Bioquímica - METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS E CICLO DA UREIA

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Aspectos Gerais do Metabolismo de 
Aminoácidos 
*Existem duas fontes de aminoácidos para o organismo: 
as proteínas endógenas e as proteínas exógenas 
(adquiridas por meio da dieta) 
 
 
 
 
 
 
 
 
o início da digestão começa no estômago, com ação 
da PEPSINA (atua em ambientes ácidos), resultando 
em fragmentos maiores 
esse processo continua por meio da ação de enzimas 
presentes nas secreções pancreáticas (caráter 
alcalino), gerando aminoácidos livres e pequenos 
peptídeos 
estes são transportados, por meio da corrente 
sanguínea, chegando ao fígado através do sistema 
porta – onde são endereçados para diferentes 
caminhos 
além de compor as proteínas, os aminoácidos 
também são utilizados para sintetizar outras 
moléculas, como neurotransmissores, bases púricas 
e pirimidinas – além disso, seu esqueleto de carbono 
pode ser utilizado no metabolismo energético 
*Diferentemente dos lipídios e dos açúcares, os 
aminoácidos não possuem uma forma de 
armazenamento no corpo 
→ em caso de grande oferta de aminoácidos (ex: 
por meio da dieta), o excesso é utilizado no 
metabolismo energético (após remoção do 
grupo amino) 
*Para aumentar a utilização dos aminoácidos na 
formação de músculo, é necessária a presença de um 
estímulo anabólico para que ocorra a síntese de proteínas 
musculares 
 
 
*Numa situação normal, as proteínas armazenam os 
aminoácidos, contudo, na condição de jejum, estes 
podem ser “recrutados” 
→ nesse caso, há a liberação de aminoácidos do 
tecido muscular para a produção de glicose 
Catabolismo de aminoácidos 
DESAMINAÇÃO E TRANSAMINAÇÃO DE 
AMINOÁCIDOS 
*DESAMINAÇÃO OXIDATIVA 
→ remoção de um grupamento amino de um 
aminoácido, formando um CETOÁCIDO 
(esqueleto de carbono que, ao receber um 
grupamento amino, forma um aminoácido) e 
amônia 
→ processo de oxidação – elétrons são passados 
para uma coenzima que deve estar oxidada 
(NAD+) 
 
 
 
 
*TRANSAMINAÇÃO 
→ transferência de grupamentos amino entre um 
aminoácido e um cetoácido, formando um 
cetoácido e um novo aminoácido 
→ esse processo é a reação mais comum no 
catabolismo de aminoácidos, catalisado por 
enzimas TRANSAMINASES ou 
AMINOTRANSFERASES 
 
 
 
*Os principais cetoácidos mais comuns são o -
CETOGLUTARATO e o OXALOACETATO 
(intermediários do Ciclo de Krebs) 
→ o -cetoglutarato sempre forma GLUTAMATO 
ao receber um grupamento amino 
→ o oxaloacetato sempre forma ASPARTATO ao 
receber um grupamento amino 
esses compostos têm papel importante: fonte de 
grupamentos amino para o ciclo da ureia 
Metabolismo de Aminoácidos 
e Ciclo da Ureia 
 
 
 
 
VITAMINAS IMPORTANTES NO METABOLISMO DE 
AMINOÁCIDOS (TRANSAMINAÇÃO) 
*As transaminases têm nomes específicos, vinculados 
aos aminoácidos nos quais atuam 
*As transaminases precisam de um cofator, o 
PIRODOXAL FOSFATO (derivado da vitamina B6) 
→ papel ativo: consegue atuar na transferência do 
grupamento amino 
→ fonte de vitamina B6: cereais integrais (trigo ou 
milho), carne, pescado e aves 
 
 
→ em caso de deficiência dessa vitamina, as reações 
do metabolismo de aminoácidos podem ficar 
comprometidas, resultando num prejuízo ao 
organismo 
*A maior parte das reações do metabolismo de 
aminoácidos ocorre no fígado 
→ à medida que os aminoácidos são metabolizados 
e se estabelece um fluxo de compostos 
nitrogenados no organismo, surge a necessidade 
de gerenciamento desses compostos (saem na 
forma de amônia, que é tóxica ao organismo) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
→ a amônia torna-se menos tóxica ao ser 
transformada a partir do ciclo da ureia, que 
ocorre no fígado 
→ os aminoácidos provenientes de diferentes 
tecidos (onde foram degradados) chegam ao 
fígado, onde conduzem o grupamento amino ao 
ciclo da ureia 
ALANINA e GLUTAMINA são os principais 
transportadores de grupos amino entre os 
tecidos e o fígado 
PAPEL DO GLUTAMATO NO METABOLISMO 
DE NITROGÊNIO NOS AMINOÁCIDOS 
*Ao receber o grupamento amino, o -cetoglutarato 
forma o glutamato 
*No hepatócito, o glutamato sai do citosol e entra na 
mitocôndria, onde sofre uma reação de 
DESAMINAÇÃO OXIDATIVA 
→ esse processo precisa acontecer na mitocôndria, 
pois é o local onde ocorre a maior parte das 
reações do ciclo da ureia 
→ a enzima que catalisa esse processo é a 
GLUTAMATO DESIDROGENASE, localizada na 
matriz mitocondrial (enzima chave - promove a 
transferência do grupamento amino do 
glutamato para o ciclo da ureia) 
→ o cetoácido formado pode ser utilizado tanto nas 
reações de transaminação como em reações do 
metabolismo energético 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a geração de -cetoglutarato é importante, já 
que esse cetoácido pode, por transaminação, 
captar mais grupos amino de outros 
aminoácidos e formar novos aminoácidos, além 
de participar do metabolismo energético 
 
GLUTAMATO 
DESIDROGENASE 
(GDH) 
 
 
 
Por que a amônia é tóxica? 
*A produção de grande quantidade amônia sem o 
processo de redução da sua toxicidade, é necessário 
realizar o seu tamponamento 
→ uma forma de tamponar a amônia é liberar -
cetoglutarato para que haja a formação de 
glutamato 
→ contudo, quando maior a demanda por -
cetoglutarato, maior o déficit energético da 
célula, uma vez que esse composto é um 
intermediário do Ciclo de Krebs 
→ como consequência, todos os processos que 
precisam de energia são comprometidos 
*A toxicidade da amônia também está associada à sua 
entrada nos neurônios, que afeta a ação de 
neurotransmissores, resultando em alterações sinápticas 
→ desvio de intermediários do Ciclo de Krebs para 
formar o glutamato, que também é um 
neurotransmissor excitatório 
Transportadores cruciais de grupos amino entre 
músculos e fígado → glutamina 
*A glutamina é um aminoácido importante, já que, no 
organismo, é utilizada como carregador de grupos amino 
(da mesma forma que a alanina), por meio de sua síntese 
pela enzima GLUTAMINA SINTETASE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
o glutamato, essencial para o metabolismo 
intracelular do grupo amino, é substituído pela L-
glutamina 
a amônia livre produzida nos tecidos combina-se 
com o glutamato, produzindo glutamina, pela ação 
da GLUTAMINA SINTETASE – essa reação requer 
ATP e ocorre em duas etapas 
inicialmente, o glutamato e o ATP reagem para 
formar ADP e um intermediário -GLUTAMIL-
FOSFATO, que, por sua vez, reage com a amônia, 
produzindo glutamina e fosfato inorgânico 
a glutamina que excede as necessidades de 
biossíntese é transportada pelo sangue para o 
intestino, o fígado e os rins 
nesses locais, o nitrogênio amídico é liberado 
como íon amônio na mitocôndria, onde a enzima 
GLUTAMINASE converte glutamina em 
glutamato e NH4+ 
o NH4+ do intestino e dos rins é transportado no 
sangue para o fígado, onde a amônia de todas essas 
fontes é utilizada na síntese da ureia 
parte da amônia é eliminada pela urina, 
permitindo a excreção de prótons e controle do 
pH 
Ciclo glicose-alanina 
*A alanina é o principal transportador de amônia dos 
músculos esqueléticos para o fígado 
 
 
 
 
 
 
 
 
*Os grupamentos amina são coletados por meio do 
processo de transaminação, na forma de glutamato 
→ o glutamato pode ser convertido em glutamina 
para chegar ao fígado ou pode transferir o 
grupamento amina para o piruvato (produto da 
glicólise muscular), por meio da ação da enzima 
ALANINA AMINOTRANSFERASE, resultando 
na alanina 
 
 
*Nos hepatócitos, a alanina aminotransferase transfere o 
grupamento amina da alanina para o -cetoglutarato, 
formando piruvato e glutamato 
→ o glutamato adentro no ciclo da mitocôndria, 
sofre a ação da glutamato desidrogenase e libera 
-cetoglutarato – amônia entra no ciclo da ureia 
→ o piruvato sofre uma reação e é convertido em 
glicose por meio da gliconeogênese, de forma 
que pode novamente ser transportadado fígado 
para a musculatura 
*Esse ciclo permite a conversão líquida dos carbonos dos 
aminoácidos em glicose, a eliminação do nitrogênio dos 
aminoácidos na ureia e o retorno dos carbonos aos 
tecidos periféricos na forma de glicose 
*Além disso, nesse ciclo, as proteínas musculares são 
degradadas para fornecer glicose e gerar ATP adicional 
para a contração muscular 
Metabolismo da amônia 
*Principais fontes de amônia no organismo 
→ transaminação acoplada à glutamato 
desidrogenase 
→ aminoácidos oxidases (peroxissomal) 
→ serina e treonina desidratases (fazem remoção 
de grupamento amina por desidratação, 
principalmente nos aminoácidos serina e 
creonina – gera cetoácidos como o piruvato e -
cetobutirato) 
→ hidrólise da glutamina (glutaminases) intestinal 
e renal 
→ amino oxidades (mitocôndrias) 
→ desaminação de bases nitrogenadas 
*Formas de utilização de amônia 
→ síntese do glutamato 
→ síntese de glutamina (glutamina sintetase) 
→ síntese de ureia 
→ excreção na urina como NH4+ 
Ciclo da Ureia 
 
 
 
 
 
uma parte do ciclo da ureia ocorre na mitocôndria e 
a outra no citosol 
como um ciclo, a molécula que dá início às reações é 
a mesma que finaliza a última delas 
é normal que algumas reações objetivem a 
molécula inicial 
envolve 5 enzimas diferentes – o nível de cada uma 
varia em resposta à dieta (dieta rica em proteínas 
resulta em aumento da produção de enzimas 
envolvidas no ciclo da ureia para processar os 
aminoácidos; dieta mais pobre em proteínas resulta 
em redução da produção de enzimas envolvidas 
nesse ciclo) 
o NH4+ presente na mitocôndria hepática 
(proveniente do glutamato) é utilizado 
imediatamente, juntamente com o CO2 produzido 
pela respiração mitocondrial e com água, para 
formar CARBAMOIL-FOSFATO 
essa reação é dependente de ATP, sendo catalisada 
pela enzima CARBAMOIL FOSFATO SINTETASE 
I (enzima regulatória), dependente de magnésio (a 
deficiência de magnésio pode comprometer o 
ciclo da ureia) 
o carbamoil fosfato entra no ciclo da ureia e se 
conjuga com a ORNITINA, formando CITRULINA, 
com liberação de P 
essa reação é catalisada pela enzima ORNITINA 
TRANSCARBAMOILASE 
a citrulina abandona a mitocôndria, de forma que as 
demais reações do ciclo ocorrem no citosol 
a citrulina recebe o segundo grupamento amino, 
proveniente do aspartato (produzido na mitocôndria 
por transaminação e transportado para o citosol), 
formando o ARGININO SUCCINATO 
essa reação, dependente de ATP, é catalisada pela 
enzima ARGINO SUCCINATO SINTETASE 
o argino succinato é clivado em duas moléculas: 
ARGININA e FUMARATO 
essa reação é catalisada pela enzima ARGINO 
SUCCINATO LIASE 
o fumarato precisa retornar à mitocôndria para atuar 
no Ciclo de Krebs – para isso, é convertido em 
MALATO, que é transportado para a matriz 
mitocondrial 
esse passo é a única reação reversível do ciclo da 
ureia 
a arginina recebe uma molécula de água e, 
posteriormente, sofre a ação da enzima ARGINASE, 
que promove sua clivagem em UREIA E ORNITINA 
a ornitina retorna ao ciclo da ureia para garantir a 
sua continuidade 
a ureia é transportada para o sistema renal para ser 
excretada por meio da urina 
 
Enzimas envolvidas no ciclo da ureia 
*A síntese de ureia (um processo anabólico) requer do 
equivalente a 4 moléculas de ATP 
→ contudo, a passagem de malato a oxaloacetato 
gera NADH, o que compensa o gasto de ATP 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a deficiência de carbamoil fosfato sintase resulta em 
altas concentrações de amônia (efeitos de alta 
toxicidade) 
a deficiência de ornitinatranscarbomoilase resulta 
em altas concentrações de amônia e de ÁCIDO 
URÓTICO (responsável pela acidúria urótica – 
indicativo de prejuízos no ciclo da ureia) 
a deficiência de argino succinato sintetase resulta em 
altas concentrações de amônia e de citrulina 
a deficiência de arginase resulta em amonilia 
moderada e altas concentrações de arginina 
*Crianças que apresentam defeitos nas quatro primeiras 
enzimas, principalmente, rapidamente se tornam 
letárgicas, apresentam diminuição da temperatura 
corporal e respiração afetada 
→ níveis de amônia sobem, seguidos de edema 
cerebral 
Distúrbios hepáticos afetam o ciclo da ureia 
*Defeitos em enzimas do ciclo da ureia) levam à 
HIPERAMONEMIA, que prejudica a função cerebral 
(encefalopatia induzida por edema) 
*Problemas hepáticos também podem afetar o ciclo da 
ureia, aumentando os níveis de amônia 
→ como consequência, podem ocorrer danos ao 
SNC, como a encefalopatia hepática 
ENCEFALOPATIA HEPÁTICA 
*Como a amônia é tóxica, intermediários do Ciclo de 
Krebs são desviados para promover o tamponamento (-
cetoglutarato) 
*Como consequência, há diminuição dos intermediários 
do Ciclo de Krebs, o que resulta na redução da 
capacidade energética – expressão pela letargia comum 
nessa condição 
*O crescimento da formação de glutamato resulta em 
alterações no sistema nervoso (glutamato é 
neurotransmissor – seu aumento reduz os potenciais 
pós-sinápticos) 
*A amônia não convertida em glutamato promove o 
aumento da osmolaridade dos astrócitos, ocasionando 
edema e possível vasodilatação 
*Assim, é necessário que fígado reestabeleça sua função 
para diminuir os níveis de amônia 
→ em caso de urgência, no qual não é possível 
esperar que esse processo ocorra de forma 
natural, é utilizado o recurso da hemodiálise e 
da administração de compostos capazes de 
promover a excreção da amônia (de forma 
atóxica) pelo sistema renal 
Utilização dos Aminoácidos 
Equilíbrio do nitrogênio 
*No organismo, não há uma forma de armazenar 
nitrogênio e compostos nitrogenados, de modo que 
existe um dinamismo desse composto (relação entre “o 
que entra e o que sai”) 
*Num indivíduo normal, geralmente, a oferta de 
proteínas excede a necessidade do corpo, para que os 
aminoácidos em “excesso” atuem na síntese de proteínas 
necessárias 
→ assim, a excreção dos compostos nitrogenados é 
proporcional à ingestão – grande quantidade de 
proteínas equivale a grande liberação de 
compostos nitrogenados 
entrada = saída 
 
 
*Podem existir situações nas quais haja maior 
necessidade de proteína do que a quantidade ofertada 
→ esse cenário ocorre, por exemplo, em casos de 
recuperação de traumas ou em crianças em fase 
de crescimento 
→ assim, há oferta de proteínas provenientes da 
dieta, contudo, a excreção de compostos 
nitrogenados é baixa (aminoácidos são usados 
inteiramente) 
entrada > saída 
*Em casos de DESNUTRIÇÃO PROTEICA, há 
degradação de proteínas (inclusive musculares) para 
manter o metabolismo energético 
→ nesse cenário, há maior necessidade de síntese 
de proteínas corporais, bem com aumento da 
quebra de proteínas (hemoglobina e 
musculares) 
→ assim, perde-se mais nitrogênio do que a 
quantidade ingerida pela dieta 
entrada < saída 
*Durante o jejum, a inanição e a diabetes mal controlada, 
ocorre maior eliminação de nitrogênio, uma vez que a 
proteína corporal é degradada em aminoácidos - seus 
esqueletos de carbono vão para a gliconeogênese 
Metabolismo dos esqueletos de carbono dos 
aminoácidos 
*Não existe uma forma de armazenamento de 
aminoácidos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
aminoácidos mais simples podem perder o seu 
grupamento amino por desaminação e o esqueleto 
de carbono é direcionado para o metabolismo de 
carboidratos ou para o metabolismo de lipídios 
em outros aminoácidos, a perda do grupamento 
amino não é suficiente para permitir a entrada do 
esqueleto de carbono em vias metabólicas 
nesse caso, são necessárias outras alterações 
ex: aminoácidos de cadeia ramificada e aromáticos 
aminoácidos lipogênicos: fornecem piruvato ou 
outros intermediários do ciclo de Krebs 
aminoácidos cetogênicos: o esqueleto de carbono 
fornece o acetil-CoA ou o oxaloacetato 
aminoácidos que podem ser tanto cetogênicos como 
lipogênicos:mais complexos em cadeia lateral 
Biossíntese de aminoácidos 
*Dentre os 20 aminoácidos que compõem as proteínas, 
os humanos só conseguem sintetizar cerca da metade 
deles (não essenciais) – os demais precisam ser 
absorvidos por meio da dieta (essenciais) 
*Os aminoácidos essenciais geralmente utilizam 
intermediários de outras vias 
→ a biossíntese de aminoácidos envolve a síntese 
dos esqueletos de carbono para os -cetoácidos, 
seguida pelo ganho de um grupamento amino 
por meio da transaminação 
 
 
 
 
 
 
 
Doenças relacionadas ao Metabolismo de 
Aminoácidos 
Fenilcetonúria 
*Classificada como um erro inato de metabolismo – 
apresenta-se como uma deficiência na enzima 
FENILALANINA HIDROXILASE 
→ essa enzima catalisa a reação de transformação 
da fenilalanina (essencial) em tirosina (não 
essencial) 
 
 
 
 
 
 
*Nesse cenário, a fenilalanina sofre ação de outras 
enzimas como a AMINO TRANSFERASE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
o grupamento amino é repassado para o piruvato, 
formando alanina 
o esqueleto de carbono é convertido em 
fenilpiruvato 
o fenilpiruvato pode ser descarboxilado e hidratado, 
formando fenilacetato, ou pode ser convertido em 
fenilactato 
esses compostos passam a se acumular e a serem 
encontrados na urina 
o acúmulo cerebral desses produtos pode causar 
retardo mental e afetar o desenvolvimento cerebral 
*Indivíduos com fenilcetonúria apresentam 
pigmentação cutânea clara, alteração em postura de 
marcha e frequentemente têm epilepsia 
→ identificada no teste do pezinho 
→ tratamento: dieta com restrição de fenilalanina e 
suplementação de tirosina 
*Mulheres homozigotas para fenilcetonúria têm alta 
probabilidade de terem filhos com defeito congênito e 
retardo mental 
→ para evitar esse cenário, deve haver um controle 
da concentração sanguínea de fenilalanina 
através da dieta 
→ o feto em desenvolvimento é muito sensível aos 
efeitos tóxicos de aumento da concentração de 
fenilalanina e de outras fenilcetonas 
relacionadas 
 
Albinismo 
*A tirosina pode ser convertida em melanina por meio da 
ação da enzima TIROSINASE 
→ essa enzima está ausente em indivíduos albinos 
*No albinismo, não há produção de melanina pelos 
melanócitos – ausência de pigmentação (e de proteção 
da pele) 
 
 
 
 
 
 
 
a tirosinase responsável pela hidroxilação da tirosina 
em diidroxifenilanina (DOPA), que sofre uma 
oxidação adicional em quinona forma a melanina 
Outros produtos nitrogenados 
Síntese de bases nitrogenadas 
BASES PÚRICAS 
*Adenina e guanina 
*Formadas por carbono e nitrogênio 
*Apresentam partes oriundas de aminoácidos 
 
 
 
 
 
 
BASES PIRIMIDÍNICAS 
*Citosina, timina e uracila 
*Nesse caso, o CO2 é incorporado por meio de um 
intermediário do ciclo da ureia, o carbamoil fosfato 
 
 
 
 
 
Degradação de bases nitrogenadas 
*A degradação das bases púricas ocorre pela remoção 
inicial de um grupo fosfato pela ação da enzima 
NUCLEOTIDASE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
posteriormente, ocorre uma série de reações que 
resulta na formação de um intermediário, a 
XANTINA (precursora do ácido úrico) 
a conversão da xantina em ÁCIDO ÚRICO ocorre 
por meio da enzima XANTINA OXIDASE 
(regulatória) 
 o aceptor de elétrons dessas reações é o oxigênio 
e há formação do peróxido de hidrogênio (espécie 
reativa de oxigênio) 
o ácido úrico é o produto final do catabolismo de 
purinas – sua excreção provém tanto de purinas 
ingeridas na dieta como da renovação de 
nucleotídeos púricos dos ácidos nucleicos 
GOTA 
*A super atividade a enzima xantina oxidase está 
associada à GOTA 
*Nessa condição, o ácido úrico é produzido em condição 
maior do que a possível de ser metabolizada pelo 
organismo, acumulando-se nas articulações 
*Pessoas com essa disfunção têm atividade mais intensa 
da xantina oxidase e existem períodos nos quais essa 
condição se acentua ainda mais, ocasionando dor 
→ o ácido úrico se acumula na forma de cristais 
*Células de defesa recrutam proteínas, que liberam ainda 
mais moléculas envolvidas na resposta pró-inflamatória, 
ampliando a dor sentida pelo paciente 
 
 
 
 
 
 
 
*O acúmulo de ácido úrico ocorre principalmente em 
articulações – em alguns casos, o medicamento não 
consegue promover a reabsorção de ácido úrico, sendo 
necessária uma intervenção para remoção desse 
composto 
*Existem alimentos ricos em bases púricas, que resultam 
em maior oferta de substrato para a xantina oxidase 
→ sua ingestão pode desencadear o processo 
inflamatório da gota 
*Bebidas alcoólicas favorecem a formação de ácido úrico 
e inibem a sua metabolização, promovendo a deposição 
desse composto 
*O tratamento da gota inclui o uso de ALOPURINOL, 
um inibidor da xantina oxidase por competição com a 
xantina 
→ consequentemente, não há formação de ácido 
úrico 
→ numa crise em que já existe acúmulo de ácido 
úrico, apenas o uso desse medicamento pode 
não ser suficiente