3 2LIVRO - BIOQUIMICA APLICADA - Reações de transaminação e desaminação dos aminoácidos

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BIOQUÍMICA 
APLICADA
Débora Guerini de Souza
Reações de transaminação 
e desaminação dos 
aminoácidos
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Localizar as reações nos processos de síntese e degradação de 
aminoácidos.
  Caracterizar quimicamente as reações de transaminação e desami-
nação de aminoácidos.
  Relacionar a importância das reações de transaminação e desaminação 
no metabolismo proteico.
Introdução
O metabolismo dos aminoácidos acontece constantemente no organismo 
e esses compostos são tão versáteis que podem servir para funções tão 
diferentes quanto a construção de proteínas e a geração de energia, 
por exemplo. Geralmente, no metabolismo dos aminoácidos, a primeira 
reação química a acontecer é a transaminação, em que um aminoácido 
poderá ser gerado ou degradado. Igualmente importantes, as reações 
de desaminação iniciam a degradação de aminoácidos e permitem a 
utilização de sua cadeia carbonada para os fins que a célula necessitar.
Para entender melhor esses e outros aspectos do metabolismo de 
aminoácidos, neste capítulo, vamos estudar a respeito de reações de 
transaminação e desaminação dos aminoácidos.
Reações químicas que possibilitam a síntese 
e a degradação dos aminoácidos
As proteínas e, consequentemente, os aminoácidos, são os componentes mais 
abundantes nas células de mamíferos. Em razão das características individuais 
de cada aminoácido, conferidas pela constituição de sua cadeia lateral, é 
necessário que diversas enzimas diferentes atuem para que ocorra a meta-
bolização dos diferentes aminoácidos que constituem as proteínas presentes 
em nosso corpo e que ingerimos na dieta. Dessa forma, o metabolismo dos 
aminoácidos é composto por várias rotas metabólicas, com dezenas de enzimas 
específi cas para a síntese dos aminoácidos nutricionalmente não essenciais e 
para a degradação dos aminoácidos e geração de outros produtos nitrogenados 
ou de CO2 e H2O (NELSON; COX, 2014).
Os aminoácidos contêm, na sua estrutura química, um grupamento amino 
que protege a molécula da ação de enzimas. Desta forma, como maneira de 
possibilitar a degradação, o grupamento amino deve ser removido da estrutura 
para que esta siga na via oxidativa. As duas principais maneiras pelas quais 
isso ocorre são por meio de reações de transaminação e de desaminação, as 
quais ocorrem em vários tipos celulares do organismo, mas em especial no 
hepatócito (exceto aminoácidos de cadeia ramificada) e no músculo esque-
lético. Os produtos desses dois tipos de reações são um aminoácido e um 
alfa-cetoácido (no caso da transaminação) e um alfa-cetoácido e o íon amônio 
(no caso da desaminação) (NELSON; COX, 2014). 
Os aminoácidos produzidos endogenamente são gerados por meio de 
reações de transaminação do seu alfa-cetoácido correspondente com o glu-
tamato, doador de grupos amino nas reações de biossíntese de aminoácidos. 
Os aminoácidos em excesso na dieta ou mobilizados durante o jejum são 
transaminados ou desaminados para gerar alfa-cetoácidos, que podem dar 
origem à glicose e a corpos cetônicos, sendo, portanto, importantes combus-
tíveis metabólicos. Dessa forma, é possível concluir que o estado metabólico 
(jejum/alimentado e, consequentemente, a relação insulina-glucagon) não 
indica exatamente em qual sentido essas reações estarão acontecendo, ou se 
estarão obrigatoriamente ativas ou não.
O catabolismo, sendo um processo convergente, promove a degradação de 
todos os aminoácidos, independentemente de sua estrutura química, para os 
mesmos sete produtos finais, os quais podem dar origem a intermediários do 
ciclo do ácido cítrico (e são, portanto, considerados glicogênicos) ou podem 
dar origem ao acetil-CoA (e, portanto, são considerados cetogênicos). De 
modo inverso, o anabolismo, que é um processo divergente, utiliza quatro 
Reações de transaminação e desaminação dos aminoácidos2
intermediários metabólicos para gerar os 10 aminoácidos nutricionalmente 
não essenciais. A maioria dessas vias, em pelo menos algum passo enzimático, 
são dependentes da atividade de transaminases (VOET; VOET, 2013). Para 
compreender melhor, observe as Figuras 1, 2 e 3 a seguir.
Figura 1. Exemplo genérico de uma reação de transaminação. Observe que 
o grupo amino (em destaque) inicialmente encontra-se no aminoácido 1, que 
reage com o alfa-cetoácido 2 para formar o alfa-cetoácido 1 e o aminoácido 2.
Fonte: Rodwell et al. (2018, p. 290).
Figura 2. Reação de desaminação oxidativa catalisada pela enzima L-
-glutamato desidrogenase (GDH). A enzima GDH pode utilizar NAD+ ou 
NADP+ como coenzima para catalisar a desaminação oxidativa do glutamato.
Fonte: Voet e Voet (2013, p.1023).
3Reações de transaminação e desaminação dos aminoácidos
Figura 3. Relações interteciduais no metabolismo dos aminoácidos e 
o papel da alanina (Ala) e da glutamina (Gln) no transporte dos grupos 
amônio para o fígado.
Fonte: Rodwell et al. (2018, p. 290).
A rota de degradação da glicina no rim pela ação da D-aminoácido oxidase pode 
culminar na geração do produto oxalato, que, em presença de cálcio, gera oxalato 
de cálcio e pode precipitar na forma de cristais no rim, causando o cálculo renal 
(pedras nos rins).
Caracterização química das reações de 
transaminação e desaminação de aminoácidos
Frequentemente, a reação inicial de metabolização de um aminoácido é a 
remoção do grupo amino por transaminação. A presença do grupo amino 
impede a ação das enzimas oxidativas e, portanto, é essencial que o aminoá-
cido seja convertido no seu alfa-cetoácido correspondente para que o restante 
da molécula possa ter fi nalidade metabólica na geração de glicose ou corpo 
cetônico. Dos 20 clássicos aminoácidos que formam proteínas, apenas dois 
não sofrem reações de transaminação, já todos os outros têm transaminases 
Reações de transaminação e desaminação dos aminoácidos4
específi cas. As desaminases também são específi cas para seu substrato, sendo 
a glutamato desidrogenase a mais ativa, conforme veremos a seguir (NELSON; 
COX, 2014).
Caracterização química das reações de transaminação
Transaminases ou aminotransferases são as enzimas responsáveis pelo processo 
de transaminação que se localiza principalmente no citoplasma celular. Cada 
transaminase é específi ca para um aminoácido (por exemplo, alanina-amino-
transferase [ALT] e aspartato-aminotransferase [AST]). Essas reações têm ΔG 
próximo de zero, sendo, portanto, reversíveis de acordo com a disponibilidade 
dos reagentes e com as necessidades celulares. Por defi nição, as reações de 
transaminação iniciam com dois reagentes: o aminoácido 1 e o alfa-cetoácido 
1, e liberam dois produtos: outro aminoácido 2 e outro alfa-cetoácido 2, ambos, 
obviamente, correspondentes aos dois primeiros (Figura 1). O grupo amino 
presente no primeiro aminoácido é transferido para o primeiro alfa-cetoácido, 
o que conduz à geração de um novo aminoácido e um novo alfa-cetoácido. Um 
aspecto padrão em reações de transaminação é que um dos “pares” (ou seja, 
aminoácido e seu alfa-cetoácido correspondente) é, geralmente, o glutamato 
e o alfa-cetoglutarato.
Desta forma, quando estamos degradando aminoácidos para uso de sua 
cadeia carbonada, o alfa-cetoglurato é o aceptor de grupo amino e o glutamato 
é o aminoácido resultante. Da mesma forma, quando estamos sintetizando 
aminoácidos nutricionalmente não essenciais, o doador de grupo amino é 
o glutamato, gerando alfa-cetoglutarato e o aminoácido correspondente ao 
alfa-cetoácido que ingressou na reação. Esse processo não resulta na geração 
de grupos amônio livres e tem como objetivo concentrar os grupos amino em 
um único aminoácido: glutamato (NELSON; COX, 2014).
As transaminases utilizam como coenzima o piridoxal-5’-fosfato (PLP), um 
derivado da vitamina B6 (piridoxina). Em razão do seu mecanismo de ação,as 
reações de transaminação ocorrem em dois estágios. Resumidamente, o grupo 
amino do aminoácido doador é removido, liberando o alfa-cetoácido corres-
pondente, e o PLP, presente no sítio ativo da enzima, se torna piridoxamina-5’-
-fosfato (PMP), a forma aminada da coenzima. A seguir, o alfa-cetoácido 
aceptor se aproxima do sítio ativo e a enzima catalisa a transferência do grupo 
amino da PMP para gerar o aminoácido produto, regenerando as condições 
iniciais da reação.
Detalhadamente, podemos separar a transaminação em dois estágios, 
cada um composto por três etapas. O estágio I promove a remoção do grupo 
5Reações de transaminação e desaminação dos aminoácidos
amino do aminoácido, gerando um alfa-cetoácido. Na etapa 1, o grupo amino 
do aminoácido reage com um carbono presente na ligação da enzima ao PLP, 
formando uma ligação entre o aminoácido e a coenzima. Na etapa 2, ocorre 
um rearranjo da ligação e a coenzima passa à forma de PMP. Na etapa 3, a 
ligação entre a coenzima aminada e o restante da cadeia carbônica é des-
feita, liberando PMP e alfa-cetoácido. No estágio II, ocorre a síntese do novo 
aminoácido, o que se sucede pela inversão da ordem das etapas do estágio I. 
Na etapa 3’, uma ligação é formada entre PMP e alfa-cetoácido aceptor. Na 
etapa 2’ ocorre o rearranjo químico que regenera o PLP e na etapa 1’ ocorre 
a regeneração da enzima ligada à coenzima e a liberação do aminoácido 
produzido (VOET; VOET, 2013).
Conforme afirmam Voet e Voet (2013), a vasta maioria das aminotrans-
ferases aceita alfa-cetoglutarato como substrato, produzindo principalmente 
glutamato como produto, e em menor extensão, o oxaloacetato ou o piruvato, 
produzindo aspartato ou alanina (respectivamente) em pequena quantidade. 
Assim, com a centralização de grupos amino no glutamato, temos a desami-
nação oxidativa desse aminoácido como uma das principais fontes de amônio 
para excreção na forma de ureia e de regeneração do alfa-cetoglutarato.
Reações de desaminação no metabolismo dos 
aminoácidos
A centralização dos grupos amino na molécula de glutamato é, possivelmente, 
uma estratégia evolutiva de economia de energia que torna mais fácil a elimina-
ção do íon amônio, que, se deixado livre em altas quantidades, é tóxico para o 
organismo. Assim, a atividade da enzima GDH, presente na matriz mitocondrial, 
é primordial para evitar a toxicidade da amônia, sendo que é a única enzima 
conhecida que tem a capacidade de usar tanto NAD+ quanto NADP+ como 
coenzima redox. A enzima é alostericamente inibida por ATP, GTP e NADH e 
ativada por ADP e NAD+. Em caso de necessidade de glutamato para biossíntese, 
o sentido da reação pode ser revertido e, assim, a GDH é uma das poucas enzimas 
de mamíferos capazes de fi xar nitrogênio em moléculas orgânicas. Acredita-se 
que o mecanismo de ação da GDH envolva a transferência de um íon hidreto 
do C
α
 do glutamato para a coenzima, produzindo um intermediário que gera 
alfa-cetoglutarato e amônia (Figura 2) (RODWELL et al., 2018).
Vários aminoácidos podem sofrer reações de desaminação direta, sem 
envolver a transaminação. No caso da treonina e da serina, as enzimas treonina 
e serina desidratase atuam, juntamente à coenzima PLP, removendo água e 
amônia dos respectivos aminoácidos, gerando alfa-cetobutirato e piruvato, 
Reações de transaminação e desaminação dos aminoácidos6
respectivamente. A asparagina e a glutamina, aminoácidos neutros, sofrem 
ação da asparaginase e glutaminase, respectivamente, que catalisam a desa-
minação não oxidativa desses compostos, promovendo a hidrólise do grupo 
amino e gerando amônia, bem como aspartato e glutamato.
Mutações genéticas que alterem o sítio alostérico de ligação do GTP à enzima GDH 
não permitem a inibição fisiológica da enzima por esse ligante, o que culmina em 
uma doença chamada síndrome do hiperinsulinismo com hiperamonemia, que 
é caracterizada por níveis elevados de amônia na corrente sanguínea associados à 
hipoglicemia.
A importância das reações de transaminação 
e desaminação no metabolismo proteico
O metabolismo dos aminoácidos é complexo, porém energeticamente muito 
rentável para as células. Estima-se que, em um indivíduo com dieta equilibrada, 
o metabolismo dos aminoácidos gera de 10 a 15% da energia metabólica. De 
acordo com Nelson e Cox (2014), em animais carnívoros, 90% da energia 
metabólica provém de aminoácidos. Sabendo-se que as reações que extraem 
energia metabólica de nutrientes atuam na remoção de elétrons principalmente 
de ligações entre átomos de carbono e de hidrogênio, é possível concluir 
as reações que separam o esqueleto carbônico e o grupamento amino dos 
aminoácidos são de suma importância para a efetiva utilização de proteínas 
como combustível metabólico.
O metabolismo proteico ocorre a todo momento na maioria das células 
do corpo, pois a taxa de renovação das proteínas celulares é muito alta, o 
que torna o metabolismo dos aminoácidos muito dinâmico e promove uma 
constante renovação dos aminoácidos disponíveis para uso (frequentemente 
conhecidos pela expressão pool de aminoácidos). A degradação oxidativa dos 
aminoácidos poderá ocorrer: 1) durante os momentos de síntese e degradação 
proteica, quando alguns dos aminoácidos liberados não são momentanea-
mente requeridos para síntese de novas proteínas; 2) quando a dieta é muito 
rica em proteínas e estas excedem a necessidade diária de fornecimento de 
aminoácidos para síntese proteica; e 3) durante períodos de jejum e atuação 
dos hormônios catabólicos glucagon e epinefrina, de maneira que a proteína 
7Reações de transaminação e desaminação dos aminoácidos
corporal (músculo, especialmente) serve de matéria-prima para a produção 
de glicose via gliconeogênese (NELSON; COX, 2014).
Sendo o metabolismo proteico baseado principalmente na quantidade de 
aminoácidos livres disponíveis para síntese proteica, e considerando que o 
organismo não armazena aminoácidos, as reações de transaminação e desa-
minação são essenciais tanto para a geração de aminoácidos nutricionalmente 
não essenciais quanto para a obtenção de energia metabólica dos aminoácidos 
ingeridos em excesso da dieta ou dos aminoácidos gerados pela proteólise 
muscular que sustenta a glicemia no jejum prolongado via gliconeogênese. 
Considerando que a degradação de aminoácidos ocorre em grande taxa nos 
tecidos extra-hepáticos e que a eliminação da amônia deve ocorrer no fígado, 
a geração de aminoácidos de transporte na periferia garante que os níveis de 
amônia não chegarão a intoxicar o indivíduo saudável mesmo em situações de 
grande estímulo catabólico, como o jejum prolongado. A geração de amônia 
livre em altas quantidades no organismo é problemática, pois ela é um catabólito 
muito tóxico em altas concentrações. O mecanismo da toxicidade ainda não 
é completamente compreendido, mas, em casos severos de intoxicação por 
amônia, ocorre a indução de um estado de coma, edema cerebral e conse-
quente aumento de pressão intracraniana. É possível que ocorra dano cerebral 
mesmo com aumento periférico de amônia, pois a barreira hematoencefálica é 
permeável a ela, levando à morte neuronal, à perda de sinapses e à deficiência 
no metabolismo energético cerebral. Os efeitos deletérios no sistema nervoso 
central também podem estar relacionados à disfunção do metabolismo iônico 
das células gliais, que leva à morte neuronal (THRANE et al., 2013).
Dois aminoácidos são considerados os mais importantes no transporte da 
amônia ao fígado: alanina e glutamina (Figura 3). Nos tecidos extra-hepáticos 
as reações de transaminação geram glutamato e as células podem utilizar as 
cadeias carbonadas dos alfa-cetoácidos. O glutamato gerado pode, então, ser 
substrato da enzima glutamina sintetase, que produz a glutamina com o uso 
de ATP. Assim, elimina dois grupamentos amino de uma vez só, um deles 
pela reação de transaminaçãoe outro pela síntese da glutamina com o uso de 
amônia livre no tecido, que pode ter sido gerada pela desaminação direta de 
aminoácidos. A enzima glutamina sintetase é dependente de ATP e a reação 
catalisada por ela constitui uma outra forma de fixar nitrogênio em moléculas 
orgânicas. Assim, sendo a glutamina um aminoácido neutro, ela tem maior 
facilidade de cruzar membranas celulares e se difundir na circulação até 
chegar ao fígado para eliminação dos grupos amino. Ao chegar no fígado, a 
glutamina sofre ação da enzima glutaminase, que hidrolisa a reação amino 
e promove a liberação de glutamato e amônia livre (VOET; VOET, 2013).
Reações de transaminação e desaminação dos aminoácidos8
No tecido muscular ocorre proteólise para geração de energia e, com isso, 
os aminoácidos transaminam com o alfa-cetoglutarato, gerando glutamato. 
No músculo, geralmente há boa oferta de piruvato proveniente da glicólise 
anaeróbia e este pode transaminar com o glutamato, gerando alanina, um 
aminoácido neutro e pequeno que também tem função de carrear grupos 
amino até o fígado para eliminar amônia. De acordo com Voet e Voet (2013), 
no músculo, há algumas transaminases que podem utilizar diretamente piruvato 
como alfa-cetoácido aceptor de grupos amino. Assim, sob estímulo proteolítico 
(geralmente em situações de jejum, mediado por adrenalina), o músculo utiliza 
as cadeias carbonadas dos aminoácidos para gerar energia e há necessidade 
de exportação dos grupos amino para eliminação por meio do fígado, o que 
requer a geração de altas quantidades de alanina para que esse transporte 
ocorra. Uma vez desaminada a alanina no fígado, o piruvato resultante pode 
ingressar na via da gliconeogênese e retornar à corrente circulatória na forma 
de glicose. Eventualmente a glicose será captada pelo músculo e novamente 
convertida em piruvato pela via glicolítica. A esse processo damos o nome 
de ciclo glicose-alanina, que nada mais é do que uma maneira de o fígado 
transferir energia para os tecidos extra-hepáticos. Assim, ao realizar-se a 
dosagem de todos os aminoácidos circulantes no plasma sanguíneo, é possível 
observar que as quantidades de alanina e glutamina são muito superiores às 
quantidades dos outros aminoácidos, independentemente do tipo de dieta do 
indivíduo (SCHMIDT et al., 2016).
A síntese proteica demanda aminoácidos diversos e vários deles podem 
ser gerados endogenamente a partir de alguns precursores metabólicos. 
Para a geração endógena, é necessário que o glutamato atue como doa-
dor de grupos amino em reações de transaminação. Dessa maneira, pela 
reorganização química dos grupos amino dos aminoácidos, é possível 
constatar que o metabolismo proteico, tanto no fígado quanto na periferia, 
é altamente dependente de reações de transaminação e desaminação para 
funcionar em harmonia.
Acesse o link a seguir para uma breve revisão das reações de transaminação e 
desaminação:
https://goo.gl/8kksXG
9Reações de transaminação e desaminação dos aminoácidos
As enzimas ALT e AST são algumas das transaminases mais conhecidas por terem 
alta atividade na síntese e na degradação de alanina e aspartato, sendo a alanina 
uma das formas de transportar amônia no sangue e o aspartato um dos doadores de 
grupo amino na síntese da ureia via ciclo da ureia. A dosagem sérica dessas enzimas 
é um parâmetro bioquímico analisado em exames laboratoriais para investigar dano 
hepático e muscular.
NELSON, D. L.; COX, M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto Alegre : Art-
med, 2014.
RODWELL, V. et al. Bioquímica Ilustrada de Harper. 30. ed. Porto Alegre : Penso, 2018.
SCHMIDT, J. A. et al. Plasma concentrations and intakes of amino acids in male meat-
-eaters, fish-eaters, vegetarians and vegans: a cross-sectional analysis in the EPIC-Oxford 
cohort. European Journal of Clinical Nutrition, v. 70, n. 3, p. 306–312, 2016.
THRANE, V. R. et al. Ammonia triggers neuronal disinhibition and seizures by impairing 
astrocyte potassium buffering. Nature Medicine, v. 19, n. 12, p.1643–1648, 2013.
VOET, D.; VOET, J. G. Bioquímica. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013.
Reações de transaminação e desaminação dos aminoácidos10
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