Metabolismo de aminoácidos e proteínas

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Samara Pires- MED25 
Bioquímica Médica II 
Metabolismo de aminoácidos e de proteínas 
 
1. Proteínas 
● Macromoléculas mais abundantes e com maior diversidade de funções nos                   
sistemas vivos; 
● São polímeros de 𝛂-L-aminoácidos; 
● Uma ou mais cadeias polipeptídicas; 
● Função estrutural e essencial nos processos biológicos: enzimas, hormônios                 
(insulina e glucagon por exemplo), defesa (fatores de coagulação e                   
anticorpos), transportadores (lipoproteínas), sinalização química         
(receptores); 
● Estrutura proteica: primária (sequência de aminoácidos, alterada somente               
por problemas genéticos) → secundária (𝛃-paralela ou 𝛂-hélice) → estruturas                   
supersecundárias → terciária (proteínas globulares) → quaternária (ex.:               
hemoglobina); 
● As proteínas são constantemente sintetizadas e degradadas (renovação               
constante → é o turnover proteico). A velocidade depende do tipo e da                         
função da proteína. Ex.: as enzimas digestivas e proteínas plasmáticas têm                     
meia-vida de horas ou de dias; 
- O turnover pode acontecer após a marcação da ubiquitina (pequena                   
proteína), que se liga ao grupo carboxi e aminoterminal e lisil. Isso funciona                         
como sinalização para a degradação proteica; 
- Proteínas contendo a sequência terminal prolina, glutamato, serina e                 
treonina (PEST) indicam meia-vida curta. 
● Dietas excessivamente proteicas: o excesso é convertido em glicose ou em                     
lipídios, produzindo grande quantidade de ureia. 
 
2. Aminoácidos 
● Formados por um carbono 𝛂 ligado a um grupo carboxílico, a um grupo                         
amino e a um grupo R específico. O grupo amino está para trás do plano do                               
papel, para a esquerda ou para cima (dependendo de como se escreve); 
● Existem 9 aminoácidos essenciais: leucina, isoleucina, valina, triptofano,               
treonina, metionina, fenilalanina, histidina, lisina e arginina (só é essencial                   
durante o crescimento); 
Obs.: em determinadas condições, a tirosina pode se tornar essencial, pois, como é                         
produzida a partir de fenilalanina, se houver falta desta, aquela não pode ser                         
produzida. 
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● Funções: estrutural, precursores de proteínas, de peptídeos, de               
neurotransmissores e de hormônios, além de atuarem como fonte de                   
energia; 
● Selenocisteína​: não corresponde a nenhum códon do tRNA, mas, durante o                     
seu transporte, ocorre uma modificação da serina → transformada em                   
cisteína, a qual está ligada ao selênio. Assim, temos a formação da                       
selenocisteína. Esse aminoácido está presente no sítio ativo da                 
tiorredoxina-redutase e da glutationa-peroxidase e é incorporado             
cotraducionalmente aos peptídeos a partir de um tRNA modificado. 
● Os aminoácidos e as proteínas não podem ser armazenados no organismo.                     
O excesso da dieta é armazenado como glicose ou como ácidos graxos. No                         
entanto, há um ​pool de aminoácidos livres que são distribuídos pelo corpo e                         
utilizados quando houver necessidade. 
● Os aminoácidos podem vir da dieta ou da degradação de proteínas                     
endógenas. Quando degradados, liberam grupo amino e compostos               
hidrocarbonados. 
- Grupo amino: pode ser usado para a biossíntese de aminoácidos, de                     
nucleotídeos e de aminas biologicamente ativas ou pode ser excretado na                     
forma de íon amônio (pouco) ou de ureia (passa pelo fígado: ciclo da ureia); 
- Cadeia hidrocarbonada: entra no ciclo de Krebs na forma de 𝛂 cetoglutarato                       
e de piruvato. 
● Os aminoácidos são utilizados na síntese de proteínas e fornecem cerca de                       
20% da necessidade de energia diária. Para um adulto manter-se saudável,                     
são necessários cerca de 50g de proteínas/dia. 
 
3. Digestão de proteínas da dieta 
● REGRA: as proteases intracelulares hidrolisam as ligações peptídicas               
internas e as endopeptidases clivam os peptídeos resultantes em                 
aminoácidos. As aminopeptidases e as carboxipeptidases removem             
sequencialmente os aminoácidos a partir da extremidade aminoterminal e                 
carboxiterminal, respectivamente. 
● Enzimas proteolíticas ou proteases 
- Zimogênios: enzimas produzidas na forma inativa e ativadas no local da                     
ação; 
- Inibidor proteico da tripsina protege o pâncreas; 
- Na boca, não ocorre digestão. 
● No estômago 
- Ácido clorídrico: o alimento estimula a mucosa gástrica a secretar gastrina, a                       
qual facilita a liberação de HCl e de pepsinogênio; 
- O HCl é um agente desnaturante de proteínas (pH 1,5); 
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Obs.: no recém-nascido, há a renina ou quimosina, a qual degrada as proteínas do                           
leite em um pH mais elevado. 
- O pepsinogênio é transformado em pepsina, a qual começa a ativar outros                       
pepsinogênios; 
- A pepsina é uma endopeptidase (atua no interior da molécula), pois cliva as                         
ligações do grupo carboxila da tirosina, do triptofano e da fenilalanina; 
- A pepsina é a primeira a digerir proteínas. Depois, ela faz uma autocatálise. 
● No intestino delgado 
- Peptídeos produzidos no estômago são clivados a dipeptídeos e a                   
aminoácidos pelas proteases pancreáticas, que também são zimogênios. 
- Todas as enzimas pancreáticas na forma de zimogênio são ativadas pela                     
tripsina. 
- Tripsina (serinoprotease): é uma endopeptidase, pois cliva o grupo carbonila                   
da arginina ou da lisina. É ativada pela enteropeptidase (enteroquinase) ou                     
faz autoativação. 
- Quimiotripsina (serinoprotease): inicialmente na forma de           
quimiotripsinogênio, é ativada pela tripsina. É uma endopeptidase, por isso                   
cliva a ligação peptídica da carboxila dos aminoácidos ácidos ou hidrofóbicos 
- Elastase (serinoprotease): cliva a elastina e outras proteínas → quebra o                     
grupo carboxila de aminoácidos com cadeias laterais pequenas, como                 
alanina, glicina e serina. 
- Carboxipeptidases (dependem do íon zinco): inicialmente na forma de                 
procarboxipeptidase, é ativada pela tripsina. É uma exopeptidase: remove o                   
grupo amino do último aminoácido da cadeia. 
→ Carboxipeptidase A: remove a carboxila terminal da arginina, lisina e                     
histidina; 
→ Carboxipeptidase B: remove a carboxila terminal da alanina, isoleucina,                   
leucina e valina. 
- Aminopeptidase ​: remove o grupo amino terminal. É uma exopeptidase que                   
não apresenta especificidade como as carboxipeptidases A e B. 
Obs.: a quantidade de proteínas propriamente ditas absorvidas pelo organismo é                     
muito pouca, já os aminoácidos, dipeptídeos e tripeptídeos são os mais absorvidos. 
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Obs.2: os processos de regulação da digestão de proteínas são comuns aos dos                         
demais nutrientes → colecistoquinina, enterogastrona, secretina e gastrina. 
● Transporte e absorção dos aminoácidos 
- Aminoácidos: são absorvidos no lúmen intestinal por proteínas de transporte                   
semiespecíficas dependentes de Na⁺, semelhantemente ao transporte de               
carboidratos; 
- Mecanismo de transporte: primário no caso do sódio, secundário no caso do                       
aminoácido que acompanha o influxo de sódio. Caso haja aminoácidosno                     
intestino e a concentração de sódio no interior da célula esteja baixa, ocorre                         
transporte de ambos, em que o aminoácido é acoplado ao influxo de Na⁺. 
- Para o aminoácido sair da célula → transporte facilitado por transportadores                     
sem necessidade de participação do sódio. 
Obs.: esses transportes não gastam energia. Em tecidos distintos, quando                   
presentes, os mesmos transportadores são isoformas uns dos outros. 
- Antiporte de glutamato-aspartato do espaço intermembrana para a matriz                 
mitocondrial: o glutamato entra, o aspartato sai. 
- Nos demais tecidos → alguns possuem transportadores facilitados e outros                   
expressam transportadores ligados ao sódio. 
- No caso dos di e tripeptídeos → ​o co-transporte é com o íon hidrogênio e não                             
com o sódio: a cada 2H⁺, 1 peptídeo. No caso das proteínas, o transporte é                             
por endocitose. 
- As células do epitélio intestinal captam aminoácidos do sangue para utilizar                     
como fonte de energia durante o jejum → transporte facilitado simples ou                       
acoplado ao sódio. 
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● Transportadores de aminoácidos 
- Transportador para aminoácidos neutros, de prolina e de hidroxiprolina, de                   
aminoácidos ácidos e de aminoácidos básicos, como lisina, arginina, ornitina                   
e cistina (formada por duas cisteínas); 
- Não são específicos de aminoácidos; 
- A maioria é sódio-dependente; 
- A deficiência dos transportadores gera acúmulo de aminoácidos no                 
organismo. 
● Absorção de aminoácidos e de peptídeos 
- Os peptídeos são hidrolisados nos enterócitos pelas peptidases citosólicas e                   
são convertidos em aminoácidos, que vão para o sangue; 
- Os dipeptídeos com prolina e hidroxiprolina e a carnosina são encontrados                     
na forma intacta na corrente sanguínea; 
- A quantidade absorvida de proteínas inteiras não é nutricionalmente                 
significativa, mas é imunologicamente importante (doenças alérgicas). 
● Músculo esquelético 
- No período absortivo, capta e deposita principalmente aminoácidos               
ramificados (isoleucina, valina e leucina); 
- Principal sítio de degradação desses aminoácidos; 
- Gera mais da metade do reservatório corporal total de aminoácidos livres. 
● Cérebro 
- No período absortivo, capta aminoácidos aromáticos, como tirosina,               
triptofano, valina e fenilalanina, para a síntese de neurotransmissores                 
(serotonina); 
- A valina é a principal utilizada como fonte de energia. 
 
4. Degradação de proteínas endógenas 
● Proteases: degradam as proteínas ​endógenas ​. Participam do turnover               
proteico. 
● As proteínas extracelulares associadas à membrana e as proteínas                 
intracelulares de vida longa são degradadas nos lisossomos por processos                   
independentes de ATP. 
- As proteínas solúveis sofrem poliubiquitinação, que é a ligação de quatro ou                       
mais moléculas de ubiquitina catalisada pela ligase. A degradação das                   
proteínas marcadas com ubiquitina ocorre no proteossomo. 
- Proteases lisossomais (catepsinas): proteínas citoplasmáticas ligam-se           
covalentemente à ubiquitina que interage com um complexo proteico                 
(proteassoma) e, depois, a proteína é degradada em um processo                   
dependente do ATP; 
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- Metaloproteinases da matriz: modelam os componentes da matriz               
extracelular. 
● Os aminoácidos liberados podem ser utilizados para a síntese de novas                     
proteínas, para a produção de aminoácidos, de glicose e de lipídios ou                       
podem constituir o pool de aminoácidos livres.  
 
5. Degradação de aminoácidos 
● Interconversão de aminoácidos e remoção do nitrogênio com formação de                   
esqueletos de carbono: enzimas transaminases, glutamato desidrogenase,             
glutaminase, desidratases e desaminases. As duas etapas fundamentais são                 
a transaminação e a deaminação do glutamato; 
● Transaminação ​: ocorre no citosol por ação das aminotransferases (ex.:                 
alanina aminotransferase, ALT, e aspartato aminotransferase, AST).             
Acontece a transferência de um grupo amino do aminoácido para um                     
𝛂-cetoácido, formando um novo glutamato (isto é, o nitrogênio dos                   
aminoácidos é concentrado nele). A transaminação ocorre com todos os                   
aminoácidos (exceção da lisina, da treonina, da prolina e da hidroxiprolina),                     
então quase todos produzem glutamato, o qual é um aminoácido ácido,                     
então sofre deaminação oxidativa. 
Ex.: transferência do grupo amino para o piruvato → alanina. Transferência do                       
grupo amino para o 𝛂-cetoglutarato pela glutamato aminotransferase →                 
glutamato. Vale lembrar que cada aminotransferase é específica para um par de                       
substratos e inespecífica para outro par. 
Obs.: mesmo que a prolina não passe pela transaminação, ela também produz                       
glutamato. 
● Deaminação oxidativa do glutamato​: é a liberação do grupo amino e do                       
𝛂-cetoglutarato do glutamato pela catálise da glutamato desidrogenase               
(GDH). O primeiro pode ser utilizado na síntese de aminoácidos não                     
essenciais e da ureia. 
Obs.: a glutamato desidrogenase depende de NAD⁺ ou NADP⁺ e é inibida por GTP,                           
NADH e por ATP, sendo ativada pelo ADP. 
● No fígado, a amônia liberada pelos aminoácidos é utilizada para a produção                       
de ureia → excretada na urina. Já os 𝛂-cetoácidos são empregados na                       
síntese de glicose, de aminoácidos, de ácidos graxos ou de corpos cetônicos. 
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● A cadeia carbonada dos aminoácidos origina o oxaloacetato, o                 
𝛂-cetoglutarato, o piruvato, o fumarato, acetil-CoA, acetoacetil-CoA ou               
succinil-CoA. 
- Aminoácidos cetogênicos​: produzem acetoacetil-CoA, a qual forma             
acetil-CoA (vai para o ciclo de Krebs ou para a produção de corpos                         
cetônicos; a síntese de ácidos graxos ocorre só no caso de excesso de                         
aminoácidos); 
- Glicogênicos ​: produzem piruvato ou um intermediário do ciclo de Krebs, os                     
quais podem dar origem à glicose por meio da gliconeogênese. 
 
Obs.: a treonina e a isoleucina são glicocetogênicas, pois podem levar à produção                         
de glicose e de acetil-CoA. 
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- O produto final da degradação da arginina, histidina, glutamato, glutamina e                     
prolina é o 𝛂-cetoglutarato, por isso são glicogênicos; 
- O produto final da degradação da metionina, isoleucina, treonina, serina e                     
valina é o succinil-CoA. Valina, isoleucina e leucina são ramificados, então                     
produzem propionil-CoA como produto com a catálise da 𝛂-cetoácido                 
desidrogenase, o qual é convertido em succinil-CoA. 
Obs.: a deficiência da 𝛂-cetoácido desidrogenase provoca a doença do xarope de                       
bordo, na qual a urina tem um odor característico (de açúcar queimado) devido à                           
não degradação dos aminoácidos ramificados. Os sintomas são cetoacidose fatal,                   
sintomas neurológicos e deficiência intelectual. 
- Via da asparagina e do aspartato: originam oxaloacetato. 
- Alanina (glicocetogênica): origina piruvato e acetil-CoA. 
- Tirosina e fenilalanina (glicocetogênicos): originam fumarato e acetil-CoA. 
● A alanina ea glutamina são os principais transportadores de nitrogênio no                       
sangue.  
- A alanina é produzida principalmente no músculo a partir de glutamato ( ​ciclo                       
da glicose-alanina ​): degradação da glicose produz piruvato → piruvato forma                   
alanina por transaminação (reação inversa) → alanina vai para o fígado → o                         
esqueleto de carbono da alanina é utilizado para produzir glicose no tecido                       
hepático, enquanto a parte nitrogenada vai para o ciclo da ureia. 
- A glutamina-sintetase adiciona o grupo amino ao glutamato e produz                   
glutamina, a qual vai para a corrente sanguínea. 
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- No fígado, rim ou intestino, a glutaminase remove o nitrogênio amida,                     
formando glutamato + amônia. Essa última participa do ciclo da ureia, já o                         
glutamato exerce suas funções, podendo ser usado para a síntese de                     
alanina. 
 
 
Obs.: no rim, ocorre liberação da amônia e formação do íon amônio, o qual forma                             
sais com ácidos metabólicos para ser excretado. 
- A glutamina, como transportadora, está envolvida no principal mecanismo                 
de remoção da amônia no cérebro. 
Obs.: 50% de todo o nitrogênio produzido no tecido muscular estará na forma de                           
alanina e de glutamina. 
Obs.2: os mamíferos são ureotélicos, pois eliminam a amina na forma de ureia pela                           
urina. Outra parte é excretada por meio do íon amônio (NH₄⁺), mas é uma                           
quantidade pequena. 
 
6. Metabolismo da amônia 
● Após o metabolismo de aminoácidos → liberação de nitrogênio e de uma                       
cadeia hidrocarbonada. 
● No período pós-prandial​: depois da digestão dos aminoácidos → vão para o                       
intestino e para o fígado por meio da veia porta → aminoácidos participam                         
da síntese proteica, mas o excesso é convertido em glicose ou em                       
triacilgliceróis. 
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Obs.: os aminoácidos ramificados, como a valina, são importantes como fonte de                       
energia para o encéfalo 
● No jejum ​: proteínas musculares começam a ser degradadas, então os                   
aminoácidos são oxidados para produzir energia ou são sintetizados a                   
alanina e a glutamina, as quais são transportadoras do grupo amino no                       
sangue. 
- Glutamina → produz alanina; 
- A alanina e outros aminoácidos vão para o fígado para serem convertidos                       
em glicose, em corpos cetônicos e em nitrogênio; 
● Destino do nitrogênio​: maior parte é convertida em ureia pelo ciclo da ureia a                           
partir de NH₄⁺, de bicarbonato e do nitrogênio do aspartato. A ureia quase                         
que totalmente é excretada pela urina, mas também pode ser pela bile. Parte                         
do nitrogênio pode ser usada na síntese de aspartato; 
Obs.: a regulação desse ciclo é feita por feed-forward → enquanto a degradação de                           
aminoácidos está ocorrendo, a velocidade de produção de ureia aumenta. 
● A amônia (NH₃) praticamente não é encontrada no organismo, porque, como                     
é uma base muito forte, pode gerar alcalose (aumento de pH). Por isso,                         
geralmente é detectada na forma protonada (íon amônio → NH₄⁺); 
● A amônia é tóxica para o Sistema Nervoso Central, pois provoca a depleção                         
das reservas de 𝛂-cetoglutarato, afetando o ciclo de Krebs; 
● A amônia deve ter rápida remoção pelo fígado e pelos tecidos, como o                         
músculo, o que é feito na forma da produção da ureia. 
 
7. Ciclo da ureia 
● Ureia → forma de excreção do grupo amino dos ​aminoácidos​, pois as bases                         
nitrogenadas, por exemplo, são metabolizadas e o resultado é a produção de                       
urato, não de ureia; 
● A ureia basicamente é sintetizada no fígado, mas também pode ser no                       
intestino (em proporção muito menor); 
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● Depois de sintetizada, a ureia vai para os rins e excretada com a água da                             
urina; 
● O íon amônio (NH₄⁺), juntamente com o CO₂, pode ser obtido por meio da                           
ureia, uma vez que, após a ação da urease bacteriana, esses produtos                       
metabólicos são reabsorvidos e o amônio pode ser empregado para a                     
produção de glutamina, a qual vai para o fígado a fim de produzir                         
novamente a ureia; 
● Exemplificação do ciclo da ureia a partir da glutamina  
- Envolve algumas etapas principais: (1) transaminação, (2) desaminação               
oxidativa do glutamato, (3) transporte de amônia e (4) reações do ciclo da                         
ureia. 
- A formação de amônia a partir do grupo amino ocorre principalmente pelo                       
nitrogênio amino do glutamato. 
- Fase mitocontrial (controladora do processo) 
- A glutamina é formada a partir de glutamato pela glutamina-sintase                   
mitocondrial, por isso essa enzima é fundamental na desintoxicação da                   
amônia e na homeostase ácidobásica. Sua deficiência em recém-nascidos                 
resulta em lesão cerebral, falência múltipla e morte. 
- Glutamina é transportada para o interior da mitocôndria → passa pela                     
deaminação da glutaminase e produz glutamato e íon amônio. 
- O glutamato é utilizado para a síntese de aspartato, o qual é transportado                         
para fora da mitocôndria (entra glutamato, sai aspartato). 
- O NH₄⁺ da glutamina produz o carbamoil fosfato com uso de bicarbonato e                         
com gasto de 2 ATP pela catálise da ​carbamoil-fosfato-sintetase-I                 
(mitocondrial), a qual é a reguladora do processo. Quando mais íon amônio                       
tiver, maior será a atividade dessa enzima. 
Obs.: a carbamoil-fosfato-sintetase-II é citosólica. 
- Carbamoil-fosfato + ornitina → citrulina. 
- Fase citosólica 
- Transporte de citrulina para fora da mitocôndria: uma citrulina sai, uma                     
ornitina entra. 
- Citrulina + aspartato (com gasto de ATP) → argininossuccinato; 
- Argininosuccinato → fumarato e arginina (catálise da             
argininosuccinato-liase). Veja que o fumarato é também um intermediário do                   
ciclo de Krebs, por isso há uma ligação entre esse ciclo e a via de degradação                               
dos aminoácidos. 
Obs.: a arginina é um aminoácido essencial somente no período de crescimento,                       
porque nessa fase a produção de proteínas é muito maior que a degradação, por                           
isso quase nenhuma arginina é formada por essa via descrita. 
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Obs.2: outra relação do ciclo de Krebs é que o 𝛂-cetoglutarato pode ser utilizado                           
para a formação de aspartato, o qual participa do ciclo da ureia. 
- Arginina → ureia + ornitina (catálise da arginase hepática). A ornitina, por sua                         
vez, entra na mitocôndria para retornar o ciclo (lembre-se: para cada                     
ornitina que sai do citosol, uma citrulina entra). A ornitina e a lisina são                           
inibidores da arginase. 
● A ornitina é um aminoácido não codificado, isto é, não é incorporada à                         
síntese proteica. 
- Regenerada pelo ciclo da ureia; 
- Sintetizada de novo no intestino pela ornitina-aminotransferase, a qual                 
também produz glutamato nessa via. 
 
● Regulação do ciclo da ureia 
- A velocidade depende da quantidade de substrato que provém da dieta                     
(glutamato e arginina) → estimulam a síntesede N-acetil glutamato, que                     
ativa a carbamoil-fosfato sintetase I (encontrada nas mitocôndrias do fígado                   
e do intestino). 
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- No jejum, o fígado mantém os níveis de glicose do sangue por meio da                           
gliconeogênese, a qual é feita a partir da alanina. 
- No jejum prolongado, o cérebro utiliza corpos cetônicos, poupando a glicose                     
do sangue, o que diminui a degradação da proteína muscular e a produção                         
de ureia. 
● Disfunções no ciclo da ureia 
- Provoca hiperamonemia: tremores, fala arrastada e visão borrada devido à                   
alcalose → aumento do pH sanguíneo. 
- Provoca encefalopatia e alcalose respiratória. 
- Sinais clínicos: vômitos, aversão a alimentos ricos em proteínas, ataxia                   
intermitente, irritabilidade e deficiência intelectual grave. Tratamento: dieta               
hipoproteica para evitar aumentos súbitos nos níveis de amônia. 
- Alteração no equilíbrio da reação da glutamato desidrogenase (quase não                   
ocorre) → esgota 𝛂-cetoglutarato e NADH → diminui a concentração de ATP,                       
porque o ciclo de Krebs não ocorre como deveria. Isso acontece, porque                       
quase que todo o glutamato está sendo convertido em glutamina para retirar                       
a amônia do organismo. O problema é que esse processo é dependente de                         
ATP e, além dele, há a reação de transaminação, a qual é responsável pela                           
produção de glutamato a partir de 𝛂-cetoglutarato e prejudica ainda mais o                       
ciclo de Krebs devido ao consumo desse último intermediário. 
- O cérebro é o mais vulnerável à depleção de glutamato, já que esse                         
aminoácido é também o precursor de um neurotransmissor importante: o                   
𝛄-aminobutirato (GABA). 
- Ornitina permease ​: hiperornitinemia, hiperamoniemia e homocitrulinúria           
(síndrome HHH) → mutação no gene que codifica a ornitina-permease, a                     
qual importa a ornitina citosólica para a matriz mitocondrial. 
- Encefalopatia hepática​: incapacidade do fígado de eliminar as substâncias                 
tóxicas presentes na corrente sanguínea, levando à deterioração da função                   
cerebral. Nesse caso, a amônia atravessa a barreira hematoencefálica,                 
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aumentando a síntese de glutamato e de glutamina, esgotando o suprimento                     
de 𝛂-cetoglutarato e afetando o ciclo de Krebs. 
 
8. Biossíntese de aminoácidos (11 não-essenciais) 
● Glutamato: aminoácido de papel central envolvido na síntese e na                   
degradação de outros; 
● Todos os aminoácidos precisam de transaminação para serem produzidos                 
(exceção da lisina e da treonina); 
● Glutamato → glutamina (reação de amidação)- catálise da               
glutamina-sintase; 
● Aspartato → asparagina (reação de amidação)- catálise pela               
asparagina-sintase; 
● Glutamato → prolina; 
● Fenilalanina → tirosina (catálise da fenilalanina-hidroxilase). Quando a dieta                 
contém quantidades adequadas da fenilalanina (aminoácido essencial), a               
tirosina é nutricionalmente não essencial. Como a reação é irreversível, a                     
tirosina não pode originar fenilalanina. 
Obs.: a síntese de aminoácidos depende da necessidade do organismo. Se o                       
aminoácido for necessário, a enzima-chave é ativada pelos seus efetores e ele é                         
produzido para atingir a demanda proteica. Então, a regulação é por inibição                       
gênica. 
● Glicose-6-fosfato → ribose-5-fosfato → histidina; 
● 3-fosfoglicerato → serina → glicina e cisteína (essa última reação dependente                     
de tetra-hidrofolato); 
Obs.: veja que, pela reação acima, a serina é convertida em glicina para ser                           
catabolizada. 
● Cisteína → o enxofre da cisteína provém da metionina e o esqueleto de                         
carbono, da serina; 
● Eritrose-4-fosfato (via das pentoses) + fosfoenolpiruvato (via glicolítica) →                 
triptofano, fenilalanina (esses dois são essenciais para os seres humanos, por                     
isso são produzidos nas plantas) e tirosina; 
● Piruvato → alanina, valina, leucina e isoleucina (transaminação); 
● Oxaloacetato → aspartato (transaminação) → asparagina, metionina,             
treonina e lisina (transaminação); 
● 𝛂 cetoglutarato → glutamato → glutamina, prolina e arginina. 
● Hidroxiprolina e hidroxilisina → são produzidas a partir da hidroxilação de                     
prolina e de lisina pela catálise da prolil-hidroxilase e da lisil-hidroxilase da                       
pele, do músculo esquelético e das feridas em processo de granulação. A                       
deficiência de vitamina C, cuja presença é necessária para a atividade de                       
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ambas as hidroxilases, resulta em ​escorbuto → sangramento das gengivas,                   
edema das articulações e cicatrização deficiente das feridas. 
Obs.: A hidroxiprolina e a hidroxilisina provenientes da dieta não são incorporadas                       
em proteínas, visto que não há nenhum códon ou tRNA para determinar a sua                           
inserção em peptídeos. 
 
 
Obs.: o glutamato dá origem todos os aminoácidos que sofrem transaminação. 
● Coenzimas importantes para a síntese de aminoácidos 
- Piridoxal-fosfato (vitamina B6): essencial para a degradação e para a                   
produção de aminoácidos. Auxilia a remoção de grupos pelas                 
amino-transaminases e a doação de grupos de amino, pois atua como                     
carreador desses grupos. 
- Tetrahidrofolato (FH4): importante na transferência de grupamentos de um                 
carbono (metil) para a degradação de serina e de histidina e para a síntese                           
de glicina. 
- Tetrahidrobiopterina (BH4): reações de hidroxilação de anel aromático →                 
fenilalanina para tirosina. 
 
9. Biossíntese dos aminoácidos (9 essenciais) 
● Não podem ser produzidos pelos animais, por isso dependem da ingestão                     
pela dieta; 
● Vale lembrar que um aminoácido pode ser essencial para um animal e não                         
essencial para outro. 
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10. Conversão de aminoácidos em produtos especializados 
● Creatina → fosfocreatina → ATP: reserva pequena, mas rapidamente                 
mobilizada de fosfato de alta energia; fornece energia para o início da                       
atividade física e é originada da metionina, glicina e arginina; 
● Melanina (derivada da tirosina): pigmento marrom/negro que escurece               
cabelo, pele e olhos e que está presente nos melanócitos. A tirosina também                         
é precursora das catecolaminas: dopamina, norepinefrina e epinefrina, as                 
quais dependem de piridoxal fosfato para sua produção. 
- Dopamina e norepinefrina: neurotransmissores no cérebro e no sistema                 
nervoso autônomo. Fora do sistema nervoso central, eles são reguladores do                     
metabolismo. 
- Norepinefrina e epinefrina: sintetizadas na adrenal a partir de tirosina e                     
liberadas em resposta ao medo, exercício, frio e hipoglicemia. Aumentam a                     
lipólise e a glicogenólise, o débito cardíaco e a pressão arterial. 
● Histamina​: mensageiro químico responsável pelas respostas celulares aos               
processos alérgicos e inflamatórios, secreção de ácido gástrico e de                   
neurotransmissor no cérebro. A histamina é derivada da descarboxilação da                   
histidina. 
● Serotonina ou 5-hidroxitriptamina ​: sintetizadaa partir da descarboxilação               
do triptofano e é armazenada na mucosa intestinal, nas plaquetas e no SNC.                         
Está envolvida na percepção da dor, em distúrbios afetivos, na regulação do                       
sono, na temperatura e na pressão arterial. Para a produção desse                     
neurotransmissor, é necessário ter piridoxal fosfato e tetrahidrobiopterina. 
● Ácido 𝛄-aminobutírico (GABA)​: é obtido a partir da descarboxilação do                   
glutamato. Utilizado no tratamento da hipertensão e da epilepsia; é um                     
neurotransmissor inibitório. 
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● Glutationa (GSH) ou 𝛄-glutamilcisteinilglicina ​: mantém o grupo SH das                 
proteínas reduzido e o íon ferro do grupo heme no estado ferroso. Constitui                         
um agente redutor para a glutationa tiorredoxina e é utilizada na remoção                       
dos peróxidos tóxicos. Formada a partir de glutamato, cisteína e glicina e                       
gasta ATP para a síntese. 
Obs.: perceba que, para os processos que possuem descarboxilação, é necessário                     
ter piridoxal fosfato. 
● Carnitina ​: produzida a partir da lisina → transportadora de acil-CoA. 
● Carnosina e anserina ​: produzidas a partir de histidina → são dipeptídeos                     
encontrados no músculo (função desconhecida). 
● Neuropeptídeos ​: encefalinas, endorfinas e substância P → induzem respostas                 
sensoriais e emocionais. 
● Espermina e espermidina ​: produzidas a partir de metionina e de ornitina →                       
atuam no empacotamento do DNA. 
● Bases nitrogenadas​: púricas (A e G) e pirimídicas (C, U e T). As púricas são                             
formadas a partir do aspartato, glicina, do ácido fórmico e a amida provém                         
da glutamina. Já as bases pirimídicas vêm do aspartato, da glutamina e do                         
CO₂. 
● A serina atua na biossíntese de fosfolipídios e de esfingosina, além de                       
fornecer os carbonos 2 e 8 das purinas e o grupo metil da timina. 
 
11. Correlações clínicas 
● Albinismo​: deficiência da enzima que produz melanina a partir da tirosina                     
(tirosinase); 
● Fenilcetonúria (PKU)​: deficiência da fenilalanina hidroxilase (degrada a               
fenilalanina em tirosina), gerando retardo mental, manchas na pele e vômito                     
neonatal devido ao acúmulo de fenilalanina, o que provoca o acúmulo de                       
fenilpiruvato, fenilacetato e fenilacetilglutamina (cetoácidos derivados).           
Tratamento: dieta → redução da síntese de fenilalanina e ingestão de                     
tirosina, já que o seu precursor está em falta. Diagnóstico → teste do pezinho. 
● Tirosinemia II ​: deficiência da enzima tirosina aminotransferase, a qual                 
converte a tirosina em um intermediário do homogentisato. 
● Tirosinemia III​: deficiência da enzima p-hidroxifenilpiruvato-dioxigenase, a             
qual converte o intermediário em homogentisato. 
● Alcaptonúria ​: deficiência na enzima que converte o ácido gentísico em ácido                     
maleilacetoacético (homogentisato-oxidase), o que provoca urina escura             
devido à oxidação do homogentisato em contato com o ar. Essa doença                       
decorre de problemas no catabolismo da tirosina.