Metabolismo do Nitrogenio e Ciclo da Ureia

Prévia do material em texto

Metabolismo do nitrogênio
E
Ciclo da Ureia
Aminoácidos 
• Os aminoácidos presentes no organismo podem ter origem exógena
(quando são provenientes da degradação das proteínas ingeridas ou 
de sua ingestão propriamente dita) ou endógena (quando são 
sintetizados pelo organismo)
• Em toda célula há uma mistura de aminoácidos resultantes do 
aproveitamento de proteínas alimentares e da degradação de 
proteínas endógenas, constituindo um pool metabólico
continuamente usado na síntese de novas proteínas necessárias ao 
equilíbrio do organismo.
proteínas exógenas → L-α-aminoácidos ↔ proteínas endógenas
Degradação e síntese de aminoácidos
• A concentração de aminoácidos é mantida constante por meio de 
mecanismos que regulam os processos contínuos de síntese e degradação
das proteínas. 
• Com base nessa ideia, podemos estabelecer o conceito de balanço
nitrogenado (BN)
• O balanço de nitrogênio (BN) é uma relação entre a massa de nitrogênio
ingerido e a massa de nitrogênio excretado em 24 horas.
• A massa de nitrogênio ingerido é proveniente da adoção de uma dieta 
artificial de aminoácidos ou da dieta rotineira
• 100 g de proteína alimentar tem em média 16 g de nitrogênio. 
• A massa de nitrogênio excretado é obtida pela determinação em excretas, urina, 
fezes, suor e lágrimas coletados durante 24 horas.
Observações
• Se houver aumento na concentração da mistura de aminoácidos, 
ocorrerá o estímulo ao catabolismo desses compostos, isto é, o 
nitrogênio ingerido e excretado aumentará
• OU SEJA, dietas hiperproteicas não conduzem a um aumento na síntese de 
proteínas, uma vez que esses compostos não são armazenáveis, mas podem 
levar ao aumento da massa corpórea.
• Se na dieta alimentar houver falta de um aminoácido essencial, o 
organismo estimulará o catabolismo proteico e o BN será negativo, 
indicando que o indivíduo produz menos proteínas do que degrada
• Os aminoácidos que não são usados de imediato na síntese proteica 
não podem ser armazenados como a glicose e os lipídios, devendo ser 
degradados , o que envolve inicialmente:
• Separação do grupo amino da cadeia remanescente por meio de 
reações de transaminação e desaminação
• O grupo amino é convertido em produtos de excreção (uréia) ou em 
produtos especiais (nucleotídeos, hormônios, aminas, etc)
• As cadeias carbônicas resultantes constituem -cetoácidos, 
intermediários da glicólise e ciclo de Krebs
Transaminação
• A transaminação é uma reação
reversível entre um aminoácido
e um cetoácido, na qual o grupo 
amino é transferido para o 
cetoácido, de modo que, no fim 
da reação, o primeiro terá 
passado a cetoácido e o 
segundo, a aminoácido.
aminoácido1 + cetoácido2 ↔ cetoácido1 + aminoácido2
Desaminação
• A degradação dos aminoácidos
compreende a remoção do grupo 
amino e a oxidação da cadeia 
carbônica remanescente. 
• Por desaminação, o grupo amino 
origina a amônia, que na maior parte 
é convertida em ureia no fígado. 
• As cadeias carbônicas são
transformadas em compostos comuns 
ao metabolismo de carboidratos e 
lipídeos. 
• Formada dos grupos NH2 dos 
aminoácidos, a ureia constitui, no 
homem, o produto final do 
metabolismo do nitrogênio
• No homem, o principal processo de 
desaminação é catalisado pelo 
glutamato desidrogenase, enzima 
presente na mitocôndria do 
hepatócito e responsável por catalisar 
a transferência de hidrogênios do 
glutamato para o NAD+ e pela 
formação intermediária de um 
iminoácido, cuja hidrólise produz α-
cetoglutarato e libera NH3 
• Este, em pH fisiológico, origina o íon
NH4 +, estabelecendo o equilíbrio: 
NH3 + H+ ↔ NH4 +.
Destino metabólico do esqueleto carbônico 
dos AA
Destino dos aminoácidos
Em mamífero, os aminoácidos sofrem o processo oxidativo em três diferentes 
circunstâncias metabólicas:
1. Durante a síntese e degradação normal das proteínas, que recebe o nome
de turnover de proteínas, alguns aminoácidos obtidos pela degradação são
utilizados para a síntese de novas proteínas.
2. Quando a dieta é rica em proteínas, e a ingestão excede as necessidades
do corpo para a síntese de suas próprias proteínas (após um churrasco, por
exemplo), tal excesso é degradado, visto que os aminoácidos não podem
ser estocados.
3. Durante o jejum ou em doenças como a diabetes melito, quando os
carboidratos já não estão mais disponíveis ou não podem ser utilizados, as
proteínas celulares são utilizadas como combustível.
Destino dos aminoácidos
• Em todas essas condições metabólicas, os aminoácidos perdem seus 
grupamentos amino para formar alfa-cetoácidos
• Os “esqueletos de carbonos”, ou seja, a cadeia carbônica dos aminoácidos, 
formam os α-cetoácidos.
• Os alfa-cetoácidos podem ser degradados a CO2 e H2O ou, com maior 
frequência, podem fornecer esqueletos com três ou quatro unidades de 
carbono que serão convertidos em moléculas de glicose, combustível 
necessário ao cérebro, músculo e outros tecidos.
• Todos os aminoácidos contêm grupamento amino; logo, seu processo de 
degradação inclui uma etapa chave, na qual o grupamento amino é 
separado do esqueleto de carbonos e desviado para vias específicas de 
utilização de aminoácidos
Destino do esqueleto carbônico
• Os aminoácidos, quando desaminados, produzem α- cetoácidos que, 
diretamente ou através de reações adicionais, rendem componentes 
do ciclo de Krebs. 
• Os aminoácidos podem ser agrupados em duas classes: 
glicogênicos e cetogênicos.
• AMINOÁCIDOS denominados GLICOGÊNICOS (poderão formar 
glicose) são metabolizados em piruvato, 3-fosfoglicerato, α-
cetoglutarato, oxaloacetato, fumarato ou succinil-Co
• AMINOÁCIDOS CETOGÊNICOS (que podem formar corpos cetônicos) 
produzem acetil-CoA ou acetoacetato.
Transferência do grupamento NH3+
• Glutamato e glutamina têm um papel crítico no metabolismo do nitrogênio. A 
maioria dos grupamentos NH3 dos aminoácidos é transferida para o alfa-
cetoglutarato, formando o íon glutamato. 
• O íon glutamato é então transportado para a mitocôndria, onde o 
grupamento amino é removido para formar o íon amônio (NH4+).
• O excesso de amônia gerado em outros tecidos é convertido em grupamento 
amida da glutamina, a qual passa para o citosol dos hepatócitos e desse 
para a mitocôndria do hepatócito.
• Na maioria dos tecidos, glutamina ou glutamato ou ambos estão presentes 
em concentrações maiores do que qualquer outro aminoácido.
• No músculo, o excesso de grupamentos amino gerado é transferido para o 
piruvato, formando alanina, uma outra molécula importante para o transporte 
de grupamentos amino para o fígado. 
• A transferência de grupamentos amino é catalisada por enzimas 
denominadas aminotransferases ou transaminases.
Transaminação
• Nos hepatócitos, o glutamato é transportado do citosol para as 
mitocôndrias, onde sofre uma desaminação oxidativa (retirada do 
grupamento amônia com perda de hidrogênios), catalisada pela 
ENZIMA L-GLUTAMATO DESIDROGENASE. Em mamíferos, essa 
enzima pode utilizar tanto NAD+ como NADP+ como aceptor de 
equivalentes redutores.
Resumindo...
• A amônia é extremamente tóxica para o organismo e, portanto, deve 
ser eliminada.
• A amônia, apesar de solúvel em meio aquoso, por ser tóxica para o 
organismo, não pode ser transportada livremente pelo sangue.
• Para ter sua toxicidade reduzida, o grupamento NH3 dos aminoácidos 
é transportado associado ao α-cetoglutarato, formando o glutamato. 
Essa etapa é catalisada por enzimas denominadas transaminases.
• O excesso de íons amônio é associado ao íon glutamato, formando o 
aminoácido glutamina pela ação da enzima glutamino sintetase.
Passos do ciclo da ureia
1- O primeiropasso é a formação de carbamoilfosfato, uma forma ativada de azoto, através da 
carbamoilfosfato-sintetase
2- O grupo carbamoil do carbamoilfosfato é então transferido para a ornitina, produzindo citrulina pela 
ornitina-transcarbamoilase. Estas duas primeiras reações ocorrem na mitocôndria e a ornitina
entra nesta organela por meio de um transportador específico. A citrulina produzida é exportada 
para o citosol, onde o ciclo é continuado.
3- O grupo ureído da citrulina é condensado com um grupo amino do aspartato através da
argininosuccinato sintetase, fornecendo o segundo átomo de nitrogênio da ureia.
4- A enzima arginino succinase liase elimina a arginina ligada ao esqueleto do aspartato, que forma
fumarato (que segue outras vias para formar oxaloacetato). A arginina liberada é o precursor da ureia.
5- A arginina é então hidrolisada na última etapa do ciclo catalisada pela arginase, produzindo ureia
regenerando a ornitina, que retorna para a mitocôndria, dando continuidade ao ciclo.
Equações 
Passos do ciclo da ureia