Guia de Estudos da Unidade 4 Bioquímica Humana

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Bioquímica Humana
UNIDADE 4
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Palavras do Professor
Olá, querido (a) estudante! Como vai você?
Chegamos à unidade IV da disciplina de Bioquímica Humana Aplicada à Nutrição. Até o presente momento, 
você já estudou quatro classes das principais biomoléculas que estão envolvidas em importantes processos 
metabólicos em nosso organismo: proteínas, carboidratos, lipídeos e vitaminas.
Na segunda unidade você aprendeu sobre a importância das vitaminas e dos lipídeos em nossa dieta. 
Destacamos a função de cofator enzimático das vitaminas em inúmeras reações catalisadas por enzimas, 
porém alguns representantes desses compostos orgânicos podem apresentar função antioxidante. Em 
relação aos lipídeos, sobressaem três atividades: armazenamento (triacilgliceróis), constituinte das 
membranas biológicas (fosfolipídeos e colesterol) e sinalizadores celulares (hormônios esteroides).
Na terceira unidade você estudou as principais vias metabólicas dos carboidratos e como suas reações 
catabólicas fornecem a energia para a manutenção da vida, todavia, a partir de agora você vai entender 
como é sintetizado primeiramente a molécula de ATP.
 
orientações da disciPlina
Na presente unidade vamos continuar com a discussão do metabolismo energético, entretanto iremos, de 
fato, detalhar a produção de energia em nosso organismo através da biossíntese de ATP.
Caro (a) aluno (a), para isso você irá conhecerá duas importantes rotas metabólicas: o ciclo de Krebs e a 
Fosforilação Oxidativa. Além disso, vamos discutir e ampliar os conhecimentos sobre o metabolismo de 
aminoácidos. 
Neste guia de estudos vamos abordar especificamente os seguintes conteúdos:
•	 Ciclo de Krebs;
•	 Cadeia Transportadora de elétrons e Fosforilação Oxidativa;
•	 Digestão de proteínas na dieta; 
•	 Transporte de aminoácidos; 
•	 Catabolismo de aminoácidos; 
•	 Ciclo da uréia; 
•	 Defeitos metabólicos; 
•	 Ciclo de jejum e alimentado;
•	 Efeitos da insulina e do glucagon. 
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Antes de continuar a leitura, é necessário que você leia a unidade 4 do livro texto que fala sobre balanço 
nitrogenado, catabolismo e anabolismo de aminoácidos, só então retorne para o guia. Ressaltamos que 
qualquer dúvida pode ser esclarecida com os tutores. Além disso, acesse o a Biblioteca Virtual e consulte 
os materiais disponíveis. 
Bons estudos!
 
ciclo de KreBs
O ciclo de Krebs que é uma via intermediária entre a glicólise e a cadeia transportadora de elétrons (CTE). 
Ele também pode ser chamado de ciclo do ácido cítrico ou ainda por ciclo dos ácidos tricarboxílicos.
 
Guarde essa ideia!
Não esqueça que antes do início do ciclo de Krebs propriamente dito, Piruvato é 
convertido irreversivelmente a acetil-CoA, etapa catalisada pelo complexo enzimático 
piruvato desidrogenase. O acetil-CoA é o substrato que alimenta o ciclo, visto que a 
primeira reação do ciclo do ácido cítrico se inicia pela reação do acetil-CoA com o 
oxaloacetato.
Agora, observe atentamente o esquema a seguir que descreve todas as etapas desse ciclo.
 
Figura 1
Fonte: http://sereduc.com/uS4dx1
	
  
http://sereduc.com/uS4dx1
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Para facilitar o seu entendimento, sequenciamos em tópicos algumas características importantes do ciclo 
de Krebs:
•	 Composto por oitos etapas enzimáticas;
•	 Ocorre na matriz mitocondrial; 
•	 Através dessa via ocorre a síntese de moléculas intermediárias (NADH e FADH2) que transferem 
energia para a produção de grandes quantidades de ATP. Por volta no ciclo (ou por cada acetil-
CoA oxidado) são produzidos: 
•	 3 NADH – Na CTE leva a formação de 7.5 ATPs 
•	 1 FADH2 – Na CTE fornecerá 1.5 ATPs 
•	 1 GTP – equivale a 1 ATP 
•	 10 ATPs são formados por cada molécula de acetil-CoA que é oxidada. 
•	 Ocorre a liberação de duas moléculas de CO2;
•	 É uma via anfibólica, pois alguns intermediários estão envolvidos em rotas anabólicas 
(biossintéticas) enquanto que outros são catabolizados para gerar energia, propriamente dita; 
•	 É uma via aeróbica, já que tem que haver a presença do oxigênio para capturar os elétrons na 
CTE. Lembrando que a participação do oxigênio é na cadeia respiratória e não diretamente no 
ciclo de Krebs, entretanto elas são sistemas acoplados, de modo que o correto funcionamento 
de uma estra atrelado ao aprimorado funcionamento da outra; 
•	 O ciclo de Krebs não tem apenas função no metabolismo energético (produção de ATP), 
mas estando diretamente ligado à produção de intermediários de outras biomoléculas. Por 
exemplo, o α-cetoglutarato e oxalacetato são precursores de alguns aminoácidos. Mas uma 
vez evidenciando que o ciclo tem características tanto anabólicas quanto catabólicas.
cadeia transPortadora de elÉtrons (cte) e fosforilaçÃo oXidativa 
Você algum dia se questionou como que nós conseguimos produzir energia para podermos correr, brincar, 
respirar ou até mesmo para ler esse material? 
Como já discutimos, tudo começa no processo de Nutrição. Retiramos a energia do meio através da nossa 
alimentação, em que moléculas maiores são degradadas em compostos menores que serão absorvidos 
pelas células para serem metabolizados para gerar energia no nosso organismo. 
Contudo o que foi estudo até o presente momento, prezado (a) estudante, podemos concluir que a 
obtenção da molécula de ATP é uma etapa final no catabolismo de macronutrientes, já que a energia livre, 
proveniente da hidrolise da ligação fosfato presente no ATP, impulsionará as reações de anabólicas.
Então, nada mais do que justo, estudar prontamente a produção de ATP, não é verdade?
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Mas, antes de aprofundarmos o conhecimento sobre essa parte da bioenergética gostaria que você 
refletisse nas seguintes indagações: 
•	 Como as células sintetizam ATP? 
•	 Melhor dizendo, como que dentro da célula o ADP reage com o fosfato inorgânico para formar 
o ATP? 
•	 Esse processo é eficiente, porém podem existir falhas durante sua execução? 
•	 O que a glicose e outros nutrientes têm haver com geração de ATP? 
Para você responder estas perguntas, você terá de compreender a Cadeia Transportadora de Elétrons e 
Fosforilação Oxidativa.
Então, vamos lá!
cadeia transPortadora de elÉtrons 
Os elétrons são estruturas subatômicas ricas em energia. A energia elétrica que utilizamos nos 
eletrodomésticos nada mais é do que uma corrente de elétrons. Na bioquímica, quando falamos de 
transformação de energia, podemos associar com a transferência de elétrons entre compostos químicos. 
A geração de energia em nosso metabolismo se baseia na passagem de elétrons de uma substância 
para outra. Quimicamente esse processo de transferência de elétrons entre moléculas é conhecido como 
reações de oxirredução.
No catabolismo as moléculas são quebradas (o tamanho molecular é diminuído), logo há uma diminuição 
do numero de elétrons, então elas sofrem um processo de oxidação. Entretanto na síntese (anabolismo) 
de novos compostos (aumento de tamanho molecular) se observa o ganho de elétrons para formar as 
ligações químicas, nesse caso dizemos que houve uma redução. 
 
visite a PáGina
Acesse o link para saber os conceitos que norteiam as reações de oxidação e de 
redução.
A Cadeia Transportadora de Elétrons (CTE) é um conjunto de complexos enzimáticos que à medida que 
os elétrons trafegam entre eles, liberam energia que é direcionada para produção de ATP (fosforilação 
oxidativa). 
Agora, você conhecerá as características da Cadeia Transportadora de Elétrons - CTE:
Localizada na Membrana Mitocondrial Interna. As mitocôndrias são organelas responsáveis pela 
respiração celular e produção de energia. Para saber mais sobre as mitocôndrias, acesse o link a seguir:
http://sereduc.com/fRDwN3
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visite a PáGina
Acesse o seguinte link. 
É composto por quatro complexos enzimáticos (I, II, III e IV) e dois carreadores de elétrons: coenzima Q e o 
citocromo C. Observe na figura a seguir que a coenzima Q (CoQ) conecta os complexos I e II ao complexo 
III, já o citocromo C transfere os elétrons do complexo III ao complexo IV. 
 
 
Figura 2
Fonte: http://sereduc.com/rpsPk8•	 É o ponto de convergência de diferentes vias metabólicas. Isso quer dizer que os elétrons dos 
metabólitos de vias distintas são direcionados para a CTE;
 
•	 A produção de ATP está vinculada diretamente à cadeia transportadora de elétrons, e como os 
complexos estão localizados a membrana mitocondrial interna, então só existirá síntese de ATP em 
células que possui mitocôndrias;
 
•	 O final de sucessivas transferências eletrônicas entre complexos e os carreadores, os elétrons se 
ligam com oxigênio e com prótons (H+) formando água; 
•	 No complexo IV destaca-se a participação do oxigênio, sendo este o aceptor final dos elétrons oriundos 
dos substratos energéticos. Como existe a participação do oxigênio, esse processo é conhecido 
também como respiração celular;
	
  
http://sereduc.com/mI0hxX
http://sereduc.com/rpsPk8
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•	 A entrada dos elétrons na CTE ocorre por duas coenzimas reduzidas: 
•	 NADH (Nicotinamida de dinucleotídeo) - É oxidado (perde elétrons) no complexo I, se 
transformando em NAD+. 
•	 FADH2 (Flavina adeninadinucleotídeo) – É oxidado no complexo II se modificando para FAD. 
Caro (a) estudante não esqueça onde as coenzimas reduzidas NADH e FADH2 foram obtidas! Moléculas 
energéticas oriundas do catabolismo das biomoléculas como NADH e FADH2 são bons doadores de 
elétrons, enquanto que o oxigênio é um excelente receptor de elétrons. Isso é a combinação ideal que 
favorece a transferência de elétrons pelos complexos. 
 
veja o vídeo!
Assista ao vídeo com duração de três minutos e cinquenta segundos que descreve a 
transferência de elétrons.
fosforilaçÃo oXidativa 
Querido (a) estudante, volte à ilustração anterior (figura 2) e identifique na membrana mitocondrial interna, 
após o complexo IV, um complexo proteico denominado de ATP- sintase. Esse conjunto enzimático é 
comumente designado de complexo V, estando envolvida diretamente com a produção de ATP.
Ainda não respondemos como que, de fato, se produz o ATP. O que podemos afirmar é que moléculas 
ricas em energia (originadas do catabolismo) transferem seus elétrons para as enzimas da cadeia 
transportadoras de elétrons...
Você já deve ter percebido que o fluxo de elétrons pelos quatro complexos não está diretamente relacionado 
com a produção de ATP, visto que a produção só ocorrerá na ATP sintase (complexo V). 
Porém, novamente retorne a imagem anterior (figura 2) e note que na passagem dos elétrons pelos 
complexos I, III e IV existe uma liberação de prótons (H+) no espaço intermembranar. 
Você conseguiu identificar? Vamos analisar?
 
analisando
Esse mecanismo é que produz um gradiente de prótons (H+), isto é, uma diferença da concentração de 
íons H+ entre a matriz mitocondrial e o espaço intermembranar, que representa a sinalização para o 
funcionamento da proteína ATP sintase. Como é gerado o gradiente de H+, naturalmente um mecanismo 
é solicitado para diminuir o gradiente elétrico. 
https://www.youtube.com/watch?v=md6JdC98dTU
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Então, os prótons regressam para dentro da matriz mitocondrial através de um canal disponível na ATP- 
sintase e simultaneamente o ADP reage com o Pi (fosfato inorgânico) para obter o ATP. Ou seja, ao passo 
que o gradiente de prótons é desfeito (retorno dos H+ à matriz), as moléculas de ATP são sintetizadas. 
Esse mecanismo de síntese de ATP é conhecido como hipótese quimiosmótica ou hipótese de Mitchell.
veja o vídeo!
Para facilitar o entendimento do funcionamento da ATP- sintase, assista ao vídeo com 
duração de três minutos e quarenta e cinco segundos. Disponível no seguinte link.
diGestÃo de Proteínas 
Você se lembra que na unidade 1 estudamos as proteínas no que se refere à composição química e 
características estruturais?
Pois bem, a partir de agora iniciaremos o estudo do metabolismo das proteínas e aminoácidos desde sua 
ingestão até a síntese dos aminoácidos não essenciais. Embora esse tópico esteja disponível em seu 
livro-texto na unidade 3, você irá estudá-lo no presente guia, visto que seria um conteúdo muito extensão 
para ser discutido na unidade 1.
Antes de falar do metabolismo de proteínas propriamente dito, é importante que você relembre alguns 
conceitos básicos observados na primeira unidade. 
Você está lembrado da definição de proteínas, bem como os níveis de organização? 
Qual a diferença de aminoácidos essenciais e não essenciais? 
O que é a desnaturação proteica?
Para que você aproveite e absorva melhor as informações a seguir, é interessante que você tenha em 
mente as respondas às perguntas anteriormente descritas. Caso haja alguma dúvida, leia o guia 1 e/ou 
o livro texto.
Vamos continuar então a leitura deste guia!
Você já deve ter escutado que a carne de boi é uma excelente fonte de proteína, porém você, em algum 
momento, pensou como que essas proteínas são integradas em nosso metabolismo? 
Outra pergunta: as proteínas em nosso corpo têm prazo de validade ou uma vez sintetizadas duram para 
sempre?
https://www.youtube.com/watch?v=JdjCzhAS2N8
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Vamos a resposta: a digestão das proteínas da alimentação, bem como a degradação de proteínas dentro 
da célula é uma fonte de aminoácidos para o metabolismo celular. Dependendo da demanda as proteínas 
podem ser degradadas e, se necessário, podem ser sintetizadas novamente. Portanto, a digestão proteica 
ou o reaproveitamento de aminoácidos é o mecanismo utilizado para a síntese de novas proteínas assim 
como de outros compostos nitrogenados (bases nitrogenadas presentes no DNA). Não esqueça que os 
aminoácidos são compostos que têm um grupamento amina (NH3).
As proteínas oriundas da dieta são hidrolisadas na digestão graças à atuação de enzimas. Lembre-se que 
hidrólise representa quebra das proteínas liberando os aminoácidos que a formaram. É importante que 
você saiba as enzimas envolvidas no processo digestivo sofrem ação do pH ambiente.
Por exemplo, o pH ácido presente no estômago é o ambiente ideal atividade catalítica da pepsina além de 
favorecer o processo de desnaturação das proteínas.
Como citamos no parágrafo anterior, para promover a digestão das proteínas participam um conjunto de 
enzimas digestivas. Já mencionamos a pepsina no estômago, porém existem as enzimas pancreáticas 
como a tripsina, quimotripsina, elastase e as carboxipeptidases. Ainda colaboram na digestão proteica as 
endopeptidases, aminopeptidases e as dipeptidases, estão ancoradas nas microvilosidades da membrana 
dos enterócitos.
As enzimas digestivas podem ser classificadas em dois grupos de acordo com o mecanismo de quebra das 
ligações peptídicas:
•	 Endopeptidases: São enzimas que quebram as ligações peptídicas em regiões internas da 
cadeia peptídica. Como exemplos desse grupo, temos a pepsina, tripsina, quimotripsina e a 
elastase;
•	 Exopeptidases: Diferentemente das endopeptidases, as enzimas desse grupo hidrolisam as 
ligações peptídicas em porções terminais, de modo que permite a liberação dos aminoácidos. 
Compõe esse grupo as carboxipeptidases, aminopeptidases, e as dipeptidases. 
Uma informação importante, que não foi comentada quando estudamos as enzimas, é que quando 
uma enzima atua em uma região extracelular (trato gastrointestinal), ela é sintetizada de forma de um 
precursor inativo o qual é designado de zimogênio. No caso, algumas enzimas digestivas são sintetizadas 
e armazenadas na forma de zimogênio. A tripsina, por exemplo, é a forma ativa do seu precursor imediato 
o tripsinogênio que é não apresenta atividade catalítica. Outro bom exemplo é a pepsina que é secretada 
pelo estômago na forma de pepsinogênio, porém o pH ácido do estômago permite a ativação do zimogênio 
produzindo a pepsina.
Portanto, a atuação das enzimas digestivas permite a quebra das proteínas da dieta em peptídeos 
(endopeptidases) e em aminoácidos (exopeptidases). Podemos fazer o seguinte resumo:
•	 As enzimas do estômago, principalmente a pepsina, atuam sobre as proteínas liberando 
polipeptídeos; 
•	 As enzimas proteolíticas do pâncreas (tripsina, quimotripsina, elastase, carboxipeptidases)atuam sobre os polipeptídeos, provenientes do estômago, liberando aminoácidos livres (40%) 
e pequenos peptídeos (60%); 
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•	 As enzimas localizadas nas membranas das células que compõe a borda em escova, 
(endopeptidases, aminopeptidases e dipeptidadese) agem nos pequenos peptídeos 
hidrolisando-os a aminoácidos livres ou a di e tripeptídeos. 
Caro (a) aluno (a), a absorção das proteínas pode ocorrer na forma de aminoácidos ou de pequenos 
peptídeos (di e tripeptídeos). É importante destacar que essa absorção ocorre nos enterócitos, que são 
células do tecido do intestino delgado que apresentam microvilosidades. 
visite a PáGina
Acesse o link para saber sobre a função das microvilosidades.
Figura 3: http://images.slideplayer.com.br/1/52282/slides/slide_18.jpg
transPorte de aMinoácidos 
Como você pode observar na ilustração anterior, os transportes dos aminoácidos do lúmen do intestino até 
a corrente sanguínea (veia porta) correspondem aos processos de absorção dos aminoácidos e pequenos 
peptídeos. Os mecanismos de absorção podem ser:
•	 Difusão simples;
•	 Difusão facilitada; 
	
  
http://www.ufrgs.br/biologiacelularatlas/memb2.htm
http://images.slideplayer.com.br/1/52282/slides/slide_18.jpg
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•	 Transporte ativo associado à cotransporte; 
•	 Em algumas situações pode ocorrer a pinocitose. 
 
visite a PáGina
Acesse o seguinte link e relembre os principais mecanismos de transporte.
turnover das Proteínas 
A renovação proteica também se disponibiliza como uma reserva de aminoácidos que podem ser integrados 
ao metabolismo tanto na síntese de novas proteínas como de outros compostos que necessitem do 
nitrogênio. A renovação é comumente é conhecida também como turnover de proteínas. Esse processo 
nada mais é do que a degradação e ressíntese de proteínas. O turnover de proteínas pode ocorrer pelos 
seguintes fatores:
•	 Sinalização de vias metabólicas; 
•	 Eliminação de proteínas defeituosas (dobramentos inadequados); 
•	 Fornecimento de aminoácidos às células em estados não alimentados. 
O tempo de meio-vida das proteínas varia de proteína a proteína. Por exemplo, a hemoglobina tem um prazo 
de validade ligado diretamente à vida útil das hemácias que é de 120 dias. Já a ornitina descaboxilase 
tem meia-vida de 11 minutos.
cataBolisMo dos aMinoácidos
Você acabou de compreender como os aminoácidos são disponibilizados após dois processos proteolíticos: 
Um exógeno (dieta) e outro endógeno (turnover). Antes de continuar a leitura responda o seguinte 
questionamento: qual é o destino dos aminoácidos disponibilizados na digestão ou da renovação de 
proteínas?
Uma resposta possível seria: “eles serão destinados à síntese de novas proteínas e compostos 
nitrogenados”. Se você respondeu exatamente ou algo parecido, você está de parabéns! Agora imagine 
que você fez uma dieta rica em proteínas. 
Você saberia informar se todos os aminoácidos ingeridos são convertidos em proteínas e derivados 
nitrogenados?
Nem todos os aminoácidos ingeridos no exemplo acima são requeridos para a biossíntese de outras 
moléculas, entretanto não são descartados, ao invés disso, eles são direcionados para outras vias 
metabólicas importantes. Nesse processo de aproveitamento dos aminoácidos, prontamente a amina é 
segregada do aminoácido de a cadeia carbônica pode ser metabolizada à glicose, aos intermediários do 
ciclo de Krebs ou ainda à acetil-CoA.
http://sereduc.com/RW0Kmw
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Complementando a informação do parágrafo anterior, é interessante destacar que o catabolismo de 
aminoácidos ocorre principalmente no fígado, todavia, o esqueleto carbônico não é oxidado completamente 
a CO2 nesse órgão, visto que além de não apresentar uma oferta de oxigênio, o fígado também não 
necessitaria de todo ATP produzido.
Então, os aminoácidos são parcialmente oxidados a substratos para a gliconeogênese ou para a 
cetogênese. Isto quer dizer que, as cadeias carbônicas são oxidadas completamente em outras regiões 
do corpo.
Em relação a tais produtos que podem ser formados, os aminoácidos podem ser classificados em:
•	 Glicogênicos – O catabolismo da maioria dos aminoácidos pode gerar intermediários da 
glicólise ou do ciclo de Krebs. No fígado, em estado de jejum, os aminoácidos denominados 
de Glicogênicos podem produzir a glicose e manter a glicemia sanguínea – gliconeogênese;
•	 Cetogênicos – O catabolismo desses aminoácidos não produz intermediários da via glicolítica 
ou do ciclo de Krebs. No caso desses aminoácidos, os produtos obtidos na sua degradação 
são o acetoacetato (corpo cetônico) e o acetil-CoA, que não são moléculas de entrada na 
gliconeogênese. 
Alguns aminoácidos podem gerar tanto intermediário da glicólise ou do ciclo de Krebs quanto acetil-CoA 
ou acetato, logo são classificados pelas duas terminologias acima. 
OBS: É recomendável que você leia novamente sobre gliconeogênese (disponível no livro texto na unidade 
3) e sobre corpos cetônicos (disponível no livro texto na unidade 3)
Os aminoácidos são degradados no fígado, porém nos músculos também se observa o catabolismo dos 
aminoácidos de cadeia ramificada (Leucina, Isoleucina e Valina).
Você deve prestar bastante atenção em outra observação no que se refere ao metabolismo de aminoácidos. 
Assim ocorre com os carboidratos e os ácidos graxos, a degradação de aminoácidos produz energia livre. 
Inclusive, as células que revestem o intestino utilizam como fonte de energia os aminoácidos oriundos da 
alimentação e não a glicose disponível no sangue.
Antes de aprofundar no catabolismo dos aminoácidos é necessário conhecer os aminoácidos que compõe 
nossas proteínas.
Você está preparado? 
Então vamos lá!
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visite a PáGina
Na unidade 1 você aprendeu que os aminoácidos podem ser classificados também 
como essenciais e não essenciais. Porém, até o momento não descrevemos qual o 
grupo que cada um dos vinte aminoácidos integra. Então é imprescindível que você 
acesse o seguinte link, para conhecer os nomes de cada um e sua classificação:
Você acabou de ler no site disponível no link anterior que existem alguns aminoácidos que são classificados 
como condicionalmente essenciais, ou seja, em situações de doenças ou fases do ciclo da vida que 
necessite de uma demanda nutricional elevada, como por exemplo, nos recém-nascidos prematuros e 
lactentes, é necessária sua ingestão através da dieta.
Como você acabou de conhecer os aminoácidos, vamos então identificar em quais intermediários os 
aminoácidos são convertidos para que possam ser classificados como glicogênico, cetogênicos ou ainda 
misto
Através da reação de transaminação, os aminoácidos alanina, aspartato e o glutamato são convertidos 
em piruvato, oxalacetato e α-cetoglutarato respectivamente. Não esqueça que o piruvato é um substrato 
da via glicolítica enquanto que o oxalacetato e o α-cetoglutarato são intermediários do ciclo de Krebs: 
•	 A asparagina sofre também uma desaminação liberando aspartato que posteriormente, como 
você acabou de ler, é transformado em oxalacetato; 
•	 A glutamina é desaminada à glutamato que em seguida é transformado em α-cetoglutarato;
•	 A serina é convertida em piruvato; 
•	 A prolina, arginina e histidina são transformadas também em glutamato o qual é catabolizado 
em α-cetoglutarato. Observe que o aminoácido glutamato é formado pela degradação de outros 
quatro aminoácidos: Glutamina, prolina, arginina e histidina. O conjunto desses aminoácidos 
representa cerca de 25% dos aminoácidos da dieta. Isto quer dizer que, o catabolismo da 
família do glutamato corresponde a uma acentuada contribuição para a obtenção de energia 
em nosso metabolismo; 
•	 A cisteína é um aminoácido que possui um grupo sulfidrila (-SH) em sua estrutura química o 
qual é liberado juntamente com amônia formando o piruvato;
•	 A treonina é considerada um aminoácido tanto glicogênico quanto cetogê-nico, uma vez que, 
produz acetil-CoA e a glicina (aminoácido glicogênico); 
•	 Em relação aos aminoácidos de cadeia ramificada, a valina é catabolizada a succinil-CoA(intermediário do ciclo de Krebs); a isoleucina é transformada em succinil-CoA e acetil-CoA, 
ou seja, a isoleucina é glicogênica e cetogênica; E a leucina é catabolizada em acetil-CoA e 
acetoacetato (corpo cetônico), logo sendo classificada como um aminoácido cetônico; 
•	 Assim como a leucina, a lisina é um aminoácido puramente cetogênico, pois se degrada em 
acetil-CoA e em acetoacetato;
•	 A metionina é um aminoácido glicogênico, produzindo em seu catabolismo a succinil-CoA; 
http://sereduc.com/OK3aPH
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•	 A fenilalanina, a tirosina e o triptofano são aminoácidos classificados como aromáticos, pois 
possuem em sua estrutura o “anel benzênico”. São classificados como glico e cetogênicos, 
pois originam de seu catabolismo o acetoacetato bem como a alanina e o fumarato. Como 
você acabou de ler, a alanina é um aminoácido glicogênico que libera o piruvato enquanto que 
o fumarato é um intermediário do ciclo dos ácidos tricarboxílicos, que pode ser convertido no 
ciclo em oxalacetato, dessa forma entrando na gliconeogênese.
Observe a tabela abaixo que os aminoácidos foram classificados tanto quando à capacidade do organismo 
de sintetizá-los quanto aos intermediários produzidos no seu catabolismo. 
Quadro 1 – Imagem adaptada pelo (a) professor (a)
Fonte: http://biomenu.zip.net/images/Slide1.JPG
Figura 4 – Imagem adaptada pelo (a) professor
Fonte: http://html.rincondelvago.com/0006398713.jpg
	
  
	
  
http://biomenu.zip.net/images/Slide1.JPG
http://html.rincondelvago.com/0006398713.jpg
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ciclo da urÉia
Você acabou de entender como a estrutura carbônica dos aminoácidos é direcionada para a produção 
dos intermediários sintéticos da gliconeogênese ou da cetogênese. Mas, você deve estar lembrado que 
os aminoácidos possuem uma amina em sua estrutura que não compõe a cadeia de carbonos. Então 
como que vamos liberar o excesso de nitrogênio, visto que normalmente ingerimos em nossa dieta uma 
acentuada quantidade de proteínas?
Uma parcela pode ser utilizada para a biossíntese de moléculas nitrogenadas, mas o restante das aminas 
que serão ingeridas durante a alimentação o que fazemos com elas?
Infelizmente, os compostos nitrogenados não apresentam significância energética, o que é bem diferente 
dos compostos com esqueletos carbônicos, que podem ser oxidados completamente a CO2 produzindo 
o ATP. Além disso, o excesso das biomoléculas energéticas é estocado na forma de glicogênio e ou de 
triglicerídeos, a partir do anabolismo do acetil-CoA. Deste modo, você deve compreender o processo de 
excreção do nitrogênio do nosso organismo.
Para que a oxidação dos aminoácidos ocorra é imprescindível que os mesmos sofram uma reação de 
desaminação. Em outras palavras, é necessário que amina seja separada da cadeia carbônica. Alguns 
aminoácidos quando degradados liberam a amina em forma de amônia (NH3), porém sabe-se que níveis 
elevados de amônia causam uma neurotoxicidade (hiperamonemia). Portanto, a excreção do nitrogênio 
mediante a produção de amônia não é uma via interessante!
Todavia, aproximadamente 80% do nitrogênio em excesso no organismo é eliminado na forma de uréia, 
que é menos tóxica. A produção de ureia ocorre no fígado, procedimento conhecido como o ciclo da uréia. 
A uréia é então formada no fígado e em seguinte entra na circulação sanguínea e nos rins é excretada na 
forma de urina.
Figura 5 – Imagem adaptada pelo (a) professor (a)
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ureia#mediaviewer/File:Urea.png
Observe no esquema a seguir que, antes de ocorrer a desaminação propriamente dita, existe uma etapa, 
que mediada pelas enzimas transaminases, que faz a transferência da amina de um aminoácido a ser 
catabolizado para um aceptor, geralmente é o α-cetoglutarato, produzindo o glutamato.
	
  
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ureia#mediaviewer/File:Urea.png
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Figura 6 – Imagem adaptada pelo (a) professor
Fonte: http://sereduc.com/BMrAiJ
Pelo fato do α-cetoglutarato ser o principal aceptor de aminas, faz com que o glutamato tenha a maior 
concentração celular entre todos os aminoácidos. Nas imagens a seguir podemos observar a alanina é 
convertida em piruvato (α-cetoácido), pela ação da alanina-aminotransferase, transferindo a sua amina 
para outro α-cetoácido, o α-cetoglutarato. Já a enzima aspartato-aminotransferase catalisa a reação em 
que o aspartato é transformado em oxalacetato quando ele transfere sua amina para o α-cetoglutarato, 
dessa maneira forma-se o glutamato.
 
Figura 7 – Imagem adaptada pelo (a) professor
Fonte: http://sereduc.com/N8lQuv
A desaminação ocorrer quando a enzima glutamato desidrogenase restaura o α-cetoglutarato e ocorre a 
liberação da amônia (NH3) na sua forma protonada, o amônio (NH4+). Você pode observar no esquema 
abaixo que essa reação pode ser reversível, ou seja, a glutamato desidrogenase pode capturar e incorporar 
	
  
	
  
http://sereduc.com/BMrAiJ
http://sereduc.com/N8lQuv
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no α-cetoglutarato o NH4+ para formar o glutamato. O sentido da reação irá depender da concentração 
do α-cetoglutarato e do glutamato.
É importante destacar que essa reação é a principal via para fornecer a amônia para o ciclo da uréia.
 
Figura 8 
Fonte:Imagem adaptada pelo (a) professor (a)
Você já sabe que o ciclo da uréia ocorre no fígado, porém faça uma reflexão sobre a seguinte pergunta? 
Como foi que a amônia chegou ao fígado para se transformar em ureia?
Existem duas maneiras de carrear essa amônia para o fígado. A primeira ocorre na maioria dos tecidos, 
em que o glutamato é convertido à glutamina pela ação da glutamina sintetase. Quando o glutamato 
chega ao fígado é transformado em α-cetoglutarato liberando a amônia para o ciclo da uréia.
A segunda via de transporte de amônia é um caminho metabólico conhecido como ciclo da glicose-alanina, 
cujo procedimento se dá principalmente nos músculos que degradam aminoácidos de cadeia ramificada 
(leucina, valina e isoleucina) para obten-ção de energia durante a atividade física ou em situações de 
jejum. Observe a figura abaixo. A alanina, assim como a glutamina são as maneiras de carregar as 
aminas oriundas do metabolismo dos aminoácidos para o fígado. Nesse órgão, a alanina transfere para o 
α-cetoglutarato a grupamento amina se transformando em piruvato.
Lembre-se que na gliconeogênese no fígado o piruvato é convertido em glicose a qual é prontamente 
disponibilizada na corrente sanguínea. Quando atinge os músculos, ela é catabolizada a piruvato que 
poderá seguir para o ciclo de Krebs ou ser transaminado pela alanina-aminotransferase formando 
novamente a alanina, dessa forma o ciclo é realimentado.
	
  
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Figura 9
Fonte: http://sereduc.com/YVA1nN
As reações bioquímicas para a formação da ureia iniciam-se dentro da mitocôndria e terminam no citosol. 
Observe a ilustração a seguir.
Figura 10
Fonte: https://nutrisdoexercicio.files.wordpress.com/2013/04/4-ciclo_da_ureia.jpg
	
  
	
  
http://sereduc.com/YVA1nN
https://nutrisdoexercicio.files.wordpress.com/2013/04/4-ciclo_da_ureia.jpg
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Na imagem acima, a amônia (NH3) está na sua forma protonada, ou seja, na forma de amônio (NH4+) – 
circulado em vermelho. O substrato que inicia o ciclo é o carbamil fosfato (seta amarela), que é molécula 
ativada, pois para sua formação ocorre o investimento energético de duas moléculas de ATP. O bicarbonato 
(HCO3-) é o fornecedor do átomo de carbono da ureia.
 
Principais características do Ciclo da Ureia:
•	 Composto por quatro reações enzimáticas (4 etapas); 
•	 O ciclo é uma maneira de fornecimento de arginina (aminoácido essencial); 
•	 A clivagem do argininossuccinato além de produzir a arginina, gera também o fumarato. Este 
pode ser convertido a malato e posteriormente a oxalacetato que é um intermediário tanto do 
ciclo do acido cítrico (empregado na gliconeogênese) quando da síntese de aspartato; 
•	 A 1ª etapa do ciclo é a reação da ornitina com o carbamil fosfato. Ao final do ciclo a ornitina é 
reconstituída e uma nova volta para a síntese da ureia é permitida; 
•	 Asíntese da ureia é um processo irreversível; 
•	 O carbono da ureia é oriundo do produto da respiração celular o CO2, que é convertido em 
HCO3-. A uréia possui dois átomos de nitrogênio, um deles é proveniente do NH4+ livre na 
mitocôndria (desaminação) e o outro é oriundo do aspartato que entra posteriormente no ciclo; 
•	 O ciclo da ureia é regulado pela enzima alostérica carbamil-fosfato-sintetase. Essa proteína 
esta relacionado com a formação da molécula ativa car-bamil-fosfato. A carbamil-fosfato-
sintetase I sofre um controle alostérico do N-acetil-glutamato, esse é um potente ativador 
dessa enzima. 
erros inatos do MetaBolisMo 
Você já observou que alguns alimentos contêm nos rótulos a expressão “contém fenilalanina”? 
Esse aminoácido é comumente encontrado nos refrigerantes diet, pois os mesmos são adocicados 
artificialmente com o aspartame, que é um dipeptídeo que contém o aminoácido fenilalanina. 
Mas, qual seria a importância dessa advertência nos rótulos dos alimentos?
Você deve estar pensando: provavelmente é de suma importante, pois uma indústria de alimentos não iria 
gastar dinheiro e tempo com informações desnecessárias.
Realmente, essa advertência é extremamente válida, principalmente para os portadores de uma doença 
denominada de fenilcetonúria. É um quadro patológico que apresenta retardamento mental em seus 
portadores, porém é diagnosticada em recém--nascidos, e o indivíduo que apresenta a doença pode se 
desenvolver normalmente ao fazer uma dieta pobre no teor desse aminoácido.
A fenilcetonúria é causada por uma ausência ou deficiência da enzima fenilalanina hidroxila. Logo, a 
fenilalanina não pode ser degradada à tirosina, se acumulando nos tecidos corporais.
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leituras coMPleMentares
Existem outros erros inatos de aminoácidos. Para ampliar seu conhecimento, 
disponibilizamos os sites a seguir, como leituras complementares:
•	 Citrulinemia - http://www.infoescola.com/doencas/citrulinemia/
•	 Tirosinemia - http://www.infoescola.com/doencas/tirosinemia/
•	 Albinismo - http://pt.wikipedia.org/wiki/Albinismo 
•	 Homocistinúria - http://www.infoescola.com/doencas/homocistinuria/
•	 Hiperlisinemia - http://sereduc.com/zBGMtg
inteGraçÃo MetaBÓlica 
Acabamos de descrever uma parte do metabolismo dos aminoácidos, o Catabolismo. Leia no seu livro-
texto sobre o anabolismo desses compostos importantes para a construção das proteínas.
Praticamente você conheceu as principais biomoléculas, bem como suas funções nas diversas vias 
metabólicas. A partir de agora, vamos estudar como todos os caminhos metabólicos são devidamente 
orquestrados (regulados), visto que algumas rotas anabólicas ou catabólicas podem estar ocorrendo de 
forma simultânea ou ainda quando uma via estiver em plena atividade, a outra via deverá estar inativada.
Nesse contexto, destacamos a participação de quatro tecidos: 
•	 Tecido hepático (fígado);
•	 Tecido adiposo;
•	 Tecido muscular; 
•	 Tecido nervoso (encéfalo). 
Você está lembrado (a) da participação de cada um desses sistemas no metabolismo energético? 
Alguns deles apresentam função de armazenamento energético, outros estão envolvidos diretamente 
com a utilização de biomoléculas no fornecimento de energia.
Prezado (a) estudante, antes de prosseguir a leitura reflita em algumas vias metabólicas que estudamos 
até o momento e responda a seguinte indagação: nosso modelo de captação e recondicionamento 
energético ocorre em sistemas isolados, isto é, uma via ocorre independentemente das necessidades de 
outras rotas ou existe uma integração entre os metabolismos dos nutrientes estudados até o momento?
 
http://www.infoescola.com/doencas/citrulinemia/
http://www.infoescola.com/doencas/tirosinemia/
http://pt.wikipedia.org/wiki/Albinismo
http://www.infoescola.com/doencas/homocistinuria/
http://sereduc.com/zBGMtg
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Para recordar
Para responder essa pergunta você pode recordar de duas importantes vias as quais estudamos na unidade 
2: a GLICÓLISE e a GLICONEOGÊNESE. Embora à primeira vista uma aparente ser o inverso da outra, pois 
na glicólise ocorre a degradação da glicose (catabolismo) enquanto que na gliconeogênese acontece 
a síntese desse carboidrato (anabolismo). Todavia, numa análise minuciosa de cada rota encontramos 
alguns pontos que torna incorreto dizer que a glicólise é o inverso da gliconeogênese. 
Como exemplo, podemos identificar a existência de reações que são catalisadas por enzimas específicas 
que pertencem apenas na glicólise. Uma característica bastante marcante é que a gliconeogênese ocorre 
principalmente no fígado em quanto que a glicólise ocorre em praticamente todos os tecidos.
Portanto, fica bem claro que a via glicolítica não pode ser o inverso da gliconeogênese. Contudo, ainda 
que utilizem rotas metabólicas distintas e mesmo que suas reações enzimáticas ocorram em diferentes 
regiões em nosso corpo, elas apresentam uma característica em comum: produção de energia.
Na glicólise o carboidrato é oxidado no citosol para que em etapas posteriores haja a produção de ATP em 
nível mitocondrial, ou seja, é uma produção direta de energia já que a glicose e outros monossacarídeos 
estão disponibilizados na célula. No caso da gliconeogênese, quando existe uma diminuição da glicose 
sanguínea, o fígado utiliza intermediários não glicídicos como matéria-prima para produzir a glicose, pois 
esse órgão tem por função a manutenção dos níveis de glicose no sangue. Então, a glicose formada é 
disponibilizada para outros tecidos que necessitem uma demanda energética maior.
Observe que no último parágrafo listamos outra importante diferença entre essas duas vias: a oferta 
de glicose. A presença dos carboidratos pode ser representada por dois estados: o estado de jejum e o 
estado alimentado. As circunstancias em que um organismo se encontra vai determinar qual a via que 
estará em funcionamento. Isso quer dizer que, a gliconeogênese e a glicólise são coordenadas de modo 
que, dentro de uma célula, uma via irá estar inativada enquanto a outra estiver em plena atividade.
Com o exemplo da glicólise e da gliconeogênese fica bem nítido que há uma interação entre as vias, de 
maneira que elas funcionam de modo preciso, atendendo às necessidades vitais das células. Novamente 
destacando que tecidos têm diferentes funções no que se refere ao armazenamento e a utilização da 
energia. Por exemplo, o tecido adiposo pode armazenar energia na forma de triglicerois, os músculos 
podem acumular energia na forma de glicogênio, enquanto que o tecido cerebral não tem a capacidade 
de armazenar energia na forma de lipídeos ou de glicogênio e que depende principalmente da glicose para 
realizar sua função.
A integração dos metabolismos pode ser entendida como mecanismos de controle, que necessariamente 
não tem que estar em oposição, como no caso da glicólise e da gliconeogênese. A integração metabólica 
é controlada principalmente pela ação de dois hormônios: a insulina e o glucagon. Auxiliam também 
nesse papel de regulação metabólica as catecolaminas adrenalina e noradrenalina.
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Hormônios são compostos químicos sintetizados e excretados por um tecido, porém atuam modulando 
(regulação) as atividades celulares de outros tecidos. O mecanismo que uma célula desenvolveu para 
responder à ação hormonal envolve um complexo de proteínas que identificam a presença do hormônio, 
sinaliza a informação para o interior da célula para só então se obter o efeito metabólico.
insulina 
É um hormônio peptídico constituído por 51 aminoácidos que é sintetizado pelas células β das ilhotas de 
Langerhans no pâncreas. 
A síntese e a secreção de insulina são estimuladas pelo aumento da concentração de:
•	 Glicose;
•	 Aminoácidos; 
•	 Hormônios Gastrointestinais 
 
Guarde essa ideia!
A glicose é o estimulo mais importante para a liberação de insulina. Alguns estudos 
mostram que o próprio metabolismo celular da glicose é o “start” para a secreção do 
hormônio. Para tal justificativa observa-se nas células β pancreáticas enos hepatócitos 
existe uma isoforma da enzima hexocinase, a glicocinase. Uma diferença entre as duas 
isoenzimas é o valor de Km, ou seja, a afinidade delas pela glicose (substrato).
A hexocinase tem um Km bem menor que o da glicocinase, de modo que em concentrações fisiológicas 
a hexocinase está completamente ligada à glicose promovendo a sua fosforilação, isto quer dizer que, 
a hexocinase não teria a sensibilidade necessária para responder às alterações de concentração do 
substrato. Entretanto, o comportamento da glicocinase é diferente, pois em condições normais ela nunca 
está saturada, de maneira que sua atividade catalítica é regulada pela concentração de glicose disponível, 
ou seja, os níveis elevados de glicose no sangue estimulam a via glicolítica nas células β, o que culmina 
com a liberação da insulina.
Acabamos de ver que a insulina é liberada quando o indivíduo está alimentado, considerando, 
evidentemente, que houve uma ingestão adequada de carboidratos, proteínas etc. 
Porém, qual ou quais seriam seus efeitos sobre o metabolismo energético? 
Principais efeitos Metabólicos da insulina 
A seguir temos a relação dos principais efeitos metabólicos da Insulina:
•	 Estimula o armazenamento de energia nos músculos e no fígado na forma de glicogênio 
(glicogênese); 
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•	 Aumenta a quantidade de transportadores GLUT-4, de modo que eleva a captação de glicose 
principalmente para as células musculares e do tecido adiposo; 
•	 A glicose que é captada pelo tecido adiposo é então convertida a glicerol-3--fosfato a qual é 
direcionado para a síntese de triacilgliceróis; 
•	 Estimula a captação de ácidos graxos, através do aumento da síntese da enzima lipoproteína 
lipase, que auxilia na remoção dos ácidos graxos das lipoproteínas circulantes, destinando-os 
para o armazenamento nos adipócitos na forma de triacilgliceróis; 
•	 A lipólise é diminuída pela ação da enzima, visto que esse hormônio inibe a atividade da lipase 
sensível a hormônio no tecido adiposo. E o efeito global é a diminuição da degradação de 
triacilgliceróis; 
•	 Estimula a absorção dos aminoácidos pelas células bem como a síntese proteica. 
Como resumo, podemos descrever que os efeitos metabólicos da insulina são:
•	 Inibição da glicogenólise, gliconeogênese, cetogênese e lipólise;
•	 Estímulo da via glicolítica e da glicogênese. 
A ação da insulina é inibida em estados de falta de combustíveis da alimentação (jejum) e de estresse 
como traumas e exercício físico intenso. O efeito inibitório se deve a ação da adrenalina, que é um 
hormônio sintetizado pelas glândulas suprarrenais.
GlucaGon 
O outro hormônio que afeta diretamente o metabolismo de aminoácidos é o glucagon. Assim como a 
insulina, o glucagon é um hormônio peptídico pancreático, porém é sintetizado e excretado pelas células α 
localizadas também nas ilhotas de Langerhans. É formado por uma cadeia de 29 resíduos de aminoácidos 
é sua liberação ocorre quando se observa uma diminuição dos níveis de glicose no sangue.
Você não pode esquecer que alguns tecidos utilizam exclusivamente como combustível a glicose, como 
o cérebro. 
Porém, quando se observa um período de decaimento dos níveis aceitáveis de glicose e o indivíduo entra 
no estado de jejum o que o organismo faz para disponibilizar o carboidrato para o cérebro?
Como já descrevemos, o fígado exerce essa imprescindível função, porém nessa etapa do metabolismo 
energético a ação da insulina não contribui com muita coisa, visto que a atuação desse hormônio depende 
da disponibilidade da glicose e outros combustíveis energéticos. Contudo, o glucagon atua de maneira 
contrária a insulina, estimulando o fígado a liberar a glicose. No fígado a glicose pode ser produzida por 
dois processos: glicogenólise e a gliconeogênese.
Uma informação relevante é que o glucagon tem um efeito significante sobre o glicogênio hepático. 
Já quando esse polissacarídeo está estocado nos músculos, ele não sofre a regulação pelo glucagon. 
Efeitos similares aos do glucagon podem ser obti-dos com o emprego das catecolaminas (adrenalina 
e noradrenalina). Nos músculos a glicogenólise é estimulada pela ação da adrenalina, dessa maneira, 
ocorre o forneci-mento da glicose que será empregada na contração muscular.
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Os principais efeitos metabólicos observados pela ação o glucagon sobre os diversos metabolismos são:
•	 Estimula a glicogenólise e a gliconeogênese no fígado; 
•	 Estimula a oxidação dos ácidos graxos no fígado com formação de corpos cetônicos 
(cetogênese). Você estudou no livro texto sobre a definição de cetogênese. Não se esqueça 
dessa via metabólica, pois os tecidos que necessitam exclusivamente de glicose não podem 
queimar os ácidos graxos em situações nas quais as reservas de carboidratos foram totalmente 
consumidas. Embora a gliconeogênese atenda às necessidades desses tecidos, existe também 
uma suplementação energética com formação dos corpos cetônicos no fígado. Se necessário 
for, retorne ao livro texto na unidade 2 - tópico 2.5;
•	 Aumenta a absorção de aminoácidos pelo fígado, os quais serão empregados na gliconeogênese. 
Caro (a) aluno (a), retorne para o livro texto e leia na unidade 4 sobre os estados de jejum e alimentado, 
bem como o mecanismo de ação tanto da insulina quando do glucagon. Com a mesma importância leia 
todo conteúdo sobre os tópicos de diabetes, obesidade e síndrome metabólica.
Estamos encerrando este último guia de estudos, lembrando que em caso de dúvidas procure entrar em 
contato com os tutores. É interessante no processo de aprendizado que você esteja acompanhado todo 
conteúdo abordado nesta unidade na Biblioteca Virtual. 
 
acesse o aMBiente virtual
Para fixar melhor todo o conteúdo, faça os exercícios disponíveis no seu Ambiente Virtual de Aprendizagem 
– AVA. 
Sucesso na sua vida acadêmica e profissional!
 Bons estudos!