12_BQI 086 Oxidação dos Aminoácidos e Ciclo da Ureia_La nna

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMCA E BIOLOGIA MOLECULAR 
BQI 086 
Oxidação dos Aminoácidos e 
Ciclo da Uréia 
Catabolismo de aminoácidos em mamíferos 
Resumo do 
catabolismo dos 
grupos amino no 
fígado dos 
vertebrados 
As proteínas dos alimentos ingeridos são 
enzimaticamente degradadas em aminoácidos 
• As proteínas ingeridas são degradadas à peptídeos e 
aminoácidos (aa) no trato gastrintestinal; 
 
• A entrada de proteínas no estomago  secreção do hormônio 
gastrina pela mucosa gástrica  secreção de HCl (células 
parietais das glândulas gástricas) e do pepsinogênio (células 
principais); 
 
•Pepsinogênio (zimogênio)  pepsina gástrica (ativa): hidrolisa 
ligações peptídicas no lado amino de aa aromáticos. 
No estômago: 
As proteínas dos alimentos ingeridos são 
enzimaticamente degradadas em aminoácidos 
• pH baixo do bolo alimentar  secreção do hormônio secretina 
para o sangue  secreção de bicarbonato (pelo pâncreas) no 
intestino delgado  ↑ pH; 
• entrada de aa no duodeno  hormônio colecistoquinina (CCK) 
 secreção de várias enzimas pancreáticas (tripsinogênio, 
quimotripsinogênio e procarboxipeptidases A e B); 
• Enteropeptidases (secretada por células intestinais): 
tripsinogênio  tripsina; 
• Pâncreas sintetiza uma proteína inibidora pancreática de 
tripsina; 
 
No intestino: 
• Os aa livres entram em capilares sangüíneos das vilosidades 
e são transportados até o fígado; 
• Nos humanos a maioria das proteínas (ptns) globulares de 
origem animal é quase completamente hidrolisada em aa; 
• Muitas ptns vegetais (cereais) são incompletamente digeridas; 
• Pancreatite aguda: provocada pela obstrução da via normal 
pela qual as secreções do pâncreas atingem o intestino; os 
zimogênios são prematuramente ativados no pâncreas 
promovendo a destruição do tecido pancreático. 
As proteínas dos alimentos ingeridos são 
enzimaticamente degradadas em aminoácidos 
PROCESSO DE DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS 
Pró-enzimas 
 zimogênios 
Enzimas Ativas 
Proteínas 
Aminoácidos 
Livres 
Absorvidos METABOLISMO 
₪ Pepsina 
 
₪ Tripsina 
₪ Quimiotripsina 
₪ Elastase 
₪ Carboxipeptidases 
 
₪ Enteropeptidase 
₪ Aminopeptidases 
₪ Dipeptidases 
₪ Tripeptidases 
Estômago 
Pâncreas 
Digestão de Proteínas 
ENZIMAS 
Intestino 
Delgado 
Importância de diversas especificidades enzimáticas – 
garantir que as ligações peptídicas sejam hidrolisadas e 
produção de peptídeos bioativos. 
• Pepsina  terminal carboxílico dos aminoácidos: Phe, Tyr, Glu 
e Asp; 
• Tripsina  terminal carboxílico dos aminoácidos: Arg e Lys; 
• Quimotripsina  terminal carboxílico dos aminoácidos: Phe, 
Tyr, Trp, Leu, Glu e Asp; 
• Elastase  terminal carboxílico dos aminoácidos: Ala, Ser e 
Gly; 
•Aminopeptidases  terminal amínico de todos os aminoácidos; 
•Carboxipeptidases: 
A atua no terminal carboxílico dos aminoácidos hidrofóbicos; 
B atua no terminal carboxílico dos aminoácidos: Arg e Lys. 
Especificidade das proteases 
Digestão de Proteínas 
As proteínas dos alimentos ingeridos são 
enzimaticamente degradadas em aminoácidos 
Reação de Transaminação 
• O primeiro passo no catabolismo quando os aas chegam ao 
fígado é a remoção dos grupos α-amino – aminotransferases 
ou transaminases; 
• O piridoxal fosfato 
(PLP) participa da 
transferência dos 
grupos amino para o 
α-cetoglutarato; 
•Nos hepatócitos o Glu é transportado do citosol para o interior das 
mitocôndrias sofrendo desaminação oxidativa; 
• Glutamato desidrogenase 
presente apenas na matriz 
mitocondrial; 
• Reação de transdesaminação 
= aminotransferase + Glu 
desidrogenase; 
Desaminação oxidativa 
Transporte do grupo amino dos 
aminoácidos extra-hepáticos 
através do nitrogênio amida da 
glutamina 
• [Gln] no sangue muito maior 
que os demais aa; 
• Gln – função de transporte de 
grupos amino e de fonte de 
grupos amino em processo 
biossintétcos; 
• Gln sintase encontrada em 
todos os organismos. 
• A Gln excedendo à quantidade necessária para as reações 
biossínteticas é transportada pelo sangue para o fígado e rim; 
• N do grupo amida é liberado como amônia nas mitocôndrias do 
fígado e rim; 
• Rins extraem pouca Gln do sangue em condições normais; 
• Em condições de acidose metabólica ocorre aumento da 
extração de Gln pelo rim; 
• O NH4
+ produzido nos rins forma sais com ác. metabólicos e é 
excretado na urina. 
Gln Glu + NH4
+ 
Glutaminase 
Glutamato 
desidrogenase 
Esqueletos 
carbônicos 
+ NH4
+ 
(combustíveis 
metabólicos) 
Mitocôndria 
Ciclo da glicose-alanina 
 A amônia é tóxica para os animais; 
 As especulações dessa toxicidade são baseadas em uma 
depleção potencial do ATP em células cerebrais; 
 Livrar o citosol do excesso de amônia requer a ação tanto da 
glutamato desidrogenase quanto da glutamina sintetase – 
presentes em altas [ ] no cérebro (α-cetoglutarato → Glu → 
Gln); 
 O Glu e seu derivado γ-aminobutirato (GABA) são 
neurotransmissores importantes. 
Grupos amino que não são destinados à síntese de novos produtos 
nitrogenados são destinados à produção de uréia; 
Formas de excreção do N: 
Animais amoniotélicos – excretam amônia (espécies aquáticas, p.e. peixes 
ósseos); 
Animais ureotélicos – excretam uréia (maioria dos animais terrestres); 
Animais uricotélicos – excretam ácido úrico (pássaros e répteis); 
Vegetais reciclam praticamente todos os seus grupos amino; 
Amônia é convertida em uréia nas mitocôndrias dos hepatócitos – ciclo da 
uréia (Krebs); 
Produção de uréia ocorre quase exclusivamente no fígado e representa o 
destino da maior parte da amônia canalizada por esse órgão; 
Uréia → sangue → rins → urina. 
A Excreção do Nitrogênio e o Ciclo Da Uréia 
• A uréia é produzida da amônia em cinco passos – 2 passos na 
matriz mitocondrial hepática e 3 passos no citosol; 
 Todo NH4
+ é reunido com o CO2 (CK) → carbamil fosfato (carbamil 
fosfato sintetase I - enzima regulatória) com gasto de ATP; 
 Carbamil-P doa o grupo carbamil para a 
ornitina pela ornitina transcarbamilase 
formando citrulina (mitocôndria); 
 Asp doa o 2º grupo amino para a citrulina 
(citosol) pela argininossuccinato sintase 
formando argininossuccinato – gasto de ATP; 
 Argininossuccinato é lisado pela 
argininossuccinato liase liberando arginina e 
fumarato (CK); 
 Arg é hidrolisada (citosol) pela arginase a 
ornitina e uréia. 
Carbamil fosfato 
Carbamato 
Anidrido do ácido 
carbônico fosfórico 
Bicarbonato 
2º Asp 
(citosol) 
CO2 
(mitocondrial) 
NH4
+ 
(mitocondrial) 
Uréia 
• O ciclo do ácido cítrico e o ciclo da uréia podem ser unidos; 
• Fumarato produzido no ciclo da uréia é um intermediário do CK; 
• A comunicação entre os ciclos depende do transporte de 
intermediários-chave entre a matriz mitocondrial e o citosol; 
 Fumarato (citossólico) → malato (entra na matriz mitocondrial) 
→ oxaloacetato; 
 Asp (mitocondrial) → transportado para o citosol → doador de 
N no ciclo da uréia; 
 
“Bicicleta de Krebs” 
A atividade do ciclo da uréia é 
regulada em dois níveis; 
Dieta rica em proteínas ou 
processo de desnutrição severa 
– alta velocidade de produção 
das 5 enzimas envolvidas no 
ciclo da uréia; 
N-acetilglutamato (acetil-CoA 
+ Glu) 
N-acetilglutamato sintase – 
síntese de novo de Arg a partir 
do Glu. 
•Catabolismo dos aminoácidos contribuem com 10 a 15% da energia 
produzida; 
•As 20 vias catabólicas convergem para formar apenas 5 produtos → 
CK; 
•OsC podem ser conduzidos para a gliconeogênese ou para a 
cetogênese ou completamente oxidados a CO2 e H2O; 
10 aa são hidrolisados para liberar acetil-CoA; 
5 aa são convertidos em α-cetoglutarato; 
4 aa são convertidos em succinil-CoA; 
2 aa são convertidos em fumarato; 
2 aa são convertidos em oxaloacetato 
Vias de degradação dos aminoácidos 
• Defeitos genéticos no ciclo da uréia podem ameaçar a vida de 
seus portadores; 
• Deficiência em qualquer uma das enzimas do ciclo da uréia 
levam à intolerância a dietas ricas em proteínas; 
 O excesso de aa ingeridos, serão desaminados no fígado e a 
amônia livre não poderá ser convertida em uréia – acúmulo de 
amônia;