoA
Ciclo 
UréiaOrnitina
Acetil-glutamato sintase
+
Glutamato
N-Acetilglutamato
Carbamoil Fosfato Sintetase I
+
Os ciclos do ácido cítrico e da ureia podem estar ligados
Destinos das Cadeias Carbonadas após Desaminação
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Deficiências de enzimas do ciclo da Ureia
 A terapia baseia-se em 4 princípios:
1. Limitar a ingestão de proteínas e o potencial acúmulo 
de amônia;
2. Remover o excesso de amônia;
3. Repor qualquer intermediário que falte no ciclo da 
ureia;
4. Realizar um transplante hepático.
 A fonte bacteriana de amônia pode ser diminuida
com a administração de lactulose (dissacarídeo 
sintético) ou antibióticos;
 Administração de compostos que se ligam 
covalentemente a aminoácidos e produzem 
moléculas que contêm nitrogênio e que são 
excretadas na urina (reações de desintoxicação 
como alternativaa ao ciclo da ureia). Ex. Benzoato
e Fenilacetato.
Reações de desintoxicação como alternativa ao ciclo da 
ureia
Vias de degradação dos aminoácidos
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Aminoácidos Cetogênicos e Glicogênicos
L- Glicina
Serina
Piruvato
Serina
hidroximetil-
transferase
Serina
desidratase
CO2 + NH+4 +
metileno (-CH2-)
Glicina sintase
(enzima de clivagem 
de glicina)
Correlação Clínica
•Hiperglicinemia não-cetótica neonatal – severa e causa 
deficiência mental e convulsões. Muitos pacientes não 
sobrevivem a infância.
•Surgimento tardio (6 meses ou mais) – retardo mental leve. 
Deficiência da enzima de clivagem de glicina:
D- Glicina Glioxilato + O2 + água + amônia Oxalato
D-aminoácido
oxidase
Correlação Clínica: causa de75% dos cálculos renais
Fenilalanina e Tirosina
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Fenilcetonúria
Definição:
•Doença metabólica que resulta da deficiência da enzima 
fenilalanina hidroxilase hepática, que converte o aminoácido 
fenilalanina em tirosina, a qualé precursora da dopamina 
e da noradrenalina.
•Herança autossômica recessiva
Fenilcetonúria
Características:
 Fenilalanina elevada – nos tecidos, 
no plasma e na urina;
 Fenilactato, fenilacetato e 
fenilpiruvato – dão a urina um odor de 
mofo característico (ou de 
camundongo);
 Hipopigmentação – a hidroxilação da 
tirosina pela tirosinase o primeiro 
passo para a formação da melanina, 
é inibida competitivamente pelos 
níveis elevados de fenilalanina
Fenilcetonúria
 Sintomas no SNC – retardo mental, dificuldades para andar 
ou falar, convulsões, hiperatividade, tremor, microcefalia e 
retardo no crescimento;
Características:
Capacidade intelectual típica em 
pacientes com PKU não-tratados, 
de diferentes idades.
Diagnostico neonatal da PKU
 Um diagnóstico precoce da fenilcetonúria é importante, 
pois a doença é tratada por meio de uma dieta 
adequada, dieta pobre em fenilalanina (300-500 mg de 
fenilalanina/dia) até 7 anos de idade ou tempo 
indeterminado
•Teste da fralda: 
adicionar na urina cloreto 
férrico  verde escuro 
(ácico fenilpirúvico)
•Triagem neonatal: Teste 
do pézinho (3-4 dias após 
nascimento) – dosagem 
da fenilalanina no sangue
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ClassificaClassificaççãoão
Atividade 
enzimática
Fenilalanina
sanguínea
Tratamento
Fenilcetonúria
clássica
< 1% > 20 mg/100 ml Sim
Fenilcetonúria leve 1% a 3% 10 – 20 mg/100 
ml
Sim
Hiperfenilalaninemi
a permanente
> 3% < 10 mg/100 ml Não há
necessidad
e
Tratamento dietoterTratamento dietoteráápicopico
Tratamento por toda a vida !
Dieta: 
Oferta de alimentos pobres em fenilalanina, 
porém com níveis suficientes deste aminoácido 
para promover crescimento e desenvolvimento 
adequados.
Tratamento dietoterTratamento dietoteráápicopico
Retiram-se da dieta:
Alimentos ricos em proteína de origem animal e 
vegetal
Fontes Proteicas contém de 2,4% a 9% de 
fenilalanina
Suplementação com fórmulas especiais 
Fórmulas que contém uma mistura de aminoácidos 
e isenta de fenilalanina, para suprir a necessidade 
de proteína
Suplementação com tirosina
Tratamento dietoterTratamento dietoteráápicopico
ATENÇÃO:
 A dieta deve ser bem calculada para suprir não 
só a quantidade de proteína e as calorias 
necessárias ao desenvolvimento da criança, 
como também para assegurar níveis mínimos de 
fenilalanina na circulação.
 Se instituída uma dieta isenta de FAL, poderia 
levar à "Síndrome da Deficiência", caracterizada 
por eczema grave, prostração, ganho de peso 
insuficiente levando à desnutrição, além de 
deficiência mental e crises convulsivas.
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Tratamento dietoterTratamento dietoteráápicopico
ATENÇÃO:
 Usualmente, a dieta deve conter entre 250 e 
500mg de FAL/dia, enquanto o normal de 
ingestão para um paciente não portador de 
fenilcetonúria é, em média, de 2.500 mg de 
FAL/dia.
O tratamento preconizado deve ser mantido por 
toda a vida. 
 Estudos realizados sugerem que a suspensão da 
dieta pode resultar em deterioração intelectual e 
comportamental sendo, portanto, aconselhável a 
manutenção por período permanente. 
Tratamento da PKU
 Dieta- utiliza-se preparações de a.a. sintéticos, baixas em 
fenilalnina, suplementadas com alguns alimentos naturais 
(tais como frutas, vegetais e certos cereais) selecionados 
por seu baixo conteúdo em fenilalanina.
Tratamento dietoterTratamento dietoteráápicopico
O leite materno pode ser 
associado a leites 
especiais, desde que 
respeitada a quantidade 
recomendada de ingestão 
de fenilalanina
Albinismo
•Defeito no metabolismo da tirosina que leva a uma deficiência 
na produção de melanina.
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Defeitos metabólicos no metabolismo dos 
aminoácidos
•Causados por genes 
mutantes
Defeitos Metabólicos
Proteínas Plasmáticas
Correlações Clínicas
1. Limitado suprimento de substrato 
energético e protéico leva a diminuição 
de biosíntese de proteínas de síntese 
hepática podendo ser um índice de 
desnutrição;
2. Outros fatores: estado de hidratação, 
hepatopatias, catabolismo aumentado, 
infecção ou inflamação.
Proteína
Sérica
Síntese Valores de 
Referência
Vida 
Média
Função Limitação de Uso
Albumina Hepatócito Depl. leve:
3 - 3,5 g/dL
Depl. moderada:
2,4 - 2,9 g/dL
Depl. grave: 
<2,4/dL
18-20 
dias
Manter Pressão
coloidosmótica do 
plasma; carrear
pequenas
moléculas
(PFAN)
Prot. de fase aguda
negativa,  nas
doenças hepáticas, 
infecções e 
inflamação. 
Transferrina
Livre
Hepatócito Depl. leve: 
>200mg/dL
Depl. moderada:
<150mg/dL
Depl. grave:
< 100mg/dL
7-8 dias Transportar ferro do 
plasma 
na carência de 
ferro, gravidez, 
hepatite aguda e 
sangramentos.
 Inflamação e 
infecção.
Pré-albumina Hepatócito Depl. leve:
10-15mg/dL
Depl. Moderada:
5 -10mg/dL
Depl. grave:
<5mg/dL
2-3 dias Transportar
hormônios da
tireóide. 
na insuficiência 
renal.  nas 
doenças hepáticas, 
inflamação e 
infecção
Proteína
transportadora
de retinol – RBP
(PFAN)
Hepatócito Normal: 
3-5 mg/dL
10-12 
horas
Transportar
vitamina A na forma 
de retinol. Está
ligada a pré-
albumina.
na insuficiência 
renal.  nas 
doenças hepáticas, 
def. de vit.A e zinco
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Hepatopatia Alterações Consequências
Aguda e 
Crônica
 Síntese de P plasmática 
 Liberação de aa teciduais
Hipoprotombinemia/ 
hipoalbuminemia/ 
 catabolismo
Crônica
 Captação e 
metabolização de AAA
 Função hepática
 Ciclo da uréia
 Síntese de colágeno e 
auto-anticorpos
 cc. plasmática de aa
amoniogênicos/NH3
 Síntese de falsos 
neurotrânsmissores
 Hiperamonemia/EH
 Fibrose Hepática
Alterações do Metabolismo Protéico Aminoácidos Ramificados x Aromáticos
Encefalopatia Hepática
 A concentração sérica de amônia frequentemente está elevada na 
Encefalopatia Hepática. A teoria do falso neurotransmissor assume que o 
desequilíbrio entre BCAA — Aminoácidos de Cadeia Ramificada 
Plasmáticos (leucina, isoleucina e valina) — e AAA — Aminoácidos 
Aromáticos (tirosina, fenilalanina e triptofano) — leva a um aumento do 
afluxo de AAA no cérebro. BCAA e AAA competem pelo mesmo 
transportador de aminoácidos através da barreira hematoencefállica (BHE). 
 O aumento relativo em AAA plasmáticos leva a um aumento de AAA 
através da BHE e dentro do cérebro. As quantidades excessivas destes 
AAA são os precursores de "falsos” neurotransmissores como octopamina
e B-feniletanolamina, que são considerados desencadeantes do coma 
hepático.
Funções do rim
 Excreção de produtos finais do metabolismo (uréia, creatinina, ác. 
úrico);
 Manutenção do volume extracelular (Na e H2O);
 Regulação da pressão arterial sistêmica;
 Manutenção do equilíbrio ácido básico;
 Produção de hormônios e enzimas (eritropoetina, renina);
 Degradação e catabolismo de hormônios (insulina, glucagon, 
paratormônio);
 Regulação de processos metabólicos (gliconeogênese, met. Lipídico).
Alterações do Metabolismo Protéico
Insuficiência Renal Crônica
 Perda progressiva e irreversível da função renal levando ao 
acúmulo de solutos tóxicos provenientes do metabolismo de 
proteínas e aminoácidos – uréia (VN: 10-45 mg/dL) e creatinina
(VN: 0,5- 1,2 mg/dL);
 Recomenda-se dieta restrita em proteínas (preferencialmente 
proteína vegetal), suplementada com aa essenciais e cetoácidos.
 Pela via da transaminação o N disponível é incorporado à cadeia 
carbônica do cetoácido formando o aminoácido correspondente, 
diminuindo a formação de amônia.
Alterações do Metabolismo Protéico
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