Estudo Dirigido 14- Degradação Oxidativa de nucleotídeos

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Disciplina Bioquímica (PPGBAA) 
 
 
 
 
 
14º estudo dirigido: 
Degradação oxidativa de nucleotídeos 
 
 
1) O que são nucleotídeos? Quais são as classes de bases nitrogenadas? Quais 
são as bases nitrogenadas que compõem cada classe? 
 Os nucleotídeos são moléculas compostas por açúcar, ou seja, uma pentose 
podendo ser do tipo ribose ou desoxirribose, possui um grupamento fosfato e uma 
base nitrogenada. As classes das bases nitrogenadas dos nucleotídeos são as púricas 
e pirimidinas. A classe das purinas é composta pelas bases Adenina e Guanina. Já a 
classe das pirimidinas é composta pelas bases Citosina, Timina (DNA) e Uracila (RNA). 
Os nucleotídeos apresentam uma grande variedade de importância dentro da célula, 
armazenam e transportam informações e são carregadores essenciais de energia 
química. 
 
2) Quais são as funções dos nucleotídeos? 
 Os nucleotídeos apresentam uma variedade de importantes funções em todas as 
células. Eles são precursores do DNA e do RNA; são carregadores essências de 
energia química – um papel desempenhado basicamente pelo ATP e, em parte, pelo 
GTP; são componentes dos cofatores NAD+, FAD, S-adenosilmetionina e coenzima A, 
assim como de intermediários biossintéticos ativos, como UDP-glicose e CDP-
diacilglicerol; e alguns deles como o AMPc e o cGMP, são também segundos-
mensageiros celulares. 
 
3) Apresente (a mão) a rota (enzimas, produtos que entram e saem da reação e as 
estruturas químicas dos intermediários) do catabolismo de GMP. Qual foi o 
produto formado nessa rota? 
 O catabolismo do GMP produz ácido úrico como produto final. O GMP é 
inicialmente hidrolisado em uma reação catalisada pela enzima 5’-nucleotidase que 
consome uma molécula de H2O, libera um Pi e origina uma molécula de guanosina, a 
qual é então clivada pela enzima nucleosidade. Esta clivagem consome novamente 
uma molécula de H2O e libera duas moléculas: uma ribose e uma guanina livre. A 
enzima guanina-desaminase catalisa a remoção hidrolítica do grupo amino da guanina 
livre, produzindo xantina, que através da enzima xantina-oxidase é convertida em ácido 
úrico com consumo de H2O + O2 e liberação de H2O2. A figura ao lado destacada em 
vermelho mostra a conversão de GMP em ácido úrico, assim como as estruturas dos 
intermediários e as enzimas envolvidas nesse processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4) Apresente (a mão) a rota (enzimas, produtos que entram e saem da reação e as 
estruturas químicas dos intermediários) do catabolismo de AMP. Qual foi o 
produto formado nessa rota? 
 No processo de catabolismo do AMP, ele é convertido em Ácido Úrico, sendo este o 
produto final desta rota. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5) Compare as rotas catabólicas da GMP e da AMP e apresente as diferenças entre 
elas. 
O catabolismo do GMP produz ácido úrico como produto final. O GMP é 
inicialmente hidrolisado em uma reação catalisada pela enzima 5’-nucleotidase que 
consome uma molécula de H2O, libera um Pi e origina uma molécula de guanosina, a 
qual é então clivada pela enzima nucleosidade. Esta clivagem consome novamente 
uma molécula de H2O e libera duas moléculas: uma ribose e uma guanina livre. A 
enzima guanina-desaminase catalisa a remoção hidrolítica do grupo amino da guanina 
livre, produzindo xantina, que através da enzima xantina-oxidase é convertida em ácido 
úrico com consumo de H2O + O2 e liberação de H2O2. 
Já a rota da AMP é inicialmente hidrolisado em uma reação catalisada pela 
enzima 5’-nucleotidase que libera um Pi e produz uma molécula de Adenosina, que é 
desaminada pela enzima adenosina-desaminase, gerando Inosina, a qual é hidrolisada 
pela enzima nucleosidase para produzir Hipoxantina (forma cetônica) e ribose. A 
Hipoxantina é sucessivamente oxidada a Xantina e a ácido úrico pela enzima xantina-
oxidase, uma flavoenzima com um átomo de molibdênio e quatro centros de ferro-
enxofre em seu grupo prostético. O oxigênio molecular é o aceptor de elétrons nessa 
complexa reação. Logo o produto final formado nessa rota também é o ácido úrico. 
Uma diferença importante é que o GTP e não o ATP, é a fonte do fosfato de 
alta energia para a síntese de adenilossuccinato. O guanilato é produzido pela 
oxidação dependente de NAD+ no C-2 do inosinato, seguindo-se a adição de um grupo 
amoni derivado da glutamina. No passo final, um ATP é clivado em AMP e PPi ou GMP 
acumulam-se e estão presente em excesso, o primeiro passo de sua biossíntese a 
partir de PRPP é parcialmente inibido. 
 
6) Há gasto ou produção de ATP, NADH, NADPH e FADH2 nas rotas catabólicas da 
GMP e da AMP? Explique. 
Há produção de energia, entretanto esta energia produzida é pouca. Pois o 
ácido úrico produzido nas rotas catabólicas do AMP e GMP, se deve no caso do AMP a 
hipoxantina é sucessivamente oxidada a xantina e a ácido úrico pela xantina-oxidase. 
Já no GMP o ácido úrico se deve a produção de xantina que é convertida em ácido 
úrico pela xantina-oxidase. 
 
7) O que ocorre com o ácido úrico produzido nas rotas catabólicas do GMP e AMP 
em diferentes organismos? 
 
 
 
 
 
 O ácido úrico é o produto final do catabolismo das purinas (adenina e guanina) em 
primatas, aves e em alguns outros animais, é excretado. Na maioria dos mamíferos e 
em muitos outros vertebrados, o ácido úrico é então degradado até alantoína pela ação 
da enzima urato-oxidase. Em peixes ósseos a alantoína é convertida em Alantoato pela 
enzima alantoína. Em anfíbios e peixes cartilaginosos o alantoato é convertido em 
Uréia através da enzima alantoicase. Já em invertebrados marinhos a uréia é 
convertida a Amônio (NH4+) pela enzima uréase. 
 
 
8) Apresente (a mão) a rota (enzimas, produtos que entram e saem da reação e as 
estruturas químicas dos intermediários) do catabolismo da timina. Qual foi o 
produto formado nessa rota? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9) O que ocorre com a amônia e com o metilmalonilsemialdeído produzido na rota 
catabólica da timina? 
 As vias para degradação de pirimidinas, como a timina, geralmente levam à 
produção de NH4+, que é utilizada na síntese de uréia. A timina é degradada a 
seminaldeído metilmalônico, um intermediário do catabolismo da valina, que é 
degradado via propionil-CoA e metilmalonil-CoA, gerando por fim, succinil-CoA. 
 
10) Há gasto ou produção de ATP, NADH, NADPH e FADH2 na rota catabólica da 
timina? Explique. 
 Durante a oxidação da Timina, o gasto de energia que ocorre na conversão da 
Timina emda a Diidrotimina através de uma reação de oxido-redução catalisada pela 
enzima diidrouracil-desidrogenase que utiliza uma molécula de NADPH + H+ como 
doador de prótons e elétrons. No decorrer da reação, não se utiliza mais energia. O 
produto final da oxidação da Timina é Metilmalonil semialdeído. 
 
11) Qual é o destino das bases nitrogenadas (purinas e pirimidinas)? Explique 
detalhadamente. 
As bases purinas e pirimidinas são constantemente liberadas no interior das 
células durante a degradação metabólica dos nucleotídeos. Entretanto, as purinas 
livres são em grande parte recuperadas novamente na síntese de nucleotídeos . Isso 
ocorre por uma via que é bastante diferente e mais simples que a biossítese “de novo” 
das purinas. Uma das promeiras vias de recuperação consiste numa única reação 
catalisada pela adenosina fosforribosil transferase, na qual a adenosina livre com o 
PRPP para liberar a adenina nucleotídeo correspondente: 
 
Adenina + PRPP → AMP + PPi 
 
 A guanina livre e a hipoxantina (o produto de desaminação da adednina) são 
recuperadas da mesma maneirapela hipoxantina-guanina fosforribosil transferase. 
Uma via similar de recuperação existe para as bases pirimidinas nos microrganismos, e 
possivelmente nos mamíferos. 
 
12) Durante o catabolismo dos nucleotídeos (purínicos e pirimídicos) ocorre a 
produção ou o gasto de energia? Essas rotas poderiam ser utilizadas 
eficientemente para a produção de energia metabólica? 
Durante o catabolismo desses nucleotideos, existe a produção de energia, 
porém em pequena quantidade, no entanto a degradação dos ácidos nucleicos não é 
utilizada como fonte de energia primária. Não faz sentindo degradar os ácidos 
 
 
 
 
 
nucleicos para gerar energia, devido sua função ser responsável em carregar a 
informação genética, se eles fossem degradados, as informações genéticas também 
seriam degradadas. 
 
 
 
 
13) O que ocorre quando há um excesso de ácido úrico na corrente sanguínea e nos 
tecidos? 
Quando há um excesso de ácido úrico na corrente sanguínea e nos tecidos, há o 
desenvolvimento de Gota, a qual é uma doença que atinge as articulações. As 
articulações tornam-se inflamadas, doloridas e artríticas devido a deposição a 
deposição anormal de cristais de urato de sódio. Os rins também são afetadas, pois 
ácidos úricos em excesso se deposita nos túbulos renais. A gota ocorre 
predominantemente em pessoas de masculino, porem sua causa ainda não é 
conhecida, mas frequentemente envolve uma excreção reduzida de uratos. 
 
14) Por que as plantas reciclam as bases nitrogenadas provenientes da degradação 
oxidativa de nucleotídeos? 
 As plantas reciclam as bases nitrogenadas provenientes da degradação de 
nucleotídeos para a biossíntese de nucleotídeos, através da via de recuperação de 
bases, pois esses compostos são precursores de DNA, RNA, são componentes dos 
cofatores NAD ,FAD, s-adenosilmetionina e coenzima A, e de intermediários 
biossintéticos ativos, como UDP-glicose. 
 
Referências Bibliográficas 
 
LEHNINGER, A. L.. Princípios de Bioquímica. 4. ed. São Paulo: Savier, 1202 p. 2006. 
 
CAMPBELL, M. K.. Bioquímica. 3. ed. Porto alegre: Artmed, 752 p. 2000. 
 
VOET, D.; VOET, J.; PRATT, W. C. Fundamentos de Bioquímica. Porto Alegre: Artes 
Médicas Sul. 2000.