Metabolismo dos aminoácidos

Prévia do material em texto

©
 
Os aminoácidos são moléculas imprescindíveis 
para a vida, sendo os principais componentes 
de todas as proteínas no nosso organismo. Eles 
se caracterizam por estruturas orgânicas 
formadas por cadeias de carbono, ligadas a 
átomos de hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e, às 
vezes, enxofre. Obrigatoriamente contendo um 
grupo carboxila (COOH, que confere a eles a 
acidez) que se localiza na extremidade C-
terminal e um grupo amina (NH2), presente na 
extremidade N-terminal. 
 
Os aminoácidos (aa) também podem ser 
quebrados para obtenção de energia, contudo 
essa quebra gera a liberação do nitrogênio no 
organismo. Este por sua vez, quando não em 
um aminoácido ou outros compostos 
importantes para o corpo, pode ser tóxico. Por 
isso, é necessário que ocorra sua excreção 
adequada. O tecido que mais fornece aa para 
o metabolismo energético é o músculo, a partir 
da quebra das proteínas durante um período 
de exercício intenso. Esses peptídeos 
degradados serão encaminhados para o fígado 
que irá realizar a metabolização do nitrogênio 
para a excreção, sob a forma de ureia. 
 
Como o nitrogênio é um composto nobre, e 
extremamente importante, é necessário que 
esteja presente em quantidades suficientes nos 
organismos. A esta relação entre obtenção e 
excreção de nitrogênio, se dá o nome de 
balanço nitrogenado (BN). Em crianças, 
adolescentes e mulheres grávidas, o BN é 
positivo, uma vez que para que ocorra o 
desenvolvimento correto do indivíduo, ou do 
feto, é necessário que se obtenha mais 
nitrogênio do que se elimine, a fim de promover 
os processos biossíntéticos necessários para o 
desenvolvimento. Em pessoas com dietas 
inadequadas - em quadros de jejum ou 
inanição prolongada - o BN é negativo, posto 
que para compensar a falta da fonte primária 
de energia – glicose – se faz necessária a 
quebra de proteínas. Em adultos saudáveis 
esse balanço é zero, pois a taxa de consumo e 
obtenção é equivalente. 
Alguns aminoácidos presentes no nosso 
organismo são obtidos pela dieta, e para que 
eles possam ser absorvidos, é necessário a 
degradação da proteína de origem deste aa. 
Quando o alimento chega no estômago, há um 
estímulo para secreção da gastrina que irá 
induzir a liberação de HCl e pepsinogênio, a fim 
de criar um pH ambiente na faixa de 2,5, 
favorável a desnaturação proteica. A pepsina, 
quando ativa, cliva as proteínas na 
extremidades N-Terminal, especialmente em 
resíduos de Tyr, Phe, Trp. Quando o bolo 
alimentar se encaminha para o intestino, ele 
traz resquícios de baixo pH, e a partir da ação 
da secretina, há o estímulo para a liberação de 
bicarbonato pelo pâncreas, com o intuito de 
elevar o pH para a faixa 7,0. Além disso, o 
pâncreas secretará também tripsinogênio 
quimiotripsinôgenio e procarboxipeptidase, 
que clivarão a extremidade C-terminal de 
resíduos contendo Lys, Arg Tyr, Phe, Trp. Os 
aminoácidos resultantes da degradação das 
proteínas serão desmembrados, tendo como 
©
 
produto final um esqueleto carbônico – que 
gerará intermediários do ciclo de Krebs – e NH4+ 
- que poderá ser desviado para síntese de 
bases nitrogenadas ou outros aminoácidos -, 
que em última instância terá seu excesso 
eliminado do organismo pelo ciclo da ureia. 
 
Degrada o dos amino cidos 
A degradação dos aminoácidos começa por 
uma reação de transaminação, catalisada por 
transaminases (ou aminotransferases), 
também conhecida como desaminação 
oxidativa. Nesse processo um aminoácido 
transfere seu grupamento amino para o α-
cetoglutarato, formando glutamato e um α-
cetoácido, que será um intermediário do ciclo 
de Krebs. 
 
 
O glutamato produzido pela transminação 
será então oxidado - a partir da doação de 
seus elétrons ao NADP+ - tornando-se um 
intermediário instável, que será hidrolisado, 
liberando NH4+. gerando o α-cetoglutarato. Essa 
reação, que acontece na mitocôndria dos 
hepatócitos, é catalisada pela glutamato 
desidrogenase, e é regulada alostericamente 
por ATP/GTP (inibição da reação) e por 
ADP/GDP (estímulo a ração). O NH4+ é então 
retido na mitocôndria, uma vez que seu escape 
acarretaria consequência negativa, pois é 
extremamente tóxico. 
Como dito anteriormente, a reação de 
transminação produz glutamato, e ao 
contrário da oxidação do glutamato, que só 
ocorre nos hepatócitos, a transminação pode 
ser realizada por praticamente todos os 
tecidos, uma vez que a maioria realiza quebra 
 
de proteínas em seu metabolismo, 
principalmente durante momentos de jejum ou 
de atividade física intensa. Logo, o glutamato 
produzido nos tecidos extrahepáticos tem de 
ser transportado para o fígado pela corrente 
sanguínea. 
 
Toxicidade da amônia 
 
A amônia é um composto abundante na natureza, 
mas para muitos animais ela é tóxica. 
Especialmente nos mamíferos, a amônia em 
excesso possui muitas implicações no SNC. O íon 
amônio, NH4+, é liberado pela membrana 
plasmática, e tem a capacidade de alterar o 
potencial de membrana. Isso é prejudicial, pois as 
células sinápticas precisam de polaridade para 
exercerem suas funções, e sem ela a transmissão de 
sinal pelo SNC seria afetada. 
Além disso, para que o amônio seja eliminado do 
organismo, é necessária a produção de glutamina, 
que é um osmólito, e em grandes concentrações é 
capaz de atrair água para dentro dos astrócitos, por 
conseguinte causando um edema e um possível 
coma. Outro viés, é que para formação de 
glutamina é necessário glutamato, que é um 
neurotransmissor - e precursor de outros 
neutrotransmissores -, logo sua depleção pela 
sueperatividade da glutamina sintase, debilita a 
manutenção da homeostase do SNC. 
 
©
 
Ao chegar no fígado, o glutamato extra-
hepático adquire um grupamento fosfato, pela 
ação da glutamina sintetase, de uma molécula 
de ATP. É convertido a γ-glutamilfosfato. Este 
por sua vez, “atacado” pelo íon amônio no local 
de sua ligação com o fosfato, liberando-o, e 
formando enfim a glutamina, novamente pela 
ação da glutamina sintetase. Então, a 
glutamina sofrerá ação da glutaminase, que irá 
retirar o NH4+, de sua estrutura a partir de uma 
hidrólise, convertendo-a a glutamato 
novamente. Esse NH4+ será desviado para o 
ciclo da ureia, afim de ser eliminado do 
organismo. 
 
 Ciclo glicose-alanina 
O músculo apresenta uma diferença em 
relação aos outros tecidos, pois ao invés de 
glutamato, libera alanina no sangue. Isso 
ocorre, porque o glutamato da primeira 
transminação, sofrerá outra transminação, 
gerando piruvato e alanina. Esta por sua vez, 
será transportada até o fígado, onde será 
transminada, produzindo glutamato (liberando 
NH4+, que será encaminhado ao ciclo da ureia) 
e piruvato, que poderá ser utilizado na 
gliconeogênese. O ciclo, então, leva esse nome 
por ser capaz de fornecer substrato para 
obtenção de nova glicose, a partir da quebra do 
aminoácido alanina. 
 
Ciclo da ureia 
O ciclo da ureia ocorre em cinco etapas, e tem 
como objetivo final eliminar a amônia do 
organismo, sob a forma de ureia. Esse processo 
é custoso energeticamente, e libera consigo 
uma grande quantidade de água. 
1° etapa: durante a primeira etapa ocorre a 
formação de carbamoil fosfato, que é o 
primeiro doador de nitrogênio da ureia. 
 
O íon bicarbonato (HCO3-) recebe um 
gruapamento fosfato do ATP, formando o ácido 
carboxifosfórico. Este será ‘’atacado’’ pela 
amônia, que entrará no lugar do fosfato, 
formando o carbamato, que irá receber um 
grupamento fosfato de outro ATP, enfim 
formando o carbamoil fosfato. 
 
2° etapa: na segunda reação ocorre a 
transferência do grupo carbamoil para a 
ornitina. 
 
©
 
A ornitinatranscarbomoilase, catalisa a junção 
do grupamento carbamoil para a ornitina com 
a liberação de fosfato inorgânico, gerando a 
citrulina. Até então ambas as reações haviam 
ocorrido na mitocôndria dos hepatócitos,passando a ocorrer no citosol, a partir do 
transporte da citrulina para lá. 
 
3° etapa: nessa etapa, há a condensação da 
citrulina com o aspartato, que será o segundo 
doador de átomos de nitrogênio para a ureia. 
 
 
A citrulina se condensará com o aspartato -
através da arginosuccinato sintetase- 
formando arginoscuccinato. 
 
4° reação: durante essa etapa, há a 
eliminação do fumarato, com a liberação da 
arginina. 
 
 
O argninosuccinato é convertido a arginina e 
fumarato, pela ação da argino succinase, e este 
será reconvertido a aspartato – através da 
‘’mini-conversão” que forma malato para 
formar oxaloacetato - retornando ao ciclo de 
Krebs. Acredita-se que como forma 
compensatória ao alto gasto energético de 
formação da ureia. 
5° etapa: na última reação, há a hidrólise da 
arginina e a produção da ureia. 
 
 
A arginina será hidrolisada, a partir da 
arginase, formando ureia e ornitina. A última, 
sendo levada de volta para a mitocôndria. 
OBS: O α-cetoácido formado depende do 
aminoácido que sofre a transaminação. 
OBS2: Os aminoácidos cetogênicos dão origem 
ao acetil-CoA ou acetoacetato, mas não 
formam glicose. Já os aminoácidos 
glicogênicos, dão origem a intermediários do 
ciclo de Krebs (piruvato, oxaloacetato, α-cg, 
succinil-CoA e fumarato). podendo formar 
glicose).