AULA 12 - CICLO DA UREIA

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Metabolismo dos Aminoácidos 
e 
Integração do Metabolismo 
Profª. Drª. Rejane Giacomelli Tavares 
Bioquímica- CCQFA- UFPEL 
• Aa presentes nas células animais são 
provenientes das proteínas da dieta (1/4) e das 
proteínas endógenas (3/4). 
• Aa não são armazenados, são utilizados para 
síntese e o excedente degradado. 
• Principal papel dos Aa é servir como blocos 
estruturais nas reações biossintéticas, na síntese 
de proteínas estruturais. 
• Fornecem somente 1/5 da energia diária 
necessária. 
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
IA
IS
 
Classificação dos aminoácidos 
(estudos com animais 
indicam que é glico e 
cetogênico) 
Isoleucina 
Fenilalanina 
Triptofano 
 
 
Lisina 
2 aminoácidos livres 
Interação para 
formação da ligação 
peptídica 
Formação da 
ligação peptídica 
com liberação de 
H2O 
Grupos Gerais das Proteínas 
PROTEÍNAS 
Estruturais 
Motoras 
Hormonais 
Enzimas 
Transporte Anticorpos 
Nucleoproteínas 
Reserva 
de Membrana 
Proteínas 
endógenas 
AMINOÁCIDOS 
Grupo 
Amino 
Cadeia 
 Carbonada 
Uréia 
Compostos 
 nitrogenados 
não-protéicos 
Proteínas 
da dieta 
 Digestão das Proteínas 
Absorção dos Aminoácidos 
 
Degradação das Proteínas Teciduais 
 
 
 
 
Locais: 
• estômago 
• intestino 
Síntese das 
enzimas: 
• estômago 
• pâncreas 
• intestino 
Estômago Pâncreas 
Intestino 
Delgado 
ZIMOGÊNIOS 
Ativação por 
Clivagem proteolítica 
ENZIMAS ATIVAS 
Síntese das enzimas 
 Enzimas - Digestão de Proteínas 
• Pepsina 
 
• Tripsina 
• Quimiotripsina 
• Elastase 
• Carboxipeptidases 
 
• Enteropeptidase 
• Aminopeptidases 
• Dipeptidases 
• Tripeptidases 
Estômago 
Intestino Delgado 
Pâncreas 
Pepsinogênio 
 Células principais 
H+ pH~2 
Pepsina 
Gastrina 
 Mucosa gástrica 
±42 aa amino-terminais 
Inibidor da pepsina 
Digestão de proteínas 
Estimula a secreção de 
HCl e pepsinogênio 
Estômago 
Digestão gástrica gera peptídios e aminoácidos 
 Importante função no estímulo para iniciação da fase pancreática 
da digestão das proteínas 
 
 
Liberação de colecistoquinina e secretina 
Absorção dos aminoácidos 
Absorção dos aminoácidos 
• Intestino 
– Mucosa (luminal): 
• Principalmente transporte ativo secundário (Na+) 
– Serosa (contra-luminal): 
• transporte facilitado 
• Outros tecidos 
• transporte ativo secundário (Na+) 
• transporte facilitado (menor quantidade) 
Absorção dos 
peptídios 
Associado com transporte 
de próton 
Anabolismo Catabolismo 
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 
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 
- Reversível 
- Transferência de grupamento amino de um aminoácido 
para um -cetoácido 
-Substratos: aa + -cetoácido 
-Produtos: aa + -cetoácido 
- Coenzima: Piridoxal Fosfato 
- Aceptor de grupo amino geralmente é o -cetoglutarato 
 
• Características: 
• O primeiro passo no catabolismo de todos os Aa envolve a 
remoção do grupo alfa-amino, que pode em seguida ser 
incorporado em outros compostos ou excretados, seguido 
de transaminação e desaminação oxidativa. 
• Glutamato é sempre presente nas reações de 
transaminação, sendo um reservatório temporário de 
grupos amino. 
• Grupo amino é convertido em uréia e a cadeia carbônica 
resulta em compostos como piruvato, acetil CoA e 
intermediários do Ciclo de Krebs. 
-cetoácido 
aminoácido -cetoácido 
Transaminação 
 
aminoácido 
Aminotransferase 
 Cofator PLP 
•Na transaminação o grupo alfa-amino é transferido para o 
carbono alfa do alfa-cetoglutarato, produzindo o respectivo alfa-
cetoácido análogo do aminoácido. 
•Transaminases ou aminotransferases: Piridoxal fosfato (derivado 
da vit B6) é grupo prostético. 
Alanina Piruvato 
ALT (alanina 
transferase)= TGP 
Aspartato 
AST (aspartato 
transferase)= TGO Oxalacetato 
Ex.: 
TRANSAMINAÇÃO 
TGP 
ALT 
TGO 
AST 
Reação de transaminação dupla 
Piridoxal fosfato 
Piridoxal fosfato 
Transaminases 
 Distribuição tecidual 
• Enzimas intracelulares 
•Presentes em vários tecidos 
• nos níveis séricos indica lesão tecidual 
 - infarto do miocárdio 
 - doenças hepáticas 
Desaminação oxidativa 
 Reações de remoção do grupamento amino dos aminoácidos 
L-aminoácido oxidase 
D-aminoácido oxidase 
irreversível 
coenzima FMN 
baixa atividade 
 Características 
 
irreversível 
coenzima FAD 
alta atividade 
Provavelmente degrada D-aa 
derivados de bactérias intestinais 
reversível 
coenzima NAD+/NADP+ 
alta atividade 
Glutamato desidrogenase 
GDH 
Deaminação 
serina 
Amônia 
Piruvato 
Ciclo de 
Krebs 
Deaminação 
Gliconeogênese 
Glicogênio ENERGIA 
Em vez de transferências de grupos aminos, um aminoácido pode 
perder diretamente seu grupo amino  deaminação 
 
• Glicina, Histidina, Lisina, Metionina, Prolina, 
Serina e Treonina não sofrem transaminação, mas 
seu grupo amino é liberado por reações de 
desaminação. 
Desaminação oxidativa 
Reação de L-aminoácido oxidase 
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 
desidrogenase 
 GDH 
Conversão da amônia em uréia 
NH4
+ 
Ciclo da Uréia 
URÉIA 
Toxicidade da amônia 
[AMÔNIA] Toxicidade 
Bases moleculares 
não estão totalmente 
compreendidas 
Principais formas de transporte 
para amônia 
• Glutamina 
Do metabolismo tecidual 
dos aminoácidos para 
o fígado 
 
• Alanina 
Do metabolismo do 
músculo em exercício 
para o fígado 
 
H-C- 
COOH 
NH2 
CH3 
H-C- 
COOH 
NH2 
(CH2)2 - C - O 
NH2 
Glutamina 
 
H-C- 
COO- 
NH3
+
 
(CH2)2 - C - O 
NH2 
Glutamina 
Sintetase 
•Aminoácido neutro 
• Não-tóxico 
• [plasmática] 
• Principal forma de 
transporte de amônia 
para o fígado 
Glutamina 
• Glutamina (não tóxica, 
atravessa membranas): 
forma de transporte da 
amônia (tóxica) para o 
fígado. 
• Toxicidade da amônia 
está relacionada com 
mudanças de pH 
intracelular e depleção 
de intermediários do 
CK. 
• Glu: carga negativa, 
não atravessa. 
Transporte do NH3 dos tecidos extra-
hepáticos para o fígado 
Glutamato 
transaminação 
Aminoácidos 
NH3 + 
Glutamina 
sintetase 
ADP+PiATP 
GLUTAMINA 
Tecidos extra-hepáticos 
s a n 
g u 
e 
Na mitocôndria do hepatócito - por ação da glutaminase 
Glutamina 
Glutamato + NH4
+ 
URÉIA Ciclo da Uréia 
Outras funções metabólicas da glutamina 
Tamponar urina 
 
GLUTAMINA 
Remover amônia 
e transportar o 
glutamato 
Células do 
sistema imune 
Fonte de nitrogênio 
para vias 
biossintéticas 
ENERGIA 
rim, intestino e 
sistema imune 
Síntese 
protéica 
Acidose 
metabólica 
SEPSE 
 
Alanina 
H-C- 
COO- 
NH3
+
 
CH3 
NH4
+ 
Transporte do NH3 
transaminação 
Aminoácidos 
NH3 + 
Glutamina 
sintetase 
ADP+Pi 
ATP 
GLUTAMINA 
-cetoglutarato 
Piruvato 
TGP 
Glutamato 
Glicólise 
muscular 
Alanina 
s a 
n g 
u e 
Alanina 
Piruvato 
-cetoglutarato 
Glutamato 
GLICOSE URÉIA 
do músculo em exercício intenso 
para o fígado 
GLICOSE 
• Ciclo glicose-alanina: 
 A alanina funciona como 
um transportador de 
equivalentes de amônia e 
do esqueleto carbônico do 
piruvato desde o músculo 
até o fígado. A amônia é 
excretada e o piruvato é 
usado na gliconeogênese 
(glicose que pode retornar 
para o músculo) 
• Alanina atravessa 
barreiras (sem carga 
líquida) 
 
Ciclo da Uréia 
• Uréia é a principal forma de eliminação dos grupos 
amino derivados dos aminoácidos. 
• Uréia é produzida no fígado, transportada pelo sangue 
até os rins e eliminada na urina. 
• Quantidade excretada aumenta na ingestão de dieta 
com alto teor de proteína e jejum prolongado. 
• Ciclo se processa basicamente no citoplasma da célula, 
porém com a etapa inicial mitocondrial. 
• Excreção da uréia aumenta em dieta hiperproteica ou 
desnutrição severa (quebra de proteínas musculares) 
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 da nitrogênio 
• Ativada por N-acetilglutamato 
Regulação do Ciclo da Uréia 
• N-acetilglutamato: 
ativador alostérico 
da carbamoil 
fosfato sintetase I, 
etapa limitante do 
ciclo da uréia, no 
estado alimentado 
(proteínas). 
Arginina (+) 
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 
“Bicicleta de Krebs” 
 
 Glicose Ác.graxos Aceto- -Hidroxi Aminoác. 
 livres acetato butirato 
 
Normal 4,50 0,5 0,01 0,01 4,5 
 
Jejum 4,50 1,5 1,0 4,0 4,5 
(7 d) 
 
Jejum 4,49 2,0 1,1 6,7 3,1 
(14 d) 
 
Concentração de combustíveis em sangue (mM) 
Produção de Uréia e Jejum 
Durante jejum os AA são a maior fonte de C para manter gliconeogênese (via 
Alanina), com liberação de uréia (N). Conforme o jejum progride o cérebro 
começa a utilizar CC, poupando a Gli do sangue (menos proteína é quebrada, 
menor liberação de uréia) 
Deficiência das enzimas do Ciclo da Uréia 
RESPOSTA METABÓLICA NO 
ESTADO ABSORTIVO E 
NO JEJUM 
 
Rejane Giacomelli Tavares 
Compartimentalização dos processos 
Citosol: 
-Glicólise 
-Via das Pentoses Fosfato 
-Síntese de AG 
Matriz Mitocondrial: 
-Ciclo de Krebs 
-Fosforilação Oxidativa 
-Cadeia de transporte de elétrons 
--oxidação dos AG 
-Formação de corpos cetônicos 
Integração de ambos: 
-gliconeogênese 
- Ciclo da Uréia 
Açúcares= Carboidratos 
Glicose 
Proteínas= Aminoácidos 
Gorduras= TG e AG 
• 
 
Metabolismo Tecidual 
INTEGRAÇÃO 
Especialização 
metabólica dos 
orgãos 
Expressão 
diferencial de 
genes 
Cada orgão desempenha um 
papel particular no 
metabolismo 
& 
Estado Absortivo 
FÍGADO 
MÚSCULO 
CÉREBRO 
ADIPÓCITO 
VLDL 
Glicose Gli6P Glicogênio 
Aminoácidos Piruvato C. Pentoses 
CK Proteína Acetil-CoA 
Ácido Graxo Triacliglicerol 
Piruvato Aminoácidos 
Ácido Graxo 
Gli 
AA 
Quilomícron 
Glicose Gli6P 
Piruvato C. Pentoses 
CK Acetil-CoA 
Ácido Graxo 
TAG 
VLDL Gli 
AA 
Aminoácidos 
Proteína 
Glicose Gli6P Glicogênio 
Piruvato 
Acetil-CoA 
CK 
Glicose Gli6P 
Piruvato 
Acetil-CoA 
CK 
Ácido Graxo 
TAG 
Adaptado de Champe-96 
Estado de Jejum 
FÍGADO 
MÚSCULO 
CÉREBRO 
ADIPÓCITO 
Glicose Gli6P Glicogênio 
CK Acetil-CoA 
Ácido Graxo 
Piruvato 
Gli CK Acetil-CoA 
Aminoácidos 
Proteína 
Gli6P Glicogênio 
Piruvato 
Acetil-CoA CK 
Glicose Gli6P 
Piruvato 
Acetil-CoA CK 
Ácido 
Graxo 
TAG Corpos 
Cetônicos 
AA 
Corpos Cetônicos 
Corpos 
Cetônicos 
Corpos 
Cetônicos 
Glicerol 
 Precursor 
Gliconeogênico 
Adaptado de Champe-96 
Metabolismo energético do fígado na 
desnutrição prolongada 
• Após a depleção dos carboidratos, as proteínas 
tornam-se uma fonte importante de glicose, 
produzida apartir dos aminoácidos pela 
gliconeogênese. 
• Os AG vindos do tecido adiposo vão ser 
tranformados em corpos cetônicos para serem 
enviados para cérebro, coração.. 
• Ciclo de Krebs fica reduzido 
• Jejum prolongado produz excesso de corpos 
cetônicos: extremamente perigoso 
• Quando as reservas se esgotam, inicia-se a 
degradação de proteínas essenciais (perda da 
função cardíaca, hepática e morte)