Catabolismo de AA e Ciclo da Uréia

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Catabolismo dos 
Aminoácidos – Ciclo da 
Uréia
Bioquimica II
Profa Dra Jane Marlei Boeira
o Grupos gerais das proteínas 
o Classificação dos aminoácidos
o glicogênicos e cetogênicos
o essenciais e não-essenciais
o Fontes de Aminoácidos
o Destinos dos aminoácidos 
o Meia vida das proteínas
o Reações gerais dos aminoácidos
o Degradação dos aminoácidos 
o Ciclo da Uréia
o
Introdução ao 
Metabolismo dos Aminoácidos
Grupos Gerais das Proteínas
PROTEÍNAS
Estruturais
Motoras
Hormonais
Enzimas
Transporte Anticorpos
Nucleoproteínas
Reserva
de Membrana
Glicogênicos
Alanina
Asparagina
Aspartato
Cisteína
Glutamato
Glutamina
Glicina
Prolina
Serina
Arginina
Histidina
Metionina
Treonina
Valina
Glico e cetogênicos
Tirosina
Cetogênicos
Leucina
Lisina
N
Ã
O
-
E
S
S
E
N
C
I
A
I
S
Classificação dos aminoácidos
(estudos com
animais indicam que
é glico e
cetogênico)
Isoleucina
Fenilalanina
Triptofano
Lisin
a 
Aa ESSENCIAIS
Fenilalanina Valina Treonina Triptofano Isoleucina
Metionina Histidina# Lisina Arginina* Leucina
Alanina Asparagina Aspartato Cisteína Glutamato
Glutamina Glicina Prolina Serina Tirosina
Aa NÃO ESSENCIAIS
PROTEÍNAS
#Essencial para crianças, mas não para o adulto 
* Mamíferos sintetizam Arginina, mas hidrolisam a maior parte para formar uréia 
(Campbell, 2000)
Proteínas 
endógenas
AMINOÁCIDOS
Grupo
Amino
Cadeia
Carbonada
Uréia
Compostos
nitrogenados
não-protéicos
Proteínas 
da dieta
2
Aminoácidos 
Síntese de proteínas 
hepáticas e plasmáticas
Síntese de 
porfirinas
Piruvato 
Intermediários do 
ciclo de Krebs
Transporte a 
tecidos periféricos
Acetil-CoA
CO2 + O2
Síntese de ácidos 
graxos
Ciclo de Krebs e 
fosforilação oxidativa
Glicose 
ADP
ATP
 
Meia-vida de proteínas 
Proteína Meia-vida 
RNA polimerase 78 minutos 
Ornitina descarboxilase 12 minutos 
HMG-CoA redutase 3 horas 
PEP carboxiquinase 5 horas 
Glicoquinase 1,25 dias 
Acetil-CoA carboxilase 2 dias 
Alanina transaminase 2,5 dias 
Arginase 4 dias 
Aldolase 5 dias 
Citocromo b 5,4 dias 
Lactato desidrogenase 6 dias 
Citocromo c 6,3 dias 
Meia-vida de uma proteína é o tempo após o qual metade 
das moléculas é degradada. Proteínas defectivas e enzimas 
reguladoras, tem em geral, meia-vida muito curta. 
Meia vida de uma proteína é o tempo após o qual metade das
moléculas é degradada. Proteínas defectivas e enzimas
reguladoras de vias metabólicas têm, em geral, meia-vida muito
curta.
Degradação das proteínas 
intracelulares
o Ocorre em:
– Lisossomos
– Proteassomos - Ubiquitina
Degradação das proteínas intracelulares
Degradação lisossomal
oDegrada substâncias absorvidas pela célula por 
endocitose; recicla constituintes intracelulares contidos 
dentro dos vacúolos que se fundem com os lisossomos
o Possui uma via seletiva ativada após jejum 
prolongado, que importa e degrada proteínas 
citosólicas contendo o pentapeptídeo Lys-Phe-Glu-Arg-
Gln 9 (FKERQ) ou sequência semelhante
o Essas proteínas são perdidas pelos tecidos (ex., 
fígado e rins) que atrofiam em resposta ao jejum 
o Processos patológicos (lesão traumática, atrofia 
muscular, etc.) estão associados à degradação 
lisossomal
Degradação das proteínas intracelulares
Ubiquitina
o Proteína monomérica com 76 aa presente no citosol 
de todas as células eucarióticas 
o Processo dependente de ATP 
o Proteínas são marcadas para degradação pela 
ubiquitina
o Processo ocorre em 3 etapas
Processo de marcação 
de proteínas pela 
ubiquitina
1. Ligação tio-éster entre a 
ubiquitina e a enzima 
ativadora de ubiquitina (E1)
2. Transferência da ubiquitina para 
a enzima conjugadora de 
ubiquitina (E2)
3. Ubiquitina-proteína-ligase (E3)
transfere a ubiquitina ativada da 
E2 para um grupo amino  de um 
resíduo de lisina na proteína a 
ser degradada.
Proteína 
condenada
Ligação isopeptídica
E1
E2
E1
E1
E2
E2
E3
Proteína 
condenada
3
Degradação de proteínas marcadas 
pela ubiquitina em proteossomos
Proteossomos são complexos formados por várias 
subunidades, onde ocorre a degradação das 
proteínas marcadas por Ubiquitina nos eucariotos
oComplexo multiprotéico - 2000 kDa
o Proteólise dependente de ATP
o Subunidades  têm atividade proteolítica
Aa livres
Degradados por outras 
proteases celulares 
Reações Gerais dos 
Aminoácidos
Profª Drª Ângela de Mattos Dutra
AnabolismoCatabolismo
Aminoácidos 
Livres
Proteínas 
endógenas
Proteínas 
da dieta
Metabolismo
SÍNTESE 
PROTÉICA
Aminoácidos 
Livres
Transaminação Desaminação
Descarboxilação
Transmetilação
Transamidação
Transulfuração
Reação de 
desidrase
Reações envolvidas no 
metabolismo dos aminoácidos
Transaminação e Desaminação
Reações de remoção do grupamento 
amino dos aminoácidos
Transaminação
o A maioria dos aa são desaminados por 
transaminação: transferência do grupo amino de um 
aminoácido a um -cetoácido para produzir um novo 
aminoácido e um novo -cetoácido
o O grupo aceptor (-cetoácido) predominante é o -
cetoglutarato, produzindo glutamato e um novo -
cetoácido: 
Aminoácido -cetoglutarato
-cetoácido Glutamato
4
Transaminação
o O grupo amino do glutamato, por sua vez, pode ser 
transferido ao oxaloacetato em uma 2ª reação de 
transaminação, produzindo aspartato e formando 
novamente o -cetoglutarato
-cetoglutarato Aspartato
Glutamato Oxaloacetato 
Aminoácido -cetoácido
Aspartato Oxalacetato
Alanina Piruvato
Glutamato -cetoglutarato
Transaminação
o Reações catalisadas por Transaminases
(aminotransferases)
o Enzimas necessitam de piridoxal-fosfato (PLP),
coenzima derivada da vitamina B6 (piridoxina)
-cetoácido
aminoácido -cetoácido
aminoácido
Aminotransferase
Cofator PLP
Piridoxal Fosfato (B6)
• Vitamina amplamente distribuída
• Fontes:
– Trigo, aveia, milho
– Amendoim, nozes
– Gema de ovo
– Carnes em geral
• Peixe, galinha, porco, fígado
Enzima
PLP
Resíduo 
de lisina
PIRIDOXAL FOSFATO - ENZIMA
Transaminase
Glutâmico-Oxalacético
(TGO) ou
Aspartato
Aminotransferase
(AST)
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Transaminação
H
H
Alanina aminotransferase (ALT)
Transaminase glutâmico pirúvica (TGP)
Transaminação
Anabolismo X Catabolismo
Substratos
Produtos
PLP
Produtos
Substratos
Transaminação
Características
- Reversível
- Transferência de grupamento amino de um 
aminoácido para um -cetoácido
-Substratos: aa + -cetoácido
-Produtos: aa + -cetoácido
- Coenzima: Piridoxal Fosfato 
- Aceptor de grupo amino é o -cetoglutarato que 
se converte a GLUTAMATO
Desaminação oxidativa
o É a retirada do grupo amino do GLUTAMATO 
(aceptor final do NH3
+) 
o A reação é catalisada por glutamato desidrogenase 
(GDH) – enzima mitocondrial que usa NAD+ ou 
NADP+ como cofator
o Produção de AMÔNIA (que entra no Ciclo da Uréia)
o Regenera -cetoglutarato para uso em reações de 
transaminação
o
Desaminação oxidativa
L-aminoácido oxidase
D-aminoácido oxidase
irreversível
coenzima FMN
baixa atividade
irreversível
coenzima FAD
alta atividade
Provavelmente degrada D-aa 
derivados de bactérias intestinais
reversível
coenzima NAD+/NADP+
alta atividade
Glutamato desidrogenase
GDH
Características
Desaminação oxidativa
-cetoglutarato-iminoglutaratoGlutamato
Enzima: glutamato desidrogenase 
o Inibida alostericamente por GTP e NADH
oAtivada por ADP eNAD+
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Todos os tecidos - Mitocondrial
Reversível
Específica para glutamato
Coenzima NAD+/NADP+
Alta atividade
Enzima Alostérica - regulada pelo nível 
energético da célula
Desaminação Oxidativa
Glutamato desidrogenase
GDH
Glutamato
NAD+
NADH
energia
ADP
Efetor Positivo
NH4
+
+
CKrebs
EXCREÇÃO
-cetoglutarato
GTP
Efetor negativo da 
desaminação 
oxidativa
Mitocôndria
Papel do glutamato no metabolismo 
energético
GDH
Glutamato desidrogenase (GDH) 
Enzima mitocondrial
Libera amônia livre (NH4
+) nos tecidos
Amônia é altamente tóxica e não deve ser 
liberada na circulação
Toxicidade da amônia
o NH4
+ livre é tóxica
o Prefencialmente transportada no sangue na 
forma de grupos amino ou amida 
incorporados em aminoácidos:
oGlutamina
o Alanina 
Principais formas de transporte 
para amônia
Glutamina
Alanina
H-C-
COO-
NH3
+
CH3
H-C-
COO-
NH3+
(CH2)2 - C - O
NH2
GLUTAMINA
Síntese de glutamina
em vários tecidos, 
incluindo o cérebro
No fígado a glutaminase 
converte glutamina em 
glutamato + NH4
+
Forma de transporte não 
tóxica de amônia na 
corrente sanguínea
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2. ALANINA
Ciclo glicose-alanina
Na contração muscular vigorosa
é ativada a liberação de piruvato
e lactato (glicólise) e
amônia dos aminoácidos
A amônia e o piruvato formam 
alanina que no fígado é reconvertido 
em glicose 
-cetoglutarato + alanina ↔
glutamato + piruvato (ALT)
Forma de transporte não tóxica
de amônia na corrente
sanguínea
Visão geral da degradação 
dos aminoácidos 
Aminoácidos 
Esqueleto 
carbonado 
Fluxo do nitrogênio dos aminoácidos 
para a uréia
Alanina Fenilalanina Leucina Triptofano 
Arginina Glicina Metionina Valina
Asparagina Glutamina Prolina
Aspartato Histidina Serina 
Cisteína Isoleucina Tirosina
Transaminação
GLUTAMATO
Transaminação
GLUTAMATO
Lisina*
Prolina
Histidina
Glicina
Metionina
Serina
Treonina*
Lisina*
Prolina
Histidina
Glicina
Metionina
Serina
Treonina*
NH4
+ Aspartato
GDHGDH Transaminação
URÉIAURÉIA
* Não transaminam
Amônia Uréia Ácido úrico 
Formas de excreção de N
Animais 
aquáticos
Animais 
terrestres
Aves 
terrestres
Fontes de Amônia
Glutamato
Glutamina
Purinas e 
Pirimidinas
Compostos 
Nitrogenados
transaminação
desaminação
GDH 
Aminoácidos
URÉIA
Urease
bacteriana
intestinal
Ciclo da Uréia
URINA
NH3
glutaminase
Ciclo da Uréia
Degradação dos 20 aminoácidos
NH4
+ e Aspartato
grupo amino é convertido 
finalmente
URÉIA
H2N- C- NH2
O
precursores
BicarbonatoSíntetizada no fígado
Secretada p/ corrente 
sanguínea e retirada 
pelos rins p/ excreção
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Visão geral do 
Ciclo da Uréia
O ciclo da uréia inicia pela síntese de 
carbamoilfosfato
Carbamoil fosfato 
sintetase I
Carboxifosfato
Carbamato Carbamoil-
fosfato 
Formação do Carbamoil-fosfato
oGasto de 2 ATP
o Incorporação da amônia e do Carbono 
para formar o produto final da via (uréia)
Mecanismo de ação da Carbamoil 
fosfato sintetase I
Carbamoilfosfato sintetase I
• Essencial para a síntese de uréia 
• Enzima mitocondrial
• Reação limitante da velocidade do ciclo 
- alostérica
• 1a enzima da via 
• Usa amônia como doador de nitrogênio
• Ativada por N-acetilglutamato
Carbamoil fosfato 
sintetase I
N-
acetilglutamato 
sintase
N-acetilglutamato
Arginina
+
Síntese de N-
acetilglutamato
Ciclo da 
Uréia 
Citosol
Mitocôndria 
1. Carbamoil-
fosfato-sintetase I 
2. Ornitina-
transcarbamoilase 
3. arginino-
succinato- sintetase 
4. arginino-
succinase 
5. Arginase 
Excreção renal
Consumo 
= 2 ATP
9
Estequiometra do Ciclo da Uréia
NH3 + CO2 + 3 ATP + Aspartato
Uréia + Fumarato + 2 ADP + 2 Pi+ 
AMP +PPi + 3H2O
Consumo = 4 ligações ricas em energia
GlGl
NAD+
NADH
NAD+
NADH
3 ATP
“Bicicleta de Krebs”
Ciclo da Uréia X Ciclo de Krebs
Regulação do Ciclo da Uréia
• Disponibilidade de substrato
• a longo prazo: 
Indução das enzimas do Ciclo
• dieta altamente protéica
• jejum prolongado
• a curto prazo: 
Regulação alostérica da Carbamoil fosfato 
sintetase I (CPS I) por N-acetilglutamato
Regulação do Ciclo da Uréia
Reação da Carbamoil fosfato sintetase I
Deficiência das 
enzimas do Ciclo 
da Uréia
(Extraído de DEVLIN, 2008, pg 738)
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o DEVLIN, T. M. Manual de bioquímica com 
correlações clínicas.São Paulo: Edgar 
Blücher Ltda, 2008. 
o LEHNINGER, L. A.; COX, N. Princípios de 
Bioquímica, São Paulo: Editora Savier, 2002
o STRYER, L. Bioquímica. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2008
o VOET, D.; VOET, J. G; PRATT, C. W. 
Fundamentos de bioquímica. Porto Alegre: 
Artmed, 2008
Referências