BIOQUIMICA METABOLICA Livro Texto - Unidade II

Prévia do material em texto

57
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Unidade II
5 SÍNTESE PROTEICA
5.1 Aminoácidos e proteínas
Na natureza existem cerca de trezentos aminoácidos diferentes, mas somente vinte compõem as proteínas 
dos seres vivos. Desses, dez são ditos essenciais, pois não podem ser produzidos pelo organismo, sendo obtidos 
por meio da dieta, como a arginina, fenilalanina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, 
triptofano e valina. Os aminoácidos não essenciais são: alanina, asparagina, ácido aspártico, ácido glutâmico, 
cisteína, glicina, glutamina, prolina, serina e tirosina. Temos também os classificados como condicionalmente 
essenciais, pois são essenciais apenas em circunstâncias específicas, como em caso de doença ou estresse, e 
há necessidade de suplementação. São eles: arginina, glutamina, glicina, prolina, tirosina e cisteína.
Os aminoácidos não essenciais são derivados de intermediários da glicólise, do ciclo do ácido cítrico 
ou da via das pentoses, sendo que o nitrogênio geralmente provém do glutamato.
5.2 Síntese de aminoácidos
Os aminoácidos essenciais precisam estar presentes na dieta, já que não são sintetizados pelos 
mamíferos. A síntese deles em seres vivos pode ter como origem de síntese o alfa‑cetoglutarato (origina o 
glutamato, a glutamina, a prolina e a arginina); o 3‑fosfoglicerato (origina a serina, a glicina e a cisteína); 
o oxaloacetato (origina o aspartato, que vai originar a asparagina, a metionina, a treonina e a lisina) e o 
piruvato (origina a alanina, a valina, a leucina e a isoleucina).
5.3 Síntese de proteína (tradução)
Após ser produzido o RNAm (RNA mensageiro) em células eucarióticas, sai do núcleo e chega ao 
citoplasma e vai ser acoplado a ele os RNAr (RNA ribossômico) para que comece a síntese de alguma 
proteína que o corpo necessite.
Para que a biossíntese ocorra, deve‑se passar por algumas etapas, como a ativação do aminoácido, 
iniciação, elongação, terminação e modificações pós‑traducionais.
5.3.1 Ativação de aminoácidos
A ativação é feita pelo ATP que se liga ao RNA transportador (RNAt), resultando AMP‑RNAt.
Uma vez ativado, o RNAt se liga ao respectivo aminoácido (referente ao anticódon presente nele) que está 
disperso no citoplasma da célula, se tornando aaRNAt e se encaminhando para os ribossomos. Resumindo:
58
Unidade II
aa
RNAt + ATP AMP‑RNAt + PPi aaRNAt + AMP
5.3.2 Iniciação
O RNA mensageiro (mRNA) receberá as subunidades 30S e 50S do RNAr (em E. coli) no extremo 5` 
(onde tem o CAP). Proteínas chamadas de fatores de iniciação se ligam aos RNAr e RNAm, tornando‑os 
estáveis para que se inicie a tradução.
Os aaRNAt entram no ribossomo (subunidades 30S + 50S juntas) e tentam parear seu anticódon 
com o códon presente no RNAm (processo chamado de decodificação do RNAm). Nesse caso, o primeiro 
códon é o de iniciação, que é AUG, e o anticódon presente no RNAt será UAC, que representa o aminoácido 
metionina, isto é, fmetRNAt (que na iniciação apresenta um radical formil ligado a ela). Essa ligação se 
dá no primeiro sítio ou trinca, chamado de P com gasto de 1 GTP.
Resumindo o complexo de iniciação:
RNAm + 30SRNAr + 50SRNAr + fmetRNAt + fatores de iniciação + GTP
5.3.3 Elongação
Um segundo aaRNAt se liga ao RNAm (no segundo sítio ou trinca, chamado de A) trazendo o 
aminoácido específico de acordo com o códon seguinte. Ocorre a ligação peptídica entre o aminoácido 
recém‑chegado e a formil metionina, reação catalisada pela enzima presente no interior dos ribossomos, 
responsável por essa ligação peptídica, chamada peptidil transferase.
Figura 38 – Esquema da entrada do 2 aminoácido no sítio A. 
Há complementariedade entre a trinca de anticódon e códon
59
BIOQUÍMICA METABÓLICA
O códon é um conjunto de 3 nucleotídeos que corresponde a 1 aminoácido. Existem 64 códons, sendo 
que 3 não codificam nenhum aminoácido, os chamados códons de terminação. O códon é degenerado, 
isto é, mais de 1 códon para 1 aminoácido.
G
C
U
G
C
U
A
C
G
G
A
G
C
U
U
C
G
G
A
G
C
U
A
G
ARN
Ácido ribonucleico
A
C
G
G
A
G
C
U
U
C
G
G
A
G
C
U
A
G
Códon 1
Códon 2
Códon 3
Códon 4
Códon 5
Códon 6
Códon 7
Figura 39 – Representação da quantidade de códons em uma fita de RNA
60
Unidade II
Segunda base
U C A G
Pr
im
ei
ra
 b
as
e
U
UUU
Phe
UCU
Ser
UAU
Tyr
UGU
Cys
U
Te
rc
ei
ra
 b
as
e
UUC UCC UAC UGC C
UUA
Leu
UCA UAA terminal UGA Terminal A
UUG UCG UAG terminal UGG Trp G
C
CUU
Leu
CCU
Pro
CAU
His
CGU
Arg
U
CUC CCC CAC CGC C
CUA CCA CAA
GluN
CGA A
CUG CCG CAG CGG G
A
AUU
Ileu
ACU
Thr
AAU
AspN
AGU
Ser
U
AUC ACC AAC AGC C
AUA ACA AAA
Lys
AGA
Arg
A
AUG Met ou inicial ACG AAG AGG G
G
GUU
Val
GCU
Ala
GAU
Asp
GGU
Gly
U
GUC GCC GAC GGC C
GUA GCA GAA
Glu
GGA A
GUG GCG GAG GGG G
Figura 40 – Esquema da tabela que representa todos os códons de RNAm 
que podem ser formados e os correspondentes aminoácidos que especificam
Os fatores de iniciação saem e entram os fatores de elongação, que têm como função deixar o 
complexo unido, mas podendo deslizar sobre o RNAm. Após a união dos aminoácidos, o RNAt que 
transportava a formil metionina se solta do ribossomo e do RNAm, e o segundo RNAt, que antes ocupava 
o sítio A, passa agora a ocupar o sítio P, já que o ribossomo se deslocou 1 códon pelo RNAm. O sítio A 
com o outro códon fica, então, disponível para a entrada do próximo RNAt.
O complexo todo avança três bases (1 códon) ao longo do RNAm no sentido 5’ ‑> 3’ (chama‑se 
translocação e cada avanço gasta 1 GTP), sempre deixando um sítio livre para a entrada do aaRNAt 
seguinte, que se liga aos primeiros, e ocorre o deslizamento novamente até chegar ao final do RNAm.
5.3.4 Terminação
O ribossomo chega ao códon de terminação (UAA, UAG ou UGA), que agora está presente no sítio 
A. Nenhum aaRNAt consegue parear com essa trinca de nucleotídeos. Os fatores de elongação saem 
e entram os fatores de terminação ou liberação. O complexo fica desestabilizado e seus componentes 
se desprendem liberando também a proteína recém‑sintetizada, que já está na estrutura que deve ser 
utilizada (secundária, terciária). Esse nível estrutural é alcançado com a ajuda de outras proteínas presas 
ao ribossomo que ajudam a dobrar corretamente a proteína nascente, conforme vai ocorrendo a síntese, 
as chamadas de chaperonas.
61
BIOQUÍMICA METABÓLICA
 Lembrete
O DNA é dividido em unidades funcionais chamadas genes, que podem 
especificar polipeptídeos (proteínas e subunidades de proteínas) ou RNAs 
funcionais (como RNAt e RNAr). A informação de um gene é usada para 
construir um produto funcional em um processo chamado expressão 
gênica. Um gene que codifica um polipeptídeo é expresso em duas etapas. 
Nesse processo, a informação flui no sentido DNA→RNA→Proteína, 
relação direcional conhecida como dogma central da biologia molecular.
A transcrição é uma fita do DNA do gene que é copiada para o RNA. 
Nos eucariontes, o transcrito de RNA deve passar por etapas adicionais de 
processamento para se tornar um RNA mensageiro (RNAm) maduro. 
A tradução é a sequência de nucleotídeos do RNAm que é decodificada para 
especificar a sequência de aminoácidos de um polipeptídeo. Esse processo 
ocorre dentro de um ribossomo e requer moléculas adaptadoras chamadas 
de RNAt. Durante a tradução, os nucleotídeos do RNAm são lidos em 
grupos de três, chamados códons. Cada códon especifica um aminoácido 
em particular ou um sinal de parada. Esse conjunto de relações é conhecido 
como código genético.
Exemplo de aplicação
Reflita sobre a seguinte questão: quantas bases nitrogenadas são necessárias para formar uma 
proteína com 60 aminoácidos?
Como cada códon corresponde a um aminoácido e cada sequência de 3 bases (1 códon) dá origem 
a 1 aminoácido, para formar uma proteína de 60 aminoácidos o RNAm deverá ter 60 códons, portanto, 
180 bases nitrogenadas.
5.4 Inibidores da síntese de proteínas
Algumas substâncias químicas chamadas de antibióticos podem agir na síntese proteica dos 
procariotos(bactérias) e combater as causadoras da infecção.
Os aminoglicosídios (bactericidas), como, por exemplo, estreptomicina, canamicina, gentamicina, 
tobramicina, amicacina, netilmicina e neomicina, se ligam irreversivelmente à subunidade 30S do 
ribossomo e paralisam o complexo de iniciação. O processo de tradução que já está iniciado, a síntese 
proteica, é paralisada, e a partir de então não são iniciadas novas traduções. Esses antibióticos agem em 
bactérias gram‑negativas e algumas gram‑positivas.
62
Unidade II
As tetraciclinas (bacteriostático) se ligam reversivelmente à subunidade 30S do ribossomo da 
bactéria, inibindo a ligação do aminoacil‑t‑RNA no sítio A do ribossomo.
Os aminoglicosídios sinergizam (sinergia = ação associada, associação, cooperação) com antibióticos 
β‑lactâmicos, tais como penicilinas. Os β‑lactâmicos inibem a síntese de parede celular e, portanto, 
aumentam a permeabilidade da bactéria aos aminoglicosídios.
A destruição da flora intestinal ocorre frequentemente, resultando em um aumento de ocorrência 
de infecções secundárias. Também pode ocorrer coloração e comprometimento da estrutura de ossos e 
dentes, bem como diarreia e fraqueza.
A espectinomicina (bacteriostático) interfere reversivelmente com a subunidade 30S do ribossomo 
da bactéria. É o tratamento mais usado para Neisseria gonorrhoeae, resistente à penicilina.
O cloranfenicol, a lincomicina e a clindamicina (bacteriostático) se ligam à subunidade 50S 
do ribossomo bacteriano e inibem a atividade da peptidil‑transferase. O cloranfenicol é tóxico ou 
supressor da medula óssea, mas mesmo assim é usado no tratamento de meningite bacteriana. 
O cloranfenicol é muito usado em colírios no tratamento de infecções oculares superficiais, 
envolvendo a córnea e/ou a conjuntiva, sendo eficaz contra microrganismos gram‑positivos e 
gram‑negativos.
Os macrolídios (bacteriostático) como a eritromicina (também azitromicina, claritromicina) inibem 
a translocação do peptidil tRNA do sítio A para o sítio P no ribossomo ao ligarem‑se à subunidade 50S. 
São usados contra bactérias gram‑positivas, além de treponemas, micoplasma e clamídias e bactérias 
gram‑negativas, em particular H. influenzae.
O ácido fusídico (bacteriostático) se liga ao fator de elongação G (EF‑G) e inibe sua liberação do 
complexo. É eficiente contra bactérias gram‑positivas como Streptococcus, Staphylococcus aureus e 
Corynebacterium minutissimum.
A rifampicina (bactericida) se liga à RNA polimerase dependente de DNA e inibe a iniciação da 
síntese de RNAm bacteriano. É muito utilizada no tratamento da tuberculose e da hanseníase.
As quinolonas (ácido nalidíxico, ciprofloxacina, entre outros) se ligam ao DNA girase ou topoisomerase 
(que relaxam o DNA supertorcido) e impedem o relaxamento do DNA bacteriano superespiralado 
ou superenrolado, fenômeno necessário para a transcrição e replicação, impedindo assim a síntese 
de DNA. São ativos contra cocos gram‑positivos e utilizados no tratamento de infecções do trato 
urinário. Algumas quinolonas podem ser usadas em associação na terapia contra o câncer, inibindo 
as topoisomerases humanas e impedindo a separação do DNA e a divisão celular, sendo chamadas de 
venenos de topoisomerase.
Já a puromicina se liga ao sítio A e causa terminação prematura.
63
BIOQUÍMICA METABÓLICA
5.5 Modificações pós‑traducionais
Depois que a proteína foi sintetizada e sai do ribossomo podem ocorrer modificações pós‑traducionais. 
As modificações em alguns aminoácidos podem ser: metilação, acetilação, hidroxilação, glicosilação, 
fosforilação, acilação, retirada de aminoácidos, (por exemplo, quando a enzima pepsinogênio que é 
inativa sofre a clivagem e retirada de alguns aminoácidos, tornando‑a pepsina, que é ativa), adição de 
novos grupos funcionais, colocação de pontes dissulfeto etc.
Essas mudanças nos aminoácidos podem alterar a hidrofobicidade de uma proteína, além de mudar 
até a localização celular ou mudar sua função.
O hormônio proteico insulina é fabricado no retículo endoplasmático rugoso, e é inativo. A preproinsulina 
recebe 2 pontes dissulfeto entre 6 aminoácidos e quando ela passa pela membrana perde o peptídeo 
sinal e se transforma em proinsulina, que se encaminha para o sangue pelos canais do retículo 
endoplasmático; quando sai da célula para o sangue, perde a sequência chamada peptídeo C, que 
também chega ao sangue, e agora se chama insulina. Esse importante hormônio descoberto em 1921 
é formado por 51 aminoácidos dispostos em duas cadeias polipeptídicas ligadas a pontes dissulfeto 
contendo 21 aminoácidos na cadeia A e 30 aminoácidos na cadeia B.
 S ———————————————— S
 | |
H—Gly—Ile—Val—Glu—Gln—Cys—Cys—Ala—Ser—Val—Cys—Ser—Leu—Tyr—Gln—Leu—Glu—Asn—Tyr—Cys—Asn—OH
 |
 S
 |
 S
 |
H—Phc—Val—Asn—Gln—His—Leu—Cys—Gly—Ser—His—Leu—Val—Glu—Ala—Leu—Tyr—Leu—Val—Cys—Gly—Glu—Arg
 |
 Gly
 |
 Phe
 |
HO—Ala—Lys—Pro—Thr—Tyr—Phe
|
S
|
S
|
Figura 41 – Estrutura da insulina. As pontes dissulfeto ligam as duas cadeias polipeptídicas
6 CATABOLISMO PROTEICO
6.1 Degradação de proteínas e aminoácidos
As proteínas (e os aminoácidos) podem ser consumidos por meio da dieta ou serem produzidos pelo corpo.
As proteínas da dieta têm seu processo digestivo iniciado (clivagem ou proteólise) no estômago, com 
a ajuda da pepsina e HCl presentes no estômago, e terminam com as enzimas do pâncreas (tripsina, 
quimotripsina, elastease, carboxipeptidade) e do intestino (aminopetidades, dipeptidases), para que 
possam ficar unidades menores (aminoácidos) e serem absorvidas pela circulação sanguínea. Esse 
processo é chamado de digestão extracelular.
64
Unidade II
Pode ocorrer também a proteólise intracelular (de proteínas que já cumpriram seu papel intracelular) 
pelo lisossomo ou pela via ubiquitina‑proteassoma. A ubiquitina é uma proteína que marca proteínas 
indesejadas ou velhas. Ela as direciona para o catabolismo proteico (obtenção de energia) em casos de 
jejum prolongado, de diabetes mellitus ou para degradar a digestão intracelular (proteassoma) para 
reaproveitamento dos aminoácidos.
 Lembrete
A diferença de nitrogênio (das proteínas) que é ingerido e 
a quantidade que é excretado se chama balanço nitrogenado 
(BN=N ingerido‑N excretado).
Se BN=0, está equilibrado, normal; o BN negativo pode ser visto 
em jejum, com uma dieta pobre em proteínas ou restritiva, em doenças 
altamente catabólicas, como câncer e Aids, etc.; o BN positivo é visto em 
crianças na fase de crescimento, gestantes, e treino de musculação com 
o objetivo de hipertrofia muscular, entre outros.
 Observação
As proteínas, ácidos nucleicos e as porfirinas contêm nitrogênio, que 
deve sair do nosso corpo por ser indesejável e às vezes perigoso para as 
funções de diferentes células.
A degradação das porfirinas terá como produto de degradação 
nitrogenado as bilirrubinas; o ácido nucleico, o ácido úrico; e as proteínas 
e a ureia. A maior excreta nitrogenada no ser humano é a ureia, solúvel em 
água e não muito tóxica para as células, por isso somos classificados como 
ureotélicos; animais como peixes ósseos são amoniotélicos, pois a principal 
excreta nitrogenada é a amônia, muito hidrossolúvel e muito tóxica; já 
aves, insetos e répteis são uricotélicos, cuja principal excreta nitrogenada é 
o ácido úrico pouco solúvel em água e pouco tóxico.
Depois da proteólise, os aminoácidos são liberados e terão seu nitrogênio excretado, e o esqueleto 
carbônico será precursor da glicose (aminoácidos glicogênicos) ou acetil‑CoA ou acetoacetato 
(aminoácidos cetogênicos).
Durante o processo de degradação, o nitrogênio (na forma de amônia) é retirado com o envolvimento 
de três processos: transaminação, desaminação e ciclo da ureia no fígado. O restante da cadeia carbônica 
é reutilizada para fins energéticos.
65
BIOQUÍMICA METABÓLICA
A amônia (NH3) produzida por todos os tecidos deve ser transportada até o fígado, mas 
como é tóxica então é levada pelos aminoácidos glutamina e alanina, para que nesse órgão seja 
transformada em ureia.Observação
A encefalopatia hepática é uma doença derivada da insuficiência 
hepática aguda ou crônica que afeta o cérebro gerando lesões irreversíveis 
nessas células. Ela se caracteriza com o aumento da amônia (ou amoníaco) 
no sangue, podendo levar à morte. Entre os fatores de risco podemos 
citar cirrose, alguns medicamentos sedativos e a hepatite. Seus sintomas 
são: movimentos anormais ou tremores nas mãos ou braços, excitação ou 
convulsões, e desorientação.
Quando chegam no fígado os aminoácidos devem sofrer reações (transaminação e desaminação) 
até perderem o nitrogênio, que será transformado em ureia no ciclo da ureia, cuja principal função é 
eliminar a amônia tóxica do corpo e em animais superiores, isto é, por meio da urina.
Proteínas
Aminoácidos
Proteólise
Síntese de novas 
proteínas
Síntese de compostos 
nitrogenados não proteicos
Degradação
Cadeia carbônica
Ureia
Figura 42 – Esquema da proteólise
6.1.1 Transaminação
As aminotransferases ou transaminases são específicas para cada tipo de aminoácido, produzindo os 
a‑cetoácidos correspondentes. No entanto, a maioria só aceita a‑cetoglutarato ou (em menor extensão) 
oxaloacetato como aceitador do grupo amina, produzindo glutamato ou aspartato.
66
Unidade II
Piruvato
1
6
5
4
3
2
Acetil‑CoA
Oxaloacetato
Succinil‑CoA
a‑cetoglutarato
Fumarato
Ala
Cys
Gly
Ser
Thr
Trp
Ile
Leu
Lys
Phe
Thr
Trp
Tyr
Arg
His
Gin
Glu
Pro
Ile
Met
Thr
Val
Asp
Phe
Tyr
Aspn
Asp
Figura 43 – Locais onde o esqueleto carbônico dos aminoácidos pode participar
Os grupos amina da maior parte dos aminoácidos são utilizados para produzir glutamato ou aspartato, 
que por sua vez serão substratos da TGO (transaminase glutâmico‑oxalacética) ou AST (aspartato 
aminotransferase) e TGP (transaminase glutâmico‑pirúvica) ou ALT (alanina aminotrasnferase).
Essas enzimas transferem o grupo amino para um cetoácido (oxaloacetato ou piruvato), produzindo 
o aminoácido correspondente ao cetoácido (aspartato ou alanina). Geralmente a substância que aceita 
o grupo amina é o alfa‑cetoglutarato, que é convertido em glutamato.
As transaminases ou aminotransferases necessitam de um ajudante chamado de coenzimas, pois 
a reação é extremamente complexa. A vitamina B6, conhecida como piridoxal fosfato (PAL), se liga 
ao grupo amina se transformando em piridoxamina (PAM) e o entrega ao cetoácido na ligação C=O, 
transformando em uma amina (aminoácido glutamato), e o grupamento C=O vai para onde o grupamento 
amina saiu, transformando a estrutura em um cetoácido (se for alanina se transforma em piruvato, se 
for aspartato se transforma em oxaloacetato). O glutamato se transforma em a‑cetoglutarato e libera 
a amônia.
Resumindo:
alanina + a‑cetoglutarato ⇔ piruvato + glutamato
aspartato + a‑cetoglutarato ⇔ oxaloacetato + glutamato
67
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Aminoácido
Piridoxal‑fosfato
Glutamato a‑cetoglutarato
Piridoxamina‑fosfato
a‑cetoácido
H
+
N
HO
H3C
COOH
CH2 O P
NH3
+
COO–R C
H
NH3
+
COO–CH2CH2OOC C
H
O
COO–CH2CH2OOC C
H
O
COO–R C
H
+
N
HO
H3C
CH2 – NH3
+
CH2 O P
Figura 44 – Esquema da reação de transaminação
+ +
Glutamato
COO–
C
CH2
CH2
COO–
H3N
+ H
a‑cetoglutarato
COO–
C
CH2
CH2
COO–
O
Oxaloacetato
COO–
C
CH2
COO–
O
Aspartato
COO–
C
CH2
COO–
H3N
+ H
Aspartato
aminotransferase
Figura 45 – Esquema da reação catalisada pela AST
A TGP (ALT) é encontrada principalmente no fígado e a TGO (AST) normalmente é encontrada no 
fígado e em vários tecidos como coração, músculos, rim, cérebro e tecidos pancreático, pulmonar, nos 
leucócitos e eritrócitos. Ambas AST e ALT são encontradas no citosol dos hepatócitos, sendo a AST 
também encontrada nas mitocôndrias deles.
68
Unidade II
 Observação
Quando ocorrer algum dano tecidual no músculo cardíaco, músculo 
esquelético, rim, cérebro, pâncreas, pulmão ou nas células sanguíneas a 
TGP será liberada no sangue. Caso ocorra necrose (destruição de organelas, 
inclusive mitocôndria) é liberada a TGO no sangue também.
Em casos de lesão celular ocorre um extravasamento do conteúdo 
celular e o aumento de TGP sanguíneo serve como um indicador bastante 
específico do estado do fígado (como lesões hepáticas agudas do tipo que 
ocorre na hepatite viral, overdose de paracetamol ou esteatose), ao passo 
que o aumento de TGO é visto no infarto agudo do miocárdio (IAM), na 
insuficiência cardíaca, nas desordens musculares, no câncer de fígado e na 
pancreatite, por exemplo.
Os níveis normais de TGO e TGP variam conforme o fabricante do teste 
laboratorial, mas geralmente para TGO a taxa de referência é de 0‑45 U/L 
na maioria dos laboratórios e para TGP de 0‑50 U/L na maioria dos laboratórios, 
sendo necessário a verificação dos valores de referência para poder comparar 
os resultados.
6.1.2 Desaminação
Qualquer aminoácido pode sofrer desaminação, porém o glutamato é o principal. A enzima 
responsável pela desaminação do glutamato é a glutamato desidrogenase, uma enzima mitocondrial, 
encontrada no fígado de mamíferos, que tem a capacidade incomum de poder empregar tanto o NAD+ 
como o NADP+ como cofator. Nos hepatócitos, o glutamato é transportado do citosol para a mitocôndria 
para fazer a reação.
glutamato + água + NAD+ ‑‑‑> a‑cetoglutarato + NADH + amoníaco (NH3) + H
+
+ +
Glutamato
COO–
C
CH2
CH2
COO–
H3N
+ H
a‑cetoglutarato
COO–
C
CH2
CH2
COO–
ONAD(P)+ +H2O NAD(P)H + H
+ + NH4
+
Glutamato 
desidrogenase
Figura 46 – Esquema da reação catalisada pela enzima glutamato desidrogenase
69
BIOQUÍMICA METABÓLICA
As causas da toxicidade da amônia não estão bem elucidadas, mas sabe‑se que quando a 
concentração é muito alta, ela reage com o glutamato para formar glutamina. Além do transporte da 
amônia dentre os tecidos, a glutamina está envolvida em diferentes funções, tais como proliferação e 
desenvolvimento de células e participação no sistema antioxidante, entre outras. Após exercícios físicos 
intensos e prolongados, a concentração de glutamina pode tornar‑se reduzida, pois está relacionada 
com efeitos antioxidantes.
O glutamato é um neurotransmissor excitatório do sistema nervoso. Acredita‑se que esteja envolvido 
em funções cognitivas no cérebro, como a aprendizagem e a memória.
 Saiba mais
Para saber mais sobre a glutamina, leia o artigo a seguir:
CRUZAT, V. F.; PETRY, E. R.; TIRAPEGUI, J. Glutamina: aspectos bioquímicos, 
metabólicos, moleculares e suplementação. Revista Brasileira de Medicina 
do Esporte, v. 15, n. 5, 2009. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/rbme/
v15n5/15.pdf. Acesso em: 8 jun. 2020.
6.1.3 Ciclo da ureia
A ureia é excretada pelos rins e é formada a partir da amônia. O processo de produção da ureia se 
dá em parte nas mitocôndrias e em parte no citoplasma, principalmente dos hepatócitos (células do 
fígado), mas também, em menor grau, nos rins.
O
CH2N NH2
Figura 47 – Fórmula estrutural da ureia
O ciclo da ureia consiste em cinco reações: duas dentro da mitocôndria e três no citosol. Cada reação 
é catalisada por uma enzima.
O ciclo ocorre da seguinte forma:
• A amônia se condensa com o bicarbonato e forma carbamoil fosfato com gasto de 2 ATPs.
• Ainda na mitocôndria, a ornitina se condensa com o carbamoil fosfato e gera citrulina, que é 
transportada para o citosol.
70
Unidade II
 Observação
Ornitina e citrulina são aminoácidos especiais, isto é, não fazem parte 
da estrutura de proteínas, apenas do ciclo da ureia.
• A citrulina reage com aspartato gerando argininosuccinato e fumarato, com consumo de ATP.
• Ocorre a lise ou quebra do argininossuccinato em arginina e fumarato.
• A arginina será clivada originando ureia e ornitina (que volta para a mitocôndria e reinicia o ciclo).
Ciclo da ureia
Matriz 
mitocondrial
Enzimas
1. Carbamoil fosfato sintetase
2. Ornitina transcarbamilase
3. Argininosuccinato sintetase
4. Argininosuccinato liase
5. Arginase
NH4
+ + HCO3
–
2 ATP
2 ADP + Pi + 2 H+
Ureia
Carbamoil fosfato
H2O
ATP
2
3
4
5
AMP + PPi
Aspartato
Fumarato1
Ornitina Citrulina
Arginina
Argininossuccinato
Figura 48 – Representação do ciclo da ureia
6.1.4 Utilização do cetoácido (cadeia remanescente) dos aminoácidos
Embora a existência de vinte aminoácidos diferentes derive vinte vias diferentes, todas 
convergem para a formação de poucos produtos. Os aminoácidos que podem ser convertidos em 
piruvato, a‑cetoglutarato, succinil‑CoA, fumarato e oxaloacetato podem ser utilizados na síntese de 
glicose, e são ditos glicogênicos. Os demais intermediários do ciclo de Krebs, além do oxaloacetato, 
atuam estimulando o ciclo para maior formação desse.
71
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Aminoácidos metabolizados que apresentam como produto o acetoacetato ou o acetato são 
considerados cetogênicos, já que nos animais não há uma forma de converter uma molécula de dois 
carbonos em glicose. O acetil‑CoA formado pode ser oxidado em CO2, ou, quando o ciclo do ácido cítrico 
está restrito, pode ser convertido em acetoacetato e lipídios, que podem liberar corpos cetônicos no 
fígado, pela conversão do acetoacetil‑CoA em acetona e eta‑hidróxido butirato. Na figura a seguir estão 
colocados os destinos dos cetoácidos dos aminoácidos nas vias metabólicas.
Leucina***
Lisina***
Fenilalanina
Triptofano
Tirosina
* – A. glicogênicos
** – A. glicocetogênicos
*** – A. cetogênicos
Arginina*
Glutamina
Histidina*
Prolina*
Isoleucina*
Metionina*
Valina*
Asparagina*
Aspartato*
Fenilalanina**
Tirosina**
Alanina*
Cisteína*
Glicina*
Serina*
Treonina*
Isoleucina
Leucina
Triptofano
Acetoacetil‑CoA
alfa‑cetoglutarato
Oxaloacetato
Succinil‑CoA
isocitrato
Succinato
Fumarato
Malato
Glutamato*
citrato
Acetil‑CoA
Piruvato
Ciclo 
do ácido 
cítrico
Figura 49 – Após a remoção do grupo amino presente nos aminoácidos o restante da cadeia (cetoácido) 
é aproveitado em diferentes vias metabólicas, como no ciclo de Krebs, gliconeogênese e cetólise
6.1.5 Ciclo glicose‑alanina
O ciclo da glicose‑alanina é um exemplo de cooperação entre tecidos. Durante o jejum prolongado, 
as proteínas musculares são digeridas produzindo aminoácidos. Parte do nitrogênio gerado na oxidação 
dos aminoácidos é utilizada para converter o piruvato em alanina, que por sua vez é exportada para o 
sangue e, posteriormente, capturada pelo fígado.
O fígado, por sua vez, reconverte a alanina em piruvato, que é utilizado para a síntese de glicose 
pela via da gliconeogênese. A glicose produzida é exportada para o sangue e pode ser capturada pelo 
músculo, sendo usada para a produção de energia e piruvato pela via glicolítica. O piruvato é reutilizado 
para a produção de mais alanina.
Algumas reações bioquímicas, como a utilização de aminoácidos para a obtenção de energia, 
podem produzir amônia em tecidos periféricos (extra‑hepáticos). Como a amônia não pode circular 
livre no sangue, o organismo desenvolveu a estratégia de associar essa amônia a uma molécula de 
glutamato, produzindo glutamina. A glutamina é liberada para o sangue e capturada pelo fígado, que 
faz a reação inversa, produzindo novamente glutamato e amônia. Por isso, podemos dizer que a amônia 
é transportada no sangue na forma de glutamina.
72
Unidade II
A figura a seguir mostra a utilização dos produtos do catabolismo dos aminoácidos para produção 
de moléculas importantes no metabolismo de carboidratos e lipídeos.
Proteínas 
da dieta
Reposição através 
da dieta
Síntese e degradação 
de proteínas a partir 
de aminoácidos é 
contínua
Proteínas 
endógenas
Síntese de 
compostos 
nitrogenados 
não proteicos
Síntese de glicose 
ou glicogênio
Síntese de 
ácidos graxos
Esqueleto carbônico
Respiração celular
Grupos 
amino
Ciclo da 
ureia para 
eliminação 
do nitrogênio
Aminoácidos
Figura 50 – Após proteólise, os aminoácidos sofrem a retirada do grupo amino e suas cadeias carbônicas remanescentes são 
aproveitadas para produção de carboidratos ou lipídeos
 Saiba mais
Para saber mais sobre o metabolismo de aminoácidos e amônia em 
situações de estresse metabólico, acesse o site a seguir:
LBP‑UNIRIO. Metabolismo de aminoácidos e amônia em situações de 
estresse metabólico. LBP‑Unirio, [s.d.]. Disponível em: http://www.unirio.
br/lbp/linhas‑de‑pesquisa/metabolismo‑de‑aminoacidos‑e‑amonia‑em‑
situacoes‑de‑stress‑metabolico. Acesso em: 18 jun. 2020.
 Resumo
As proteínas são sintetizadas a partir de uma molécula de RNA 
mensageiro, que é produzida por meio do DNA. O DNA e o RNA são ácidos 
nucleicos. Os ácidos nucleicos são polímeros formados por nucleotídeos 
que, por sua vez, são formados por um grupo fosfato, uma pentose e uma 
base nitrogenada.
As proteínas ingeridas são primeiramente desnaturadas no estômago 
e depois digeridas por enzimas presentes no suco gástrico, entérico e 
pancreático. Como resultado da digestão, são gerados aminoácidos.
73
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Na degradação dos aminoácidos o grupo amino é liberado na forma 
de ureia e as vinte cadeias carbônicas formam compostos comuns ao 
metabolismo de carboidratos e lipídeos.
As etapas de degradação dos aminoácidos são: transaminação, 
desaminação oxidativa e ciclo da ureia. No processo de transaminação, o 
grupo amino da maioria dos aminoácidos é transferido para o glutamato. 
O glutamato, por sua vez, pode sofrer um novo processo de transaminação 
formando aspartato, ou pode sofrer desaminação oxidativa, formando 
amônia. A amônia e o aspartato participam do ciclo da ureia.
O balanço de nitrogênio é a diferença entre o nitrogênio ingerido e o 
nitrogênio excretado.
 Exercícios
Questão 1. (IF/MS 2016) Nucleotídeos apresentam uma variedade de funções no metabolismo 
celular. Eles representam a moeda energética nas transações metabólicas; são as ligações químicas 
essenciais nas respostas da célula a hormônios e a outros estímulos extracelulares; e também são 
os componentes estruturais de uma estrutura ordenada de cofatores enzimáticos e intermediários 
metabólicos. E, por último, mas não menos importante, eles são os constituintes dos ácidos nucleicos: 
ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA), os repositórios moleculares da informação 
genética. A estrutura de cada proteína – e, em última análise, de cada biomolécula e componente 
celular – é o produto da informação programada na sequência nucleotídica dos ácidos nucleicos 
da célula. A capacidade de armazenar e transmitir a informação genética de uma geração a outra é 
uma condição fundamental para a vida.
NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.
Considerando as características e processos que envolvem os ácidos nucleicos e seus respectivos 
nucleotídeos, analise as alternativas a seguir e assinale a incorreta.
A) Um segmento de uma molécula de DNA que contém a informação necessária para a síntese de 
um produto biologicamente funcional, seja proteína ou RNA, é denominado gene.
B) O RNA tem uma ampla variedade de funções e muitas classes são encontradas nas células. 
Os RNA ribossomais (rRNAs) são componentes dos ribossomos, os complexos que executam a 
síntese proteica. Os RNAs mensageiros (mRNAs) são intermediários, carregando a informação 
genética de um ou poucos genes para o ribossomo, onde as proteínas correspondentes podem ser 
sintetizadas. Os RNAs transportadores (tRNAs) são moléculas adaptadoras que traduzem fielmente 
a informação no mRNA em uma sequência específica de aminoácidos.
74
Unidade II
C) Tanto o DNA quanto o RNA contêm duas bases púricas principais, adenina (A) e guanina (G), e 
duas pirimídicas. No DNA e no RNA, uma das pirimidinas é a citosina (C), mas a segunda pirimidina 
não é a mesma nos dois: é a timina (T) no DNA e a uracila (U) no RNA.
D) Embora o DNA e o RNA pareçam ter duas diferenças – pentoses diferentes e a presença de uracila 
no RNA e timina no DNA – é a pentose que define a identidade do ácido nucleico. Se o ácido 
nucleico contém 2’‑ desoxi‑D‑ribose, é DNA por definição. Da mesma forma, se o ácido nucleico 
contém D‑ribose é RNA, de acordo com sua composição de base.E) Amostras de DNA isoladas de diferentes tecidos da mesma espécie podem não ter a mesma 
composição de bases nitrogenadas. Assim, a composição de bases de DNA, em uma dada espécie, 
pode se modificar com a idade do organismo, seu estado nutricional ou a mudança de ambiente.
Resposta correta: alternativa E.
Análise das alternativas
A) Alternativa correta.
Justificativa: o segmento da fita de DNA contendo as bases nitrogenadas é composto pela sequência 
específica de ácido nucleico, que são os genes com as nossas informações hereditárias.
B) Alternativa correta.
Justificativa: o RNA se divide em RNA‑mensageiro (que carrega as informações genéticas originadas 
do DNA), o RNA‑ribossômico (que traz os códons com as informações genéticas) e o RNA‑transportador 
(que se traduz em anticódons e produz sequências de aminoácidos que se traduzirão em proteínas ou 
enzimas específicas).
C) Alternativa correta.
Justificativa: as bases pirimídicas se unem às purinas, onde o emparelhamento no DNA ocorre, a base 
púrica A (adenina) se liga com a base pirimídica T (timina), e no RNA a base A (adenina) se une à U (uracila). 
Já a base pirimídica C (citosina) se une à base púrica G (guanina) igualmente em DNA e RNA.
D) Alternativa correta.
Justificativa: o DNA é uma desoxirribose e contém a timina enquanto o RNA é uma ribose e 
contém a uracila.
E) Alternativa incorreta.
Justificativa: amostras de DNA isoladas de diferentes tecidos da mesma espécie possuem a mesma 
composição de bases nitrogenadas e não se modificam por idade, ambiente ou nutrição.
75
BIOQUÍMICA METABÓLICA
Questão 2. Após a degradação de aminoácidos, se os grupos amina não forem reutilizados para 
a síntese de novos aminoácidos ou de outros produtos nitrogenados, eles são canalizados para a 
formação de um produto de excreção atóxico chamado ureia, através do ciclo da ureia. Sobre esse 
ciclo é correto afirmar:
A) O ciclo da ureia ocorre no rim e tem início pela desaminação do glutamato na matriz mitocondrial 
gerando na sequência carbamoil fosfato, em uma reação dependente de ATP.
B) O tratamento de uma disfunção no ciclo da ureia com arginina se justifica por esse aminoácido 
ser ativador alostérico da enzima n‑acetilglutamato sintase, que produz o ativador alostérico da 
enzima carbamoil fosfato sintetase 1, ativando o ciclo.
C) No sangue, a maior parte do grupamento amina dos aminoácidos está na forma de amônia (NH3) 
para evitar a toxicidade causada pelo íon amônio (NH4+), que cruza todas as membranas em 
direção ao cérebro, causando encefalopatia hepática.
D) O glutamato desempenha um papel importante no transporte dos grupamentos amina de 
aminoácidos degradados no músculo até o ciclo da ureia, evitando sua toxicidade, em um ciclo 
chamado glicose‑glutamato.
E) Quando o ciclo da ureia está muito ativo, o ciclo de Krebs fica comprometido pelo consumo de 
oxaloacetato e fumarato no ciclo da ureia.
Resposta correta: alternativa B.
Análise das alternativas
A) Alternativa incorreta.
Justificativa: o ciclo da ureia ocorre nas células do fígado e em menor parte no rim. Tem início nas 
mitocôndrias e depois segue para o citosol da célula.
B) Alternativa correta.
Justificativa: a arginina auxilia as sínteses que ocorrem no fígado, sendo, portanto, usada no 
tratamento de disfunção do ciclo da ureia, já que ajuda na eliminação de toxinas do organismo.
C) Alternativa incorreta.
Justificativa: a amônia (NH3) é convertida no fígado, sendo mais tóxica que a ureia. A encefalopatia 
hepática é originada por distúrbio no fígado, que converte amônia em ureia e esta é excretada do corpo 
pelos rins, em forma de urina.
76
Unidade II
D) Alternativa incorreta.
Justificativa: o glutamato se converte em glutamina e é transportado para o fígado ou transfere seu 
grupo amino para o piruvato (ciclo glicose‑alanina), evitando a toxicidade.
E) Alternativa incorreta.
Justificativa: o ciclo da ureia é ligado ao ciclo de Krebs, sendo que as reações dos dois ciclos estão 
relacionadas. Por exemplo, o fumarato produzido na reação argininosuccinato liase no ciclo da ureia é 
também intermediário no ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico).