catabolismo ureia

Prévia do material em texto

Catabolismo de aminoácidos
e ciclo da uréia
Prof. Jonas Contiero
2006
A fração de energia metabólica derivada dos 
aminoácidos varia muito com o tipo de organismo 
considerado e com a situaçã metabólica em que ele se 
encontra
Carnívoros podem obter através daoxidação dos 
aminoácidos até 90% das suas necessidades de 
energia
Herbívoros obtém apenas uma pequena fração de suas 
necessidades energéticas
Microrganismos podem retirar aminoácidos de seu 
ambiente, os quais podem ser oxidados como 
combustíveis quando de sua necessidade energética
Vegetais Raramente oxidam aminoácidos
Oxidação dos aminoácidos nos animais
Pode ocorrer em três circunstâncias:
Durante síntese e degradação de proteínas celulares, 
alguns aminoácidos liberados podem sofrer oxidação
Quando em uma dieta rica em proteínas aminoácidos 
excedentes são catabolizado
Durante jejum severo e ou diabetes melito proteínas 
corporais são hidrolizadas e seus aminoácidos 
empregado como combustíveis
Uso dos aminoácidos
• Podem ser utilizados para síntese de 
proteínas
• Caso não sejam utilizados para essa
finalidade, devem ser degradados.
• Em animais, proteínas e aminoácidos não
são armazenados como fonte de energia
semelhante ao que ocorre com 
carboidratos e lipídeos. 
• Uma parte importante da degradação de 
aminoácidos ocorre no fígado. 
Catabolismo de 
aminoácidos
• Desaminação:aminoácido perde seu grupo
amino e os α-cetoácidos formados podem
sofrer oxidaçãpo até CO2 e H2O
• Metabolismo do esqueleto de Carbono
normalmente fornecem unidades de três
a quatro átomos de carbonos que são
convertidas a glicose
Grupos 
amino e o 
esqueleto 
carbônico 
entram em 
vias 
separadas
Catabolismo de aminoácidos nos mamíferos
Remoção de nitrogênio
• Estágio 1: transaminação com α-
cetogluturato para formar glutamato e 
um novo α-ceto ácido.
• Estágio 2: glutamato é desaminado
através de processo oxidativo
envolvendo NAD+
• Estágio3: formação de uréia através
ciclo da uréia.
transaminase desaminase
Transaminações catalisadas por enzimas
PLP pirodoxal fosfato é o cofator de todas 
as aminotransferase
Reação catalisada pela glutamato desidrogenase
Glutamato desidrogenase de mamíferos pode 
empregar tanto o NAD+ como NADP+ como 
cofator, sendo regulada por ADP ou GTP
Catabolismo do grupo amino nofígado dos vertebrados
Animais 
amoniotélicos:maioria 
dos invertebrados 
aquáticos,como os peixes 
ósseos e larvas de 
anfíbios
Animais 
ureotélicos:vertebr
ados e tubarões
Animais 
uricotélicos:passáros e 
répteis
Entrada de alimentos→estimula 
a mucosa gástrica a secretar 
gastrina(hormônio) →estimula 
produção de HCl pelas 
glândulas gástricas e 
pepsinogênio pelas células 
principais pH (1,0 a 2,5) age 
como antisséptico, matando 
bactérias e outras células 
estranhas e desenovela as 
proteínas para ação das 
enzimas hidrolíticas
pepsinogênio(precursor inativo 
ou zimogênio) é convertido em 
pepsina ativa
Quando o conteúdo gástrico 
passa para o intestino delgado, 
ocorre secreção de secretina, 
a qual estimula o pâncreas a 
produzir bicarbonato no 
intestino delgado para 
neutralizar o HCl, aumentando 
o pH para 7,0
A entrada de aminoácidos na parte superior do intestino 
(duodeno) libera o hormônio colecistoquinina, o qual 
estimula a secreção de tripsina, quimotripsina e 
carboxipeptidases A e B (pH 7,0 e 8,0) [secretado 
pelas células exócrinas do pâncreas]
Os aminoácidos são absorvidos pela mucosa intestinal
Uso de Amônia
• Amônia (NH4+) é tóxica.
• Não deve ser acumulada na célula. 
• Em humanos nível elevado está
associado com letargia e retardação
mental. 
• Mecanismo de toxicidade não é 
conhecido.
A amônia antes de ser 
transportada para o 
fígado ou para os rins 
através do sangue é 
transformada em um 
composto não tóxico a L-
glutamina
No fígado a glutaminase
libera amônia e glutamato
O glutamato no fígado 
pode suprir mais amônia 
através da glutamato
desidrogenase
Alanina transporta amônia dos 
músculos para o fígado. Aminoácidos 
são degradados no músculo pra 
servir como combustível. Grupos 
aminos são coletados por 
transaminação na forma de 
glutamato. Glutamato pode ser 
transformado em glutamina ou 
transferir seu glupo amino pra o 
piruvato Através ação da alanina
aminotransferase produz se alanina, 
a qual é transportada pelo sangue 
até o fígado. No citosol a alanina
aminotransferase transfere o grupo 
amino para o α-cetoglutarato, 
formando piruvato e glutamato. A 
reação da glutamato desidrogenase
libera amônia
Mecanismos que levam a produção de 
amônia 
• Peixe excreta amônia para o ambiente
aquoso através das guelras.
• Pássaros e répteis convertem amônia
para ácido úrico e excretam o mesmo.
• Mamíferos convertem amônia para uréia
no fígado e excretam na urina. 
• Uréia é solúvel e não possui carga, sendo
de fácil excreção.
HN
N
H
N
H
H
N
O
O
O
H2N
C
H2N
O
Uréia Ácido úrico
Ciclo da Uréia
Ciclo da uréia e reações que 
introduzem grupos aminos
Passos do ciclo: ciclo começa na mitocôndria, mas três 
passos ocorrem no citosol
1-um grupo amino entra no ciclo através do carbamil
fosfato(formado na matriz)
2-outro é derivado do aspartado, formato na matriz por 
meio da transaminação do oxaloacetato com o glutamato, 
reação catalisada pela aspartato aminotransferase
3-formação da citrulina a partir da ornitina e carbamil
fosfato, a citrulina passa para o citosol
4-formação do argininossuccinato por meio de um 
intermediário citrulil-AMP
5-formação de arginina a partri de argininossuccinato, 
liberando fumarato que entra no TCA
6-formação da uréia
Interação entre ciclo da uréia e ciclo do ácido 
cítrico
Defeitos genéticos no ciclo da uréia
Pessoa com defeitos genéticos em qualquer uma das 
enzimas do ciclo da uréia são intolerantes a uma dieta 
rica em proteínas. Aminoácidos desaminados no fígado 
geram amônia, sendo que a~mesma não pode ser 
convertido em uréia, resultando em acúmulo de amônia
Por outro lado o homem precisa de aminoácidos, pois 
não sintetiza metade dos aminoácidos padrão e os 
essenciais precisam ser fornecidos na dieta 
Terapias empregadas: administração de ácidos 
aromáticos como benzoato e fenilacetato podem ajudar 
a baixar o nível de amônia no sangue 
Benzoil-CoA combina com 
glicina→Hipurato. Glicina
precisa ser regenerada, 
consome amônia Fenilacetato combina com glutamina e 
ajuda a retirar amônia
Ambos compostos 
são atóxicos e 
excretados na 
urina
Ciclo da Uréia
• Via metabólica cíclica com 5 
reações.
• Envolve enzimas localizadas na 
mitocôndria e citosol.
• Dois grupos aminos usados são
derivados da amônia e aspartato.
• C e O derivado do bicarbonato
H2N
C
H2N
O
Estágio 1: Formação de Carbamoil
Fosfato
• Reação catalizada pela carbamoil fosfato sintetase I
• Enzima mais abundante na mitocôndria do fígado (mais
que 20% da matriz proteica)
• Alostericamente ativada por N-acetilglutamato
(acetil-CoA + glutamato N-acetilglutamato)
• 2ATP + NH3 + Bicarbonato carbamoil-P + 2ADP
Estágio 2: Ornitina Transcarbamiolase
• Reação ocorre na matriz mitocondrial.
• Produto citrulina é exportado para o citosol
Estágio 3:Argininosuccinato 
Sintetase
• Enzima Citosólica
• Incorpora um segundo grupo amônia
a partir do aspartato 
• Reação dependente de ATP
Estágio 4:Argininosuccinase
• Enzima Citosólica
Estágio 5: Arginase
• Enzima Citosólica
• Forma uréia e ornitina.
• Uréia é excretada e ornitina é re-
importada para mitocôndria
Ciclo da Uréia
• Requer 3 ATPs + 
Amônia + 
Aspartato + 
Bicarbonato
• Produz uréia + 
fumarato + 
2ADP + 2 Pi + 
AMP + PPi.
• Esqueleto
Fumarato volta
para TCA.
Ciclo Glucose Alanina
• Aminoácido pode ser catabolizado no tecido do 
músculo onde o esqueleto carbono é oxidado para
energia.
• Amônia (tóxica) deve ser removida e 
transportada ao fígado onde será convertida em
uréia. 
• Grupo Amino do Glu é transferido para piruvato
para formar alanina.
• Alanina é exportada para o fígado via corrente
sanguínea onde é desaminadaà piruvato
• Piruvato é convertido para glicose a qual retorna
ao musculo como combustível.
Ciclo Glucose-Alanina
Catabolismo da cadeia de 
carbono oriunda de 
Aminoácidos
Pontos de entrada 
de aminoácidos no 
ciclo do ácido 
cítrico
Esquemas das vias 
catabólicas dos 
aminoácidos
Resumo dos 
destinos 
catabólicos dos 
aminoácidos
Esquema das vias 
catabólicas para os 
aminoácidos
Esquema das vias 
metabólicas
	Catabolismo de aminoácidos e ciclo da uréia
	Uso dos aminoácidos
	Catabolismo de aminoácidos
	Remoção de nitrogênio
	Uso de Amônia
	Mecanismos que levam a produção de amônia
	Ciclo da Uréia
	Ciclo da Uréia
	Estágio 1: Formação de Carbamoil Fosfato
	Estágio 2: Ornitina Transcarbamiolase
	Estágio 3:Argininosuccinato Sintetase
	Estágio 4:Argininosuccinase
	Estágio 5: Arginase
	Ciclo da Uréia
	Ciclo Glucose Alanina
	Ciclo Glucose-Alanina
	Catabolismo da cadeia de carbono oriunda de Aminoácidos