Oxidação de Aminoácidos e Ciclo da Ureia

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Susana Figueiredo – UFC 
CATABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS 
» Aminoácidos também contribuem para a produção 
de energia metabólica 
»Proteínas: contínuo processo de degradação e 
síntese 
»Conjunto de aminoácidos: proteínas endógenas ¾ e 
exógenas ¼ 
»Aminoácidos: utilizados para a síntese de proteínas 
e de outros compostos nitrogenados (bases 
nitrogenadas, fosfolipídeos, glicolipídeos, carnitina, 
creatina, …) 
»Não estocamos proteína: seu excesso é eliminado e 
não armazenado 
CATABOLISMO AMINOÁCIDOS EM PLANTAS 
»Plantas raramente oxidam aminoácidos para a 
produção de energia 
»Em plantas, o catabolismo dos aminoácidos ocorre 
com foco na obtenção de metabólitos para outras vias 
biossintéticas 
FONTES DE AMINOÁCIDOS 
»Fontes de aminoácidos que serão incorporados às 
proteínas 
 
DEGRADAÇÃO 
»Circunstâncias em que são degradados: 
▪ Durante a síntese e degradação das proteínas 
celulares 
▪ Quando há excesso de proteínas na dieta: 
aminoácidos não podem ser estocados 
▪ Durante o jejum prolongado ou diabetes: 
proteínas corporais serão hidrolisadas e os 
aminoácidos utilizados como combustível 
 
ESTRUTURA 
 
»Esqueleto carbônico: 
▪ Gluconeogênese 
▪ Oxidação para geração de ATP 
CATABOLISMO AMINOÁCIDOS 
 
DESTINO METABÓLICO DOS GRUPOS AMINO 
»Catabolismo dos grupos amino: 
▪ Alanina 
▪ Glutamina 
▪ Glutamato 
▪ Aspartato 
 
REAÇÃO DE TRANSAMINAÇÃO 
»O grupo amino do aminoácido vai ser transferido 
para um cetoácido que se vai transformar num 
aminoácido e vice-versa, o aminoácido que perdeu o 
grupamento amínico se transformará num cetoácido 
 
»É uma reação de troca de grupamento amínico 
»Este processo de transaminação é o início/1ª etapa 
da oxidação dos aminoácidos 
»As proteína são clivadas → liberam seus 
aminoácidos → aminoácidos vão entregar seus 
grupamentos amínicos para o alfa-cetoglutarato → 
este gera glutamato 
»Aminotransferases: presentes tanto no citosol como 
na mitocôndria 
»Aminotransferases: para atuar necessitam de uma 
coenzima chamada de piridoxal-fosfato (derivada da 
Vit B6) 
 
»Atua como ponte: recebe o grupamento amínico e o 
doa para o cetoácido 
AMINOÁCIDOS X TRANSAMINAÇÃO 
P: Todos os aminoácidos sofrem reação de 
transaminação? 
R: Não, os que sofrem transaminação são: 
▪ Glutamato 
▪ Alanina 
▪ Arginina 
▪ Aspartato 
▪ Cisteína 
▪ Fenilalanina 
 Os demais, sofrem desaminação: perda do 
grupamento amínico que é liberado sob a forma de 
amônia 
 A Histidina, Lisina e Prolina possuem uma via 
que leva à formação de glutamato 
 
 
»O glutamato sofre tanto a desaminação como a 
transaminação 
CONSIDERAÇÕES IMPORTANTES 
»Considerações importantes sobre a reação de 
transaminação: 
▪ Não há perda de grupos amino, apeanas troca 
▪ Após coleta na forma de glutamato: 
o Transporte na forma de alanina ou 
glutamina para o fígado 
o Aliminação dos grupos aminos: ciclo 
da ureia 
o Utilização para a síntese de 
aminoácidos não-essenciais 
▪ Aminoácidos que não sofrem transaminação: 
o Aspargina 
o Glicina 
o Glutamina 
o Histidina 
o Lisina 
GLUTAMATO 
»Tem uma ação muito importante na captura 
intracelular dos grupos amino 
»O glutamato capta mas não leva 
»Transporte na forma de glutamina ou alanina 
TRANSPORTE NA FORMA DE GLUTAMINA 
»Transporte de grupos amino na forma de 
glutamina: 
▪ Isoleucina 
▪ Leucina 
▪ Tirosina 
▪ Triptofano 
▪ Valina 
 
 
o Metionina 
o Prolina 
o Serina 
o Treonina 
 
▪ Importante no transporte, através do sangue, 
de amônia dos tecidos para o fígado 
▪ Amônia livre nos tecidos é combinada com o 
L-glutamato liberando L-glutamina 
 
»O excesso de amônia nos tecidos é adicionado ao 
glutamato para formar glutamina, processo 
catalisado pela glutamina-sintetase. 
» Após ser transportada pela corrente sanguínea, a 
glutamina entra no fígado e NH4+ é liberado na 
mitocôndria pela enzima glutaminase 
»A glutamina-sintetase primeiro cria um 
intermediário chamado gama-glutamil-fosfato e 
depois incorpora um grupamento amônia nele 
»Em síntese: o glutamato, pela glutamina sintetase, é 
transformado em glutamina 
 
GLUTAMINA SINTETASE 
»Encontrada em todos os organismos 
»Forma não tóxica de transporte de amônia 
 
 Excreção Biossíntese de compostos 
 dos grupos amino nitrogenados 
»A glutamina é um transportador da amônia 
TRANSPORTE NA FORMA DE ALANINA 
» Neste caso, ao invés do glutamato se converter em 
glutamina, ele entrega o seu grupo amino para o 
piruvato, transformando-o em alanina 
 
CICLO DA GLICOSE-ALANINA 
 
»A alanina funciona como transportadora de amônia 
e do esqueleto de carbono do piruvato do músculo 
esquelético até o fígado 
»A amônia é excretada e o piruvato utilizado para 
produzir glicose, que é devolvida ao músculo 
»O piruvato quando recebe o grupamento amínico 
do glutamato, transforma-se em alanina 
»Alanina = piruvato + grupamento amínico 
»O piruvato é o cetoácido correspondente ao 
aminoácido alanina, assim como todo o alfa-
cetoglutarato, quando recebe o grupamento amínico, 
vira glutamina 
»O glutamato entrega o grupamento amínico dele 
para o piruvato e este se transforma em alanina. O 
glutamato, devido à perda desse grupamento, volta a 
ser alfa-cetoglutarato por meio de uma reação de 
transaminação 
»A alanina formada é uma outra opção de transporte 
»A alanina cai na corrente circulatória e vai para o 
fígado, onde sofre uma reação inversa de 
transaminação 
»Entrega novamente o grupamento amínico para o 
alfa-cetoglutarato e este se transforma em glutamato 
»A alanina sem o grupamento amino volta a ser 
piruvato 
»O glutamato não é bom para ser transportado 
»O transporte via alanina é muito interessante para o 
tecido muscular porque quando esta chega ao fígado, 
gera piruvato para a realização da gliconeogênese, 
que gerará mais glicose. 
»Num momento de jejum, exercício prolongado e de 
contração vigorosa: há pouca glicose e muita 
necessidade de energia 
▪ Excesso de piruvato e lactato 
▪ Excesso de amônia (quebra de proteínas) 
▪ Ciclo de Cori (contração vigorosa) 
DESAMINAÇÃO DO GLUTAMATO NO FÍGADO 
»No fígado, o glutamato é transportado para a matriz 
mitocondrial onde sofrerá a desaminação oxidativa 
 
 
 Ciclo de Krebs 
 Síntese de glicose 
»O glutamato vai perder o grupamento na forma de 
amônia no fígado 
»Desaminação oxidativa: o composto vai ser oxidado 
a alfa-cetoglutarato às custas do NAD ou NADP, 
por meio da glutamato desidrogenase 
»Glutamato desidrogenase: 
▪ Atua em ambos os sentidos 
▪ Mamíferos: matriz mitocondrial 
▪ Usa tanto NAD+ como NADP+ 
▪ Formada por 6 subunidades 
▪ Regulada alostericamente 
TRANSDESAMINAÇÃO 
» Aminotransferases + L-glutamato desidrogenase = 
Transdesaminação 
»Transdesaminação: Transaminação + Desaminação 
»No fígado 
Alanina + alfa-cetoglutarato → Piruvato + glutamato (T) 
Glutamato + H2O → alfa-cetoglutarato + NH4+ (DO) 
Alanina + H2O → Piruvato + NH4+ (Transdesaminação) 
CATABOLISMO DOS GRUPOS AMINO 
1. Transferência de grupo amino para o 
cetoglutarato para formar glutamato 
2. Transformação do glutamato em glutamina 
ou alanina 
3. Transporte para o fígado (via glutamina ou 
alanina) 
4. Transformação da glutamina ou alanina em 
glutamato 
5. Desaminação oxidativa do glutamato 
6. Eliminação do grupo amino via ciclo da ureia 
TOXICIDADE DA AMÔNIA 
»Bases moleculares da toxicidade ainda não bem 
entendidas 
»Sintomas de intoxicação: dão-se principalmente no 
SNC: 
▪ Edema cerebral 
▪ Aumento da pressão intracraniana 
▪ Coma 
»Efeitos do acúmulo de amônia: 
▪ Pode sofrer a reação inversa da glutamato-
desidrogenase 
 
»Glutamato: precursor de neurotransmissores 
(GABA- γ aminobutirato) 
» Consumo de alfa-cetoglutarato: depleção de 
intermediários do CK e redução na oxidação da 
glicose (fonte de ATP para o cérebro)» Alterações na homeostasia do K- : despolarização 
anormal e aumento da atividade neuronal 
ocasionando falta de coordenação neuromuscular 
» Insuficiência hepática grave (hepatite, cirrose) → 
Queda na produção de ureia → Acúmulo de amônia 
(hiperamonemia) → Encefalopatia e morte 
CATABOLISMO DO GRUPO AMINO 
P: o que acontece com a amônia ao chegar na 
mitocôndria do hepatócito? 
R: ela vai ser eliminada na forma de ureia 
EXCREÇÃO DO NITROGÊNIO 
» Se não há necessidade de síntese de novos 
aminoácidos ou outros compostos nitrogenados, 
então os grupos amino serão excretados 
CICLO DA UREIA 
» Via descoberta por Krebs 
» Maior produção de ureia ocorre no fígado 
 
 
» Os aminoácidos que chegaram no hepatócito 
encontram a Alanina do músculo (transaminação » 
entrega o grupamento amínico para o alfa-
cetoglutamato que vira cetoglutarato) 
»A glutamina, proveniente dos tecidos periféricos 
entra na mitocôndria e sofre ação da glutaminase 
» O glutamato ou sofre a desaminação com geração 
de amônia ou sofre a transaminação com a formação 
de aspartato 
» A amônia, às custas de 2 ATPs, se junta com uma 
molécula de CO2 na forma de bicarbonato e formar o 
carbanoil fosfato por meio de uma carbanoil fosfato 
sintetase 
» Dos 2 ATPs, um grupamento fosfato é liberado e o 
outro incorporado na molécula 
» O carbanoil fosfato está para o ciclo da ureia assim 
como o acetil-CoA está para o CK 
» Carbanoil fosfato: condensação da amônia + 
bicarbonato 
» Passo 1 C.Ureia: junção do carbanoil fosfato com a 
ornitina para a formação da citrulina 
»Citrulina: junção da carbonil fosfato com a ornitina 
»O ciclo da ureia não opera somente no citosol e nem 
na mitocôndria. Sua primeira etapa ocorre dentro da 
mitocôndria, mas assim que se forma a citrulina, esta 
deixa a mitocôndria e vai para o citosol 
» No citosol, a arginina-succinato sintetase vai 
transformar a citrulina num intermediário chamado 
citrolil-AMP, ás custas de 1 ATP, que equivale a dois 
pois é liberado o pirofosfato inorgânico e se forma 
esse intermediário para que possa ocorrer a 
condensação do aspartato 
» Argino-succinato: condensação da citrulina com o 
aspartato 
»Uma argino-succinato liase, cliva o argino 
succinato em fumarato e arginina 
» A arginina pela arginase, permite a liberação de 
ureia e da ornitina, esta volta para a mitocôndria 
» É um ciclo, porque ao final, regenera-se a ornitina 
» EM SÍNTESE: 
▪ A ornitina volta para a mitocôndria e se 
junta com um carbanoil fosfato formando a 
citrulina 
▪ A citrulina deixa a mitocôndria e vai para o 
citosol 
▪ La, condensa-se com o aspartato e forma o 
arginosuccinato, que vai ser clivado em 
fumarato e arginina 
▪ A arginina vai ser clivada em ureia e ornitina 
▪ A ornitina volta para a mitocôndria e o ciclo 
reinicia 
 
ESTRUTURA DA UREIA 
 
 
ASPARTATO NH4+ HCO3- CO2 
CICLO DA UREIA X CICLO DE KREBS 
 
»O ciclo de Krebs ajuda o ciclo da ureia porque doa 
oxaloacetato para fazer a transaminação com o 
glutamato 
»Pode-se dizer que o CK forneceu o aspartato, visto 
que este é proveniente do oxaloacetato 
»O ciclo da ureia ajuda o CK no sentido de que 
quando o arginino-succinato é clivado, é gerada 
arginina e fumarato, que pode voltar para o CK 
»Bicicleta de Krebs: devido ao formato 
EQUAÇÃO GERAL 
 
▪ 2 grupos amino 
▪ 1 bicarbonato 
▪ 3 ATP → 4 ATP: 2 na síntese do carbanoil fosfato 
e 1 que é clivado em AMP e 2 Pi na síntese do 
arginosuccinato 
▪ Para excreção de N como ureia, os ureotélicos 
gastam cerca de 15% de energia oriunda da 
degradação dos aminoácidos 
 
REGULAÇÃO DO CICLO DA UREIA 
 
»Dieta rica em proteínas + Desnutrição = esqueletos 
carbônicos dos aminoácidos como combustível resulta na 
produção de muita ureia 
 
»A longo prazo: alteração na velocidade de síntese das 
enzimas do ciclo da ureia 
 
▪ Desnutrição e dietas ricas em proteínas: aumento 
na velocidade de síntese das enzimas 
 
»A curto prazo: Regulação alostérica 
 
AMINOÁCIDOS COMO FONTE DE ENERGIA 
»Para serem utilizados como fonte de energia os 
aminoácidos necessitam perder o radical amino. Isso 
ocorre através das reações de TRANSAMINAÇÃO 
DISPOSIÇÃO DOS ESQUELETOS DE CARBONO 
»Aminoácidos glicogênicos: 
▪ Produzem piruvato ou oxaloacetato na sua 
degradação 
▪ O oxaloacetato pode servir para a síntese de 
glicose através da gliconeogênese 
»Aminoácidos cetogênicos: 
▪ Aqueles que geral Acetil-CoA levando à 
formação de corpos cetônicos