Aula Metabolismo dos Aminoácidos

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BIOQUÍMICA
METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
AULA 6
Prof. Greice Montagner
CARNÍVOROS
ATÉ 90% DAS NECESSIDADES 
ENERGÉTICAS
ANIMAIS → OXIDAM AMINOÁCIDOS 
PLANTAS NUNCA OU QUASE NUNCA OXIDAM
HERBÍVOROS
PEQUENA FRAÇÃO DAS 
NECESSIDADES ENERGÉTICAS
GRUPO AMINO
OXIDAÇÃO DE AMINOÁCIDOS 
ESQUELETO CARBÔNICO
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 melitus proteínas corporais
são hidrolisadas e seus aminoácidos empregado como
combustíveis.
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VISÃO GERAL DO 
CATABOLISMO DE 
AMINOÁCIDOS EM 
MAMÍFEROS
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DESTINOS METABÓLICOS DOS GRUPOS AMINO
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.
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AS PROTEÍNAS DA DIETA SÃO ENZIMATICAMENTE
DEGRADADAS ATÉ AMINOÁCIDOS
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DEG R A D A Ç Ã O D E AM IN O Á C ID O S
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 FÍGADO → remoção grupo amino →
catalisada por aminotransferases ou
transaminases
 O grupo amino é transferido para o
α-cetoglutarato liberando α-cetoácido
→ coletar grupos amino na forma de
L-glutamato
 GLUTAMATO: doador de grupos
amino para as vias biossínteticas ou
para as vias de excreção
DE G R A D A Ç Ã O D E AM IN O Á C ID O S
 As células contém tipos diferentes de aminotransferases. Muitas
são específicas para o alfa-cetoglutarato como aceptor do grupo
amino, mas diferem em sua especificidade para o L-aminoácido.
Essas enzimas são denominadas em função do doador do grupo
amino (p. ex., alanina-aminotransferase, aspartato-
aminotransferase).
 Todas as aminotrasferases apresentam o mesmo grupo prostéico
(PLP-piridoxal fosfato) e o mesmo mecanismo de ação
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O GLUTAMATO LIBERA
SEU GRUPO AMINO NA
FORMA DE AMÔNIA NO
FÍGADO
Glutamato desidrogenase: 
ativada por ADP e inibida por 
GTP
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A GLUTAMINA 
TRANSPORTA AMÔNIA 
NA CORRENTE 
SANGUÍNEA
• A glutamina é uma forma de transporte não
tóxico para a amônia.
• A amônia livre produzida nos tecidos
combina-se com o glutamato, produzindo
glutamina, pela ação da glutamina-
sintetase
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A ALANINA TRANSPORTA
AMÔNIA DOS MÚSCULOS
ESQUELÉTICOS PARA O
FÍGADO
A AMÔNIA É TÓXICA PARA OS ORGANISMOS ANIMAIS
Os estágios finais da intoxicação por amônia em humanos são
caracterizados por indução de um estado de coma, acompanhado por
edema cerebral (aumento no conteúdo de água do cérebro) e aumento
da pressão intracraniana, de modo que pesquisas e especulações em
torno da intoxicação por amônia têm sido focalizadas nesse tecido. As
especulações centralizam-se em uma possível depleção do ATP nas
células do cérebro.
 A amônia facilmente cruza a barreira hematoencefálica, de modo que
qualquer condição que aumente os níveis de amônia na circulação
sanguínea também exporá o cérebro a altas concentrações. O cérebro
em desenvolvimento é mais suscetível aos efeitos deletérios do íon
amônio que o cérebro adulto. Os danos causados pela toxicidade do
amônio incluem perda de neurônios, alteração na formação de sinapses
e deficiência geral no metabolismo energético celular.
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REAÇÕES QUE FORNECEM GRUPOS AMINO PARA O CICLO DA UREIA
CICLO DA 
UREIA
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CICLO DA UREIA
Reação da carbamoil-fosfato sintetase I
 Qualquer que seja sua fonte, o NH4
+ presente na mitocôndria hepática é
utilizado imediatamente, juntamente com o CO2 (como HCO3
-)
produzido pela respiração mitocondrial, para formar carbamoil-fosfato
na matriz.
 Inserção do 1º grupo amino
 Reação é dependente de ATP
Enzima regulatória:
carbamoil- fosfato-sintetase
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CIC LO D A UR E IA
Formação de citrulina
Formação de citrulina a partir de ornitina e carbamoil-fosfato (entrada
do primeiro grupo amino); a citrulina passa para o citosol.
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CIC LO D A UR E IA
Produção de arginino-succinato
 Entrada do segundo grupo amino 
→ a fonte é o aspartato 
produzido na mitocondria por 
transaminacao e transportado 
para o citosol.
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CICLO DA UREIA
Formação da arginina
Formação  da arginina a partir do arginino-succinato; essa reação libera 
fumarato, que entra no ciclo do ácido cítrico. 
Fumarato →malato→mitocôndria → C.A.C.
Esse passo é a única reação reversível do ciclo da ureia
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CIC LO D A UR E IA
Formação de ureia
 Na última etapa do ciclo, a
enzima citosólica arginase cliva a
arginina, produzindo ureia e
ornitina.
 A ornitina é transportada para a
mitocôndria para iniciar outra
volta do ciclo da ureia
Equação geral
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CICLOS DO ÁCIDO CÍTRICO E DA UREIA PODEM SER LIGADOS
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REGULAÇÃO DO CICLO DA
UREIA
Regulação das velocidades de
síntese das quatro enzimas do ciclo
da ureia e da carbamoil-fosfato-
sintetase → conforme demanda
(dieta)
Regulação alostérica: carbamoil-
fosfato-sintetase → ativada por N-
acetil-glutamato, sintetizado a
partir de acetil-CoA e glutamato
pela N-acetil-glutamato-sintase.
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Defeitos genéticos do ciclo da ureia podem ser fatais: pessoas
com defeitos genéticos em qualquer das enzimas envolvidas na
formação de ureia não toleram dietas ricas em proteína.
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VIAS DE DEGRADAÇÃO DE AMINOÁCIDOS
 As vias do catabolismo dos aminoácidos, em conjunto, representam
normalmente apenas 10 a 15% da produção de energia no
organismo humano; essas vias são bem menos ativas que a glicólise e
a oxidação dos ácidos graxos.
 Fluxo ao longo das vias catabólicas → depende do equilíbrio entre as
necessidades para processos biossintéticos e a disponibilidade de
determinado aminoácido.
 20 vias catabólicas → seis produtos principais → ciclo do ácido
cítrico.
 Alguns aminoácidos são convertidos em glicose, outros em corpos
cetônicos e outros são oxidados pelo C.A.C.
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VISÃO GERAL DO METABOLISMO DO NITROGÊNIO
VIAS BIOSSINTÉTICAS
AMINOÁCIDOS NUCLEOTÍDEOS
LEVAM A PRODUÇÃO DE:
CARACTERÍSTICA COMUM:
NECESSIDADE DE NITROGÊNIO
SÍNTESE DE AMINOÁCIDOS
VISÃO GERAL DO METABOLISMO DO NITROGÊNIO:
CICLO DO NITROGÊNIO
PLANTAS: PODEM CAPTAR NITRITO E NITRATO E REDUZIR A AMÔNIA
AMÔNIA INCORPORDA NOS AMINOÁCIDOS PELAS PLANTAS
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FIXAÇÃO DE NITROGÊNIO
Reação global
A fixação biológica do nitrogênio é
realizada por um complexo altamente
conservado de proteínas, denominado
complexo da nitrogenase, cujos
componentes centrais são a
dinitrogenase-redutase e a dinitrogenase.
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A relação simbiótica entre plantas 
leguminosas e bactérias fixadoras 
de nitrogênio nos nódulos de suas 
raízes.
INCORPORAÇÃO DA AMÔNIA NAS BIOMOLÉCULAS
VIA GLUTAMATO E GLUTAMINA 
(doadores de nitrogênio)
+
INTERMEDIÁRIOS DA GLICÓLISE, CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO E VIA 
DAS PENTOSES
AMÔNIA INCORPORDA NOS AMINOÁCIDOS PELAS PLANTAS
AMINOÁCIDOS
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INCORPORAÇÃO DE NH4
+
 Formação de glutamina pela glutamina sintase
A glutamina-sintetase é encontrada em 
todos os organismos.
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IN C O R P O R A Ç Ã O D E NH4
+
Em bactérias e plantas, o glutamato é produzido a partir da glutamina
em uma reação catalisada pela glutamato-sintase.
Formação de glutamato via reação entre α-cetoglutarato e NH4
+,
catalisada pela L-glutamato-desidrogenase:
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Inibição por retroalimentação 
cumulativa.
A REAÇÃO DA GLUTAMINA-
SINTETASE É UM PONTO
IMPORTANTE DE REGULAÇÃONO
METABOLISMO DO NITROGÊNIO
Glutamina-sintetase também é 
regulada por modificação 
covalente
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BIO S S ÍN T E S E D E
AMINOÁCIDOS
Esqueleto carbônico: derivados
de intermediários da glicólise, do
ciclo do ácido cítrico ou da via das
pentoses-fosfato.
Nitrogênio : glutamato ou da
glutamina.
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MOLÉCULAS DERIVADAS DE AMINOÁCIDOS
 Além de seu papel como blocos constitutivos das proteínas, os
aminoácidos são precursores de muitas biomoléculas especializadas,
incluindo hormônios, coenzimas, nucleotídeos, alcaloides, polímeros
constituintes da parede celular, porfirinas, antibióticos, pigmentos e
neurotransmissores.
 Glicina→ porfirinas→ hemeproteínas
 Os aminoácidos são precursores da creatina (tampão energético) e da
glutationa (antioxidante)
 Fenilalanina, a tirosina e o triptofano são convertidos em vários
compostos importantes nas plantas → lignina, hormônio de
crescimento auxima (tirosina)
 Neurotransmissores: serotonina, dopamina, noradrenalina,
adrenalina, ácido g-aminobutírico (GABA)
 Arginina é precursora na síntese biológica de óxido nítrico
RE F E R Ê N C IA S BIB L IO G R Á F IC A S
 O conteúdo desta aula foi baseado nas seguintes referências:
NELSON,- D.L.; COX, M.M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6ª ed.
Porto Alegre: Artmed, 2014. (Capítulo 18 e 22)
CAMPBELL,- M.K.; FARREL, S.O. Bioquímica. 2ª ed. São Paulo: Cengage
Learning. (Capítulo 23)
RODWELL,- V.W.; et al. Bioquímica ilustrada de Harper. 5ª ed. Porto
Alegre: Artmed, 2017. (Capítulo 27, 28, 29)
MOTTA,- V.T. Bioquímica. Caxias do Sul: Educs, 2005. (Capítulo 15)
MARZZOCO,- A.; TORRES, B.B. Bioquímica básica. 4ª ed. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan, 2017. (Capítulo 17)
VOET,- D.; et al. Fundamentos de bioquímica. 4ª ed. Porto alegre:
Artmed, 2014. (Capítulo 21)
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