Aula09BioqII Metabolismo de Aminoácidos

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Aula de Bioquímica II
Tema:
Metabolismo de aminoácidos
Prof. Dr. Júlio César Borges
Depto. de Química e Física Molecular – DQFM
Instituto de Química de São Carlos – IQSC
Universidade de São Paulo – USP
E-mail: borgesjc@iqsc.usp.br
Metabolismo do Nitrogênio
 Nitrogênio: para ser utilizado pelos animais, ele precisa ser fixado
- Grande custo energético
 Reduzido de N2 para NH3 (amônia)
- Somente algumas poucas bactérias de solo ou que vivem associadas a raízes de plantas 
podem converter N2 a NH3-  Fixação de nitrogênio
 As rotas de biossíntese de aminoácido e nucleotídeos necessitam de nitrogênio na forma 
solúvel e reacional
 Amônia, aminoácidos e nucleotídeos são utilizados de forma econômica pela maioria dos 
organismos 
- Reciclagem  menor custo energético
- Excedente é eliminado na natureza
Principais formas de excreção de N
Degradação oxidativa de Aminoácidos
Energia metabólica gerada nos tecidos
1. Metabolismo dos carboidratos e lipídeos (~90%)
2. Metabolismo dos aminoácidos (~10%)
- Derivados de proteínas endógenas e exógenas
 Carnívoros – podem obter até 90% de energia proveniente de aminoácidos
 Herbívoros – obtém apenas uma pequena fração de suas necessidades energéticas a 
partir dessa via
 Microrganismos – retiram aminoácidos do ambiente e podem utilizá-lo como fonte de 
energia
 Plantas – utilizado para biossíntese de proteínas. Raramente ou nunca oxidam 
aminoácidos
Aminoácidos podem sofrer degradação oxidativa:
1. Dieta rica em proteínas – excedente de aminoácidos podem ser catabolizados e virar 
gordura ou glicogênio
2. Durante o jejum ou diabetes mellitus – proteínas são utilizadas como combustível
3. Protein turnover – Durante a dinâmica normal de síntese e degradação das proteínas no 
organismo
Degradação das proteínas da dieta
A digestão de proteínas pode ser dividida em fases
1º: Gástrica 2º: Pancreática 3º: Intestinal
Estômago  Gastrina
 HCl do suco gástrico –
elimina microrganismos e
desnatura proteínas.
 O muco da mucosa gástrica
protege da agressão do suco
gástrico.
 A desnaturação torna as
proteínas mais susceptíveis à
hidrólise de proteases
gástricas.
 Pepsinas são enzimas que
são ativas em pH ácido.
 Pepsina é gerada a partir da
pró-enzima pepsinogênio
(remoção de 46 aminoácidos
do NH2 terminal), em pH
abaixo de 2.
 Pepsina corta proteínas (em
Phe, Trp e Tyr) em peptídeos
menores e aminoácidos livres
Intestino delgado
 A chegada do hidrolisado no 
Intestino induz a secreção de 
secretina e liberação de HCO3- pelo 
pâncreas, neutraliza o pH no 
intestino delgado
 Secreção de colescitocinina
induz a secreção de precursores de 
enzimas pancreáticas: 
Quimiotripsinogênio, Tripsinogênio 
e Procarboxipeptidase
 Enteropepdidase ativa o
tripsinogênio em tripsina, esta
ativa as outras pró-enzimas
 Carboxipeptidase e
aminopeptidase hidrolisam os
peptídeos em aminoácidos livres
 Os aminoácidos livres entram
nos capilares sanguíneos das
vilosidades e são transportados até
o fígado.
Renovação de proteínas
 As proteínas estão em constante processo de degradação e síntese.
- A concentração proteica geral mantém-se constante no indivíduo adulto e saudável.
- Entretanto há grande variação na velocidade de degradação para cada proteína.
- Os aminoácidos excedentes são oxidados e o N é excretado  NH3 é tóxico.
Renovação
 Renovação de cerca de 400 g de proteínas/dia 
em um adulto com dieta adequada
 Eliminação de N correspondente a 100 g de 
proteína/dia
 Como 400 g são renovados, os 100 g eliminados 
devem ser repostos pela alimentação
 Aminoácidos em excesso não são armazenados 
para utilização futura e tampouco excretados 
São convertidos em intermediários metabólicos, 
como piruvato, oxalacetato, acetil-coenzima 
(Acetil-CoA) e -cetoglutarato
Degradação das proteínas intracelulares
Processo controlado para regular a fisiologia das células
 Proteínas regulatórias que tem sua concentração ajustada às variações de condições do 
organismo.
 Remoção de proteínas defeituosas, velhas, mal enoveladas, etc.
Dois processos para a degradação intracelular de proteína:
1) Catepsinas: proteases de lisossomos. Atuam na degradação de proteínas de membrana, 
extracelulares e proteínas de meia-vida longa.
2) Proteólise mediada pelo sistema ubiquitina-proteassoma: processo mais geral que ocorre 
no citoplasma.
 A ubiquitina é uma 
proteína de 76 
aminoácidos de organismos 
eucarióticos
 Encontrada livre ou 
covalentemente ligada a 
outras proteínas 
 Proteína abundante e 
muito conservada 
evolutivamente
Papel da adição 
de ubiquitina
 marcador para 
degradação de 
proteínas pelo 
proteossoma 26S
Degradação das proteínas intracelulares
Principais alvos da via 
ubiquitina-proteossoma
 Proteínas velhas
 Proteínas mutantes 
 Proteínas enoveladas 
erroneamente ou 
desnaturadas
 Reguladores de 
processos bioquímicos 
(proliferação, diferenciação, 
resposta inflamatória e 
imunológica)
Doenças genéticas, 
neurogenerativas e tumores 
malignos são induzidos 
quando certos 
componentes desse sistema 
de degradação estão 
ausentes ou desregulados 
Ligação isopeptídica
Envolve o grupo -NH3+ da 
cadeia lateral da Lys
Visão geral da degradação de Aminoácidos
¼ do 
total
¾ do 
total Destino dos Aminoácidos
1) Unidades monoméricas para a 
biossíntese de proteínas
2) Metabolismo energético
Oxidação dos aminoácidos  10-
15% das necessidades energéticas
3) Precursores de compostos 
nitrogenados: heme, aminas 
biologicamente ativas, 
nucleotídeos e coenzimas (NADH)
Visão geral da degradação de Aminoácidos
Ocorre em 2 etapas
2) Cadeias laterais dos aminoácidos: oxidação por vias variadas.
 20 cadeias carbônicas laterais são convertidas em compostos 
comuns do metabolismo dos carboidratos e lipídios
 Aminoácidos glicogênicos
 Aminoácidos cetogênicos
1) Separação do grupo α-NH3
do esqueleto carbônico gerando 
o α-cetoácido correspondente.
O destino do -NH3+ de Aminoácidos
A amônia é tóxica para os animais
 As bases moleculares não são totalmente 
esclarecidas
 Em humanos, estágios finais de intoxicação 
leva a encefalopatia e coma
 Mudanças de pH celular 
 Redução de intermediários de ciclo de 
Krebs
 Excesso de NH3 leva a alcalinização de 
fluidos celulares
 A maioria dos aminoácidos é 
metabolizado no fígado.
 O N2 é abundante na atmosfera mas 
muito inerte para ser usado na maioria 
dos processos bioquímicos.
 A amônia gerada no fígado é reciclada 
é usada nas sínteses
 O excesso de NH4+ é excretado.
4 aminoácidos tem papel central
Glu, Gln, Asp, Ala  prontamente convertidos 
em intermediários no ciclo de Krebs
As Aminotransferases
Aminotransferases
ou transaminases
- Catalisam a transferência 
do -NH3+ dos aminoácidos
para o α-cetoglutarato
gerando Glutamato 
carreador de -NH3+ para 
excreção ou reações 
bossintéticas
Reações de transaminação
 Transaminases específicas para cada aminoácido
- Dependem de Pirodoxal-Pi  PLP (vitamina B6 = pirodoxina)
- Sofre transformações reversíveis entre as formas:
PLP  Piridoxamina-Pi
As Aminotransferases
TRANSAMINAÇÃO  Coleta de grupos -NH3+ de diferentes aminoácidos na forma de Glu
 Presentes no citossol e na mitocôndria
 Diferentes aminotransferases dentro das células
- Muitas são específicas para α-cetoglutarato como aceptor de -NH3+
- Em menor grau para oxalacetato
 Diferem na especificidade para aminoácido
 Reações reversíveis
 Mecanismo de reação comum  mecanismo pingue-pongue
Reação geral de Transaminação
 “Ping”
1) O aminoácido se liga ao sítio ativo
2 Grupo amino é transferido ao 
piridoxal fosfato, que é convertidoa 
piridoxamina-fosfato
3) Liberação do -cetoácido
 “Pong”
4) Grupo amino é transferido para o -
cetoácido (-cetoglutarato)
5) Formação do produto: Glu
6) Regenera a enzima
Co-fator aminado
1
2
3
4
5 6
O destino do Glu no hepatócito
 Nos hepatócitos, Glu é transportado do citossol para a mitocôndria onde sofre:
1. Desaminação oxidativa ou 2. Transaminação
 Esses dois caminhos levam a produção de Asp e/ou amônia
1. Desaminação oxidativa do Glu com a liberação do íon amônio 
Glutamato desidrogenase
(mitocondrial - fígado)
Utiliza NAD+ ou NADP+
Além da Glu desidrogenase, não se conhece 
enzimas análogas para outros aminoácidos
Isso significa que para ser retirado o grupo 
amino deve estar contido essencialmente no 
Glu
Regulada alostericamente:
GTP (-)
ADP (+)
O destino do Glu no hepatócito
 Nos hepatócitos, Glu é transportado do citossol para a mitocôndria onde sofre:
1. Desaminação oxidativa ou 2. Transaminação
 Esses dois caminhos levam a produção de Asp e/ou amônia
2. Transaminação do Glu formando Asp
(o segundo repositório de grupo α-NH3+ dos aminoácidos)
Aspartato aminotransferase (AST)
Transaminase glutâmico-oxalacética (TGO)
AST é a aminotransferase mais ativa na 
maioria dos tecidos de mamíferos
O destino do Glu no hepatócito
A ação conjunta das transaminases (T) e da glutamato 
desidrogenase (GD) permite canalizar o nitrogênio da maioria dos 
aminoácidos para dois compostos: Asp e NH4+ num processo 
chamado de transdeaminação.
Excreção
Direta ou indireta
Excreção Indireta
(ciclo da ureia)
Ala, Gln e Glu: Carreadores de -NH3+
Plasma 
sanguíneo
Tecido 
hepático
Circuito GluGlnGlu
Tecido 
periférico
- Músculo e 
outros
 O Glu e a Gln desempenham papel crucial 
no metabolismo do nitrogênio
 Como a NH3 é tóxica e sua conversão em 
ureia ocorre no fígado, o NH4+ produzido 
em outros tecidos é incorporado em 
compostos não tóxicos para serem 
transportados na circulação.
 No citosol de hepatócitos, α-NH3+ da 
maioria de aminoácidos são transferidos 
para o α-cetoglutarato formando Glu
 O excesso de -NH3+ gerado na maioria dos 
tecidos é convertida no grupo -NH3+ da Gln
para encaminhamento para o fígado
1. GLUTAMATO
2. GLUTAMINA
3. ALANINA
 Fígado (intracelular)
 Músculo e outros tecidos
 Músculo  Piruvato
O papel de Ala, Gln e Glu
Ciclo da Glicose-Alanina
 Ala atua como um transportador da NH3 e piruvato do 
músculo (em atividade anaeróbica) até o fígado.
 Músculo e tecidos que degradam aminoácidos como 
combustível o grupo -NH3+ como Glu.
 O grupo -NH3+ do Glu pode ser transformado em Gln (via 
Gln-sintetase) e transportada para o fígado
OU
 Transferido ao piruvato (produto da glicólise muscular) 
pela ação da Ala-aminotransferase
 Ala no fígado é convertida em Glu (ALT ou TGP) o qual 
pode entrar na mitocôndria e sob a ação da glutamato 
desidrogenase libera amônia
 O gasto energético da gliconeogênese é imposto somente 
ao fígado. O músculo precisa de todo ATP para a contração 
muscular.
 O N é excretado via UREIA ou usado na biossíntese
 O piruvato será empregado na produção de glicose, via 
gliconeogênese, que pode retornar ao músculo.
- Ação complementar ao Lactato no Ciclo de Cori
O destino final do NH3 em ureotélicos: 
Excreção na forma de ureia
 Animais terrestres necessitam de vias metabólicas para a excreção de N e diminuição da 
toxicidade da NH3 e diminuição da perda de água
 Plantas reciclam essencialmente todos os grupos NH3 e a excreção de N ocorrem em 
condições específicas
 Nos animais ureotélicos a NH3 atinge a mitocôndria dos hepatócitos será convertida em 
UREIA
 Ciclo da UREIA ou ciclo Krebs-Henseleit (1932; 1° ciclo metabólico a ser descrito!!)
 No ciclo da UREIA um dos átomos de N é derivado do Asp, o outro é derivado do próprio 
NH4+ livre.
 O átomo de C vem do bicarbonato (HCO3-) oriundo do metabolismo oxidativo.
 A UREIA, que tem alta solubilidade (~10-11 mol/L), atinge a circulação e chega aos rins 
onde é excretada na urina
O destino final do NH3 em ureotélicos: 
Excreção
O ciclo da ureia
- Inicia na mitocôndria e termina no 
citoplasma
- Requer lançadeiras
 Fase mitocondrial
- Carbamoil-Pi-sintetase I 
- Ativa NH4+
- Isoenzima I comprometida com o ciclo da 
ureia
- Isoforma II gera carbamoil-Pi para síntese 
de pirimidinas no citoplasma
 Fase citoplasmática
1) Ornitina-transcabamoilase
2) Arginino-succinato-sintetase
-Une Asp (oriundo da AST) com citrulina
- Requer intermediário ativado com AMP
3) Arginino-sucninase
- Única reação reversível do ciclo
4) Arginase
- Hidrólise da Arg gerando Ureia e 
regenerando Ornitina
As reações de ativação
Uso de ATP para ativar intermediários do ciclo de Krebs
Gasto de energia para eliminar substância tóxica  NH4+
O bi-ciclo de Krebs
Interconexão do Ciclo da ureia e de Krebs
Fumarato é metabólito comum em ambos os ciclos
 Depende de transporte de intermediários comuns entre mitocôndria e citoplasma
Trocadores envolvidos: 1) Glu-Asp 2) Malato-α-cetoglutarato - Glu-OH-
Isoenzimas
mitocondriais e 
citoplasmáticas 
cuidam da 
interconversão de 
intermediários para o 
transporte por 
membranas por 
sistema lançadeira
Sistema lançadeira
Malato-Aspartato é 
responsável pelo 
encaminhamento 
de NADH gerado na 
via glicolítica no 
citoplasma para a 
mitocôndria 
(1) 
Argininosuccinato
sintetase
(2)
Argininosuccinase
1
22
(3) Fumarase
(citossólica)
3
(4) MDH
(citossólica)
4 5
(5) AST
(citossólica)
Regulação do ciclo da ureia
Regulação de curto prazo
 Regulação alostérica da carbamoil fosfato 
sintetase I
- Estimulo por N-acetilglutamato (produzido a 
partir de condensação de glutamato e acetil-
CoA pela N-acetilglutamato sintase).
Regulação a longo prazo
1) A quantidade de ureia excretada em 
humanos é dependente da dieta 
- ↑ em condições alta ingestão proteica –
produção de ácidos graxos a partir dos α-
cetoácidos correspondentes dos 
aminoácidos ingeridos.
- ↑ em condições de jejum prolongado onde 
as cadeias carbônicas dos aminoácidos são 
utilizadas como precursores 
gliconeogênicos.
 Nessas condições há ↑ da síntese das 
enzimas do ciclo da ureia e da carbamoil
fosfato sintetase I (elevação de cerca de 10 
a 20 vezes).
2) Diminui em condições de dieta pobre 
em proteínas e rica em carboidratos e 
lipídios
Redução da concentração das enzimas 
envolvidas no ciclo
- A N-
acetilglutamato
sintase é ativada 
por arginina, que 
sinaliza acúmulo de 
intermediários do 
ciclo da ureia e 
excesso de NH4+.
- A Arg adequa a 
velocidade de 
formação de NH4+ a 
sua conversão em 
ureia.
Balanço energético
A síntese de uma molécula de ureia consome 4 ligações Pi
- 2 ATP para a síntese de carbamoil-Pi
- 2 equivalentes ATP: ativação citrulina em citruil-AMP libera PPi
Pirofosfatase alcalina hidroliza PPi em 2 Pi
2 NH4+ + 1 HCO3- + 3 ATP4- + 1 H2O → 1 ureia + 2 ADP3- + 4 Pi2- + 1 AMP2- + 2 H+
O custo é substancialmente reduzindo pelo acoplamento do transporte de equivalentes 
redutor na forma de NADH para a mitocôndria pela lançadeira Malato-aspartato
1 NADH = 2,5 ATP na fosforilação oxidativa
Hiperamonemia
 Depleção de intermediários do ciclo de Krebs e diminuição da taxa de oxidação da 
glicose  vital para o tecido cerebral.
- Alto consumo de α-cetoglutarato para a síntese de Glu.
 Comprometimento da transmissão do impulso nervoso e encefalopatia via ação 
exacerbada da transmissão GABAérgica  alta [Glu].
 Falhas genéticas ocasionam hiperamonemia ou aumento dos intermediários
- Intolerância a dietas proteicas
- Reações irreversíveis causam aumento dos intermediáriosdo ciclo
- Dieta deve ser suprida com os aminoácidos essenciais
VISÃO GERAL do metabolismo de NH3
Principais vias do transporte de nitrogênio entre órgãos, após 
proteólise muscular
 Aminoácidos oriundos de proteólise intracelular ou da 
digestão
- Grupo NH3 é encaminhado via Ala ou Gln para o Fígado, 
gerando Glutamato
- Ciclo da UREIA capta o NH4- livre e NH3 do Asp, ambos 
oriundos do Glutamato via glutamato desidrogenase e AST
- Ureia e Gln são liberados na corrente sanguínea e excretados 
pelos Rins na urina
- Rins tem Glutaminase gerando NH4- livre e Glu
Compostos nitrogenados excretados pelo homem
Composto Quantidade excretada (g/dia)
Ureia 30
NH4+ 0,7
Creatinina 1,4
Ácido úrico 0,8
Degradação da cadeia carbônica dos aminoácidos
 Rende 10-15% da energia extraída pelo organismo
 Removido o grupo NH3, resta o esqueleto carbônico do aminoácido na forma de α-
cetoácido.
 As 20 cadeias carbônicas são oxidadas por vias próprias, porém convergem para 6 
componentes do metabolismo: piruvato, acetil CoA, oxaloacetato, fumarato, α-
cetoglutarato e succinato (4 últimos são intermediários do ciclo de Krebs).
 A partir desse ponto o metabolismo da cadeia carbônica dos aminoácidos confunde-se 
com o dos carboidratos ou ácidos graxos.
 Um mesmo aminoácido pode contribuir para diferentes componentes do metabolismo.
 O destino final do α-cetoácido depende do tecido e do estado fisiológico podendo ser:
- Oxidado pelo ciclo de Krebs
- Utilizado na Gliconeogênese
- Conversão em triacilglicerol
O destino do esqueleto de C de Aminoácidos
 Aminoácidos 
cetogênicos
- Corpos 
cetônicos
- Ácidos graxos
 Aminoácidos 
glicogênicos
- Gliconeogênese
Rearranjos químicos na degradação de cetoácidos
 Transaminação (transferência de grupo NH3): coenzima piridoxal-fosfato
 Transferência de carbono auxiliada por 3 cofatores principais
Transfere CO2
Transfere grupo metil 
(-CH3) 
Transfere grupo: -CH3, -CH2OH e -COH 
 6 Aminoácidos convertidos, total 
ou parcialmente, em piruvato
Treonina Glicina
Serina Cisteína
Alanina Triptofano
Piruvato pode ser convertido em Acetil-CoA e 
oxidado no ciclo de Krebs, usado para 
gliconeogênese via oxaloacetado ou para síntese 
de ácidos graxos
 7 Aminoácidos 
convertidos, 
totalmente ou 
parcialmente, em 
Acetil-CoA
Triptofano Lisina
Fenilalanina Tirosina
Leucina Isoleucina
Treonina 
Trp é precursor de 
Serotonina, Niacina e outros
Tyr é precursor de melanina
Falhas genéticas na 
degradação da Phe pode 
causar fenilcetonúria
 5 Aminoácidos 
convertidos em α-
cetoglutarato
Prolina Glutamina
Glutamato Arginina
Histidina
 4 Aminoácidos 
convertidos em Succnil-CoA
Metionina Isoleucina
Treonina Valina
 2 Aminoácidos 
convertidos em 
Oxaloacetado
Asparagina e Aspartato
Os Aminoácidos de cadeia ramificada não são degradados no Fígado
Leucina Isoleucina Valina
Sofrem transaminação e descarboxilação oxidativa por enzimas específicas no tecido 
periférico
A origem do Nitrogênio das moléculas orgânicas
 Os organismos apresentam dependência variada do meio ambiente com relação ao 
suprimento de aminoácidos 
 A principal fonte de nitrogênio para os seres vivos é o N2 atmosférico
- Diferentemente do O2, o N2 é um gás pouco reativo
 Para ser assimilado pelas células, o N2 precisa ser convertido em NH3
- Processo chamado de Fixação de nitrogênio
 30-40% são fixados por:
- Processo naturais, não biológicos como descargas elétricas (raios) e radiação UV (10-15%) 
- Processos industriais (fertilizantes) (25%)  processo Haber-Bosch: ~10% da energia 
industrial mundial
A origem do Nitrogênio das moléculas orgânicas
Fixação de nitrogênio
 60-70% do nitrogênio disponível para os seres vivos são fixados por bactérias
- bactérias fixadoras de N2 compreendem um grande número de espécies que habitam os 
mais diversos nichos ecológicos (solo, oceano, rios, etc.)
 Vegetais e muitas bactérias 
conseguem sintetizar todos os 
aminoácidos sendo o grupo NH3+ obtido 
a partir de NH3 e a cadeia carbônica a 
partir de carboidratos
As bactérias, produzem um excesso de 
NH3 que é liberado para o solo.
 Bactérias da família Rhizobiaceae invadem as raízes de leguninosas, induzindo a 
formação de nódulos complexos, responsáveis pela fixação do nitrogênio. 
 Bactérias endofíticas como as do gênero Burkholderia ganham acesso ao sistema 
vascular de não-leguminosas como gramíneas (milho, arroz, gramas, etc)
Bactérias de vida livre como Azobacter
 A fixação por simbiose é mais eficiente que a realizada por bactérias de vida livre.
A origem do Nitrogênio das moléculas orgânicas
Fixação de nitrogênio
 Bactérias de dois gêneros e convertem NH3 em nitratos e
nitritos
 Porém, ANIMAIS tem que obter, a partir dos aminoácidos,
TODO o N para a síntese de suas macromoléculas nitrogenadas
 Plantas (em geral) e bactérias
são capazes de converter NO2-
e NO3- em NH3.
A quantidade total anual de
nitrogênio fixado excede 1011 Kg.
Setas vermelhas indicam reações
que em sua maior parte ocorrem em
ambientes anaeróbios.
Redução de Nitrato e Nitrito
Nitrogenase: a maquinaria de fixação de N
A nitrogenase é a enzima que N2 a amónia (NH3)
Duas proteínas: 
Dinitrogenase (propriamente dita – Tetrâmero α2β2): cujo sítio ativo é composto por um 
centro de ferro-molibdénio (FeMo)  Componente I.
Dinitrogenase redutase: proteína de ferro-enxofre contendo centros de ferro-enxofre (FeS) 
do tipo [4Fe-4S]  Componente II.
Local onde o N2 é 
reduzido
 Canalizador de e’ 
para o cofator FeMo.
 Seria capaz de 
sofrer oxirredução 
multi-eletrônica ou 
seriada
Nitrogenase: a maquinaria de fixação de N
Na conversão de N2 a NH3, a ligação tripla do tem de ser 
(pelo menos parcialmente) quebrada, sendo este 
processo energeticamente custoso.
8 e- + 8 H+ + N2 + 16 ATP + 16 H2O
1) O centro [4Fe-4S]2+, recebe um e’ do doador 
eletrônico (por ex, ferredoxina), convertendo-se na 
forma reduzida [4Fe-4S]+;
2) ATP liga-se ao Componente II, induzindo uma 
alteração na sua conformação estrutural;
3) Componente II associa-se ao Componente I, 
ocorrendo hidrólise simultânea do ATP a ADP e 
transferência do e’ do centro [4Fe-4S]+ para o centro 
P do componente I;
4) Ocorre dissociação das duas proteínas e liberação de 
ADP do Componente I; 
5) O componente I utiliza o e’ recebido num dos passos 
catalíticos de redução do N2.
1
2
3/4
5
2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi
Nitrogenase: a maquinaria de fixação de N
Reação seriada
8x
Nitrogenase: a maquinaria de fixação de N
Reação seriada
Dissociação entre componente II e componente I não mostrado.
Componente I
Dinitrogenase
Componente 
II
Dinitrogenase
redutase
Próton é entregue (1 a 1) por uma rede de transferência de moléculas de água 
A amônia é incorporada em Glu e Gln
 A amônia é, primeiramente, incorporada em Glu e Gln
- os coletores de grupos amino, sendo, então, utilizados para a síntese dos demais 
aminoácidos.
- Bactérias como E. coli sintetizam os 20 
aminoácidos
- Humanos sintetizam apenas 11 dos 20 
aminoácidos
- Os demais 9 aminoácidos são 
denominados AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS 
que devem ser obtidos da dieta.
Tyr e Cys, apesar de serem considerados 
não essenciais, são sintetizados a partir de 
aminoácidos essenciais obtidos da dieta.
Síntese de aminoácidos
Os aminoácidos não essenciais são sintetizados por reações bem simples, enquanto as vias 
para formação dos essenciais são bem complexas
Precursores da biossíntese dos 11 aminoácidos 
não essenciais no organismo humano
O nitrogênio
entra nessas
vias à partir
do glutamato
e glutamina
P
r
e
c
u
r
s
or
 
d
e
 
á
t
o
m
o
s
 
d
e
 
C
Precursores da biosíntese de aminoácidos 
em plantas e bactérias
Os aminoácidos são derivados de intermediários do ciclo de Krebs, da glicólise ou da via 
das pentoses fosfato