metabolismo dos aminoácidos

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TransaminaçãoPodemos considerar as transaminações como o primeiro passo na degradação dos aminoácidos. Nesse processo, como o próprio nome indica há uma transferência de grupamento amina. As transaminações são catalizadas pelas enzimas aminotransferases, e consiste na retirada dos grupamentos amino de todos os aminoácidos, produzindo os afa-cetoácidos correspondentes. Os grupamentos amino são transferidos para o alfa-cetoglutarato, que é convertido em glutamato.
As amino transferases são enzimas que contém um grupamento de piridoxal fosfato (a forma ativa da vitamina B6) desempenhando um papel catalítico no seu centro ativo. Esse processo concentra os grupamentos amino no aminoácido glutamato, que é o unico que pode ser de-aminado na etapa seguinte: a deaminação oxidativa.
Como o Piridoxal Fosfato Participa da Reação nas Aminotranferases
O piridoxal fosfato é a forma ativa da Vitamina B (piridoxina) essa molécula tem um grupamento aldeído capaz de se ligar ao nitorgênio da amina retirando esse grupamento do aminoácido doador e em seguida doa esse grupamento amino para o alfa-cetoglutarato, formando glutamato.
Desaminação oxidativa
A desaminação oxidativa é a etapa em que o nitrogênio é  retirado do glutamato, pela enzima Glutamato desidrogenase, gerando uma molécula inorgânica: a amônia (NH3), que também existe na sua forma protonada: íon amônio (NH4+).
A produção de amônia gera um sério problema fisiológico porque essa molécula é extremamente tóxica. Talvez por isso a desaminação oxidativa esteja restrita apenas a um tecido: o fÍgado. E é exatamente o figado o único tecido que tem a capacidade de metaboizar essa amônia convertendo-a em uréia uma molécula de baixa toxicidade e de alta solubilidade, muito adequada para a excreção via urina. 
O processo de retirada do grupamento amino do glutamato envolve dois passos: No primeiro a a oxidação do glutamato é acoplada com a redução de um carreador de hidrogênio, que pode ser o NAD+ ou NADP+. Na segunda etapa ocorre uma hidrólise que resulta na formação de alfa-cetoglutarato e de amônia.
					Origem dos aminoácidos desaminados pelo FígadoO fígado concentra a tarefa de realizar tanto a transaminação quanto a desaminação oxidativa de aminoácidos vindos de outros tecidos. De fato, o figado recebe aminoácidos provenientes da dieta do músculo e de outros tecidos como os intestinos. Quando o músculo degrada suas proteínas para a obtenção de energia ele faz uma seleção dos aminoácidos produzidos. Alguns aminoácidos opróprio músculo oxida, como os de cadeia ramificada, outros como a glutamina e a alanina, ele libera para o sangue e são posteriormente capturados pelo fígado. 
Glutamina: um transportador de Grupamentos Amina na Corrente Sanguínea
Algumas reações bioquimicas, como a utilização de aminoacidos para aobtenção de energia podem produzir amônia em tecidos periféricos (extra-hepáticos). 
Como a amônia não pode circular live no sangue o organismo desenvolveu a estratégia de associar essa amônoia a uma molécula de glutamato, produzindo glutamina. A glutamina sim, e liberada para o sangue e capturada pelo figado, que faz a reação inversa produzindo novamente glutamato e amônia. 
Por isso podemos dizer que a "amônia é transportada no sangue na forma de glutamina"
Ciclo da Glicose-AlaninaO ciclo da glicose-alanina é um exemplo de cooperação inter-tecidos. Durante o jejum prolongado as proteínas musculares são digeridas produzindo aminoácidos. Parte do nitrogênio gerado na oxidação dos aminoácidos é utilizada para converter o piruvato em alanina, que por sua vez é exportada para o sangue e, posteriormente, capturada pelo fígado.
O fígado, por sua vez, reconverte a alanina em  piruvato, que é utilizado para a síntese de glicose pela via da gliconeogênese. A glicose produzida é exportada para o sangue e pode ser capturada pelo músculo sendo usada para a produção de energia e piruvato pela via glicolítica. O piruvato é reutilizado para a produção de mais alanina.
Note que esse ciclo resulta no transporte de átomos de nitrogênio do músculo para o fígado.
Síntese do Carbamoil Fosfato
O íon amônio produzido pela desaminação oxidativa através da reação catalizada pela enzima glutamato desidrogenase deve ser logo metabolizado devido a sua toxicidade.
A enzima responsável por metabolizar o íon amônio produzido é a Carbamoil Fosfato Sintase I. Essa enzima utiliza o íon bicarbonato como doador de carbono e o ATP como doador de fosfato e de energia para a síntese de Carbamoil fosfato.
Essas reações ocorrem na matriz mitocondrial.
Síntese da Uréia
A uréia é produzida em uma via biossintética cíclica que envolve a matriz mitocondrial e o citoplasma.
Na primeira reação, que ocorre na matriz mitocondrial,  o carbamoil fosfato reage com o aminoácido  ornitina, produzindo o aminoácido citrulina. A citrulina produzida é transportada para o citoplasma.
A citrulina reage com o ATP formando um intermediário ativado, o Citrulil-AMP (representado entre colchetes), que reage com uma molécula de aspartato produzindo argininosucinato e liberando uma molécula de AMP.
O argininosucinato se decompõe produzindo arginina e fumarato. 
A arginina é hidrolisada produzindo uréia e regenerando ornitina, que fica disponível para a realização de mais um ciclo
Quatro etapas da síntese de uréia
Podemos ver a síntese de uréia como um processo em quatro etapas.
Na primeira ocorrem as transaminações, catalizadas pelas aminotransferases. Esse processo converte os aminoácidos nos seus alfa-cetoácidos correspondentes, acumulando todo o nitrogênio apenas no glutamato.
Na segunda etapa o nitrogênio é retirado do glutamato,  que é convertido no seu alfa-cetoácido correspondente: o alfa-cetoglutarato. Ao fim dessa etapa, catalizada, pela enzima glutamato desidrogenase, o nitrogênio está na forma de íon amônio.
A amônia produzida é rapidamente convertida em carbamoil fosfato pela enzima Carbamoil Fosfato Sintase I.
Em seguida, o carbamoil fosfato é utilizado como um dos doados de N para a síntese de uréia pelo Ciclo da Uréia.
Note o papel de destaque que o fígado tem no metabolismo do nitrogênio
Balanço da síntese de Ureia
Na desaminação oxidativa o glutamato produzido pelas transaminações é convertido novamente em alfa-cetoglutarato.  Um NAD(P)+ é convertido em NAD(P)H e ìon amônio é produzido.
Na síntese de carbamoil fosfato, duas moléculas de ATP e uma molécula de bicarbonato reagem com o íon amônio para produzir carbamoil fosfato.
No ciclo da uréia, uma molécula de carbamoil fosfato, um aspartato e duas moléculas de ATP são usados para sintetizar uma molécula de uréia. Como sub produtos do ciclo da uréia temos fumarato, pirofosfato, fosfato e AMP.
Conexões entre o ciclo da Uréia e o Ciclo de Krebs
O ciclo da Uréia funciona de forma conectada ao ciclo de Krebs. O fumarato, que é um sub-produto do ciclo da Uréia é metabolizado pelo Ciclo de Krebs que por vez o converte em oxaloacetato, que pode ser convertido em aspartato que é utilizado pelo Ciclo da Uréia.
Balanço da síntese de ureia
Oxidação da fenilalanina (passo a passo)
A figura ao lado mostra todos os passos da degradação do aminoácido fenilalanina. O processo envolve três enzimas oxidantes: fenialanina hidroxilase, p-hidroxifenil piruvato dioxigenase, homogentisto 1,2-dioxigenase; uma aminotransferase: tirosina aminotransferase; uma hidrolase: fumarilacetoacetase (escritas em letras azuis).
As deficiências em cada uma dessas enzimas estão associadas a doenças, indicadas dentro das caixas laranjas.
Os produtos finais da oxidação da fenilalanina são uma molécula de fumarato (um intermediário do Ciclo de Krebs) e uma molécula de acetoacetil-CoA Um precursor do acetil-CoA e de corpos cetônicos