11 - Metabolismo dos Aminoácidos

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GABRIELA NOVAES OLIVEIRA – 258 – BIOQUÍMICA 
 
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 A manutenção da concentração das proteínas é determinada pela síntese e pela degradação – concentração 
proteica geral é constante. 
o FLUTUAÇÕES TRANSITÓRIAS – composição de aminoácidos das proteínas varia; 
 Conjunto de aminoácidos originados das proteínas que estão sendo degradadas não é igual àquele 
necessário para compor as proteínas que estão sendo sintetizadas. 
 Aminoácidos excedentes são oxidados e seu nitrogênio excretado. 
 AMINOÁCIDOS → precursores de todos os compostos nitrogenados; 
o Originados de proteínas exógenas e proteínas endógenas (3/4) → são utilizados para síntese de proteínas e 
moléculas que contenham nitrogênio; 
 80% da atmosfera é sob a forma de 
N2 (forma química inerte); 
 N2 + 3 H2 → 2 NH3 ΔG'° = ‐ 33,5 kJ/mol. 
o Quebra da ligação tripla → energia de 
ativação muito alta (não acontece 
esponanteamente); 
 N2 + O2 → NO (relâmpagos e radiação 
ultravioleta); 
 N2 + H2 → NH3 (processo industrial Haber: T > 
400ºC, P > 200 atm); 
 N2 + 3H2 → NH3 (raízes das plantas – micro-organismos do gênero rhizobium); 
 
 
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 REAÇÃO DE AMINAÇÃO 
o Assimilação do nitrogênio em biomoléculas → ligação da 
amônia (NH3) em esqueletos carbonados formando 
aminoácidos. 
o FORMAÇÃO DO GLUTAMATO 
 Amônia é incorporada ao α‐cetoglutarato; 
 Glutamato desidrogenase (papel mais importante na 
degradação) – mitocôndridas do fígado; 
 Coenzima redutora: NADPH 
 Ocorre nas mitocôndrias do fígado; 
 
o FORMAÇÃO DA GLUTAMINA 
 Amônia é incorporada ao glutamato formando uma amina; 
 Glutamina sintetase. 
OBSERVAÇÃO: quatro aminoácidos desempenham papéis centrais no metabolismo do nitrogênio (glutamato, 
glutamina, alanina e aspartato) → são aqueles mais facilmente convertidos em intermediários do ciclo do ácido 
cítrico: glutamato e glutamina são convertidos em αcetoglutarato, alanina em piruvato e aspartato em oxaloacetato. 
 Digestão de proteínas da dieta → suprimento constante de aminoácidos para nossas células; 
 Corpo sintetiza a maior parte dos aminoácidos primários; exceção: aminoácidos essenciais (consumidos pela 
dieta) → histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalamina, treonina, triptofano, valina; 
 Aminoácidos em excesso → utilizados como fonte de energia. 
 Proteínas celulares → degradação e síntese de acordo com as demandas metabólicas. 
 Proteínas desnecessárias ou defeituosas são marcadas para a destruição e processadas pelo proteassoma; 
 JEJUM PROLONGADO/DIABETES DESCONTROLADO → proteínas usadas como fonte de energia; 
 
 
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 PROTEÍNAS DA ALIMENTAÇÃO 
o A digestão das proteínas começa no estômago, onde o ambiente ácido desnatura as proteínas. 
o PEPSINA → protease não específica que atua em pH 2,0; 
o INTESTINO - Hormônios promovem a secreção de bicarbonato de sódio e 
enzimas proteolíticas pelo pâncreas (pH neutro); 
 
 
o Proteínas ingeridas na dieta são quebradas em aminoácidos ou pequenos 
peptídeos (di ou tri) que são absorvidos pelo intestino e transportados para a 
corrente sanguínea. 
o Existem pelo menos sete transportadores que reconhecem aminoácidos de 
acordo com suas características moleculares; 
 
 
 PROTEÍNAS CELULARES 
o Constantemente degradadas e sintetizadas; 
o Proteínas que não são mais utilizadas são marcadas pela ubiquitina e 
reconhecidas pelo proeassoma – proteína clivada para reaproveitamento dos 
aminoácidos. 
o Quando os aminoácidos liberados não são necessários, eles podem ser 
degradados. 
o O grupo amino pode ser utilizado em outras moléculas e o restante da molécula é 
utilizado como fonte de energia; 
 
 
 
 
TRIPSINOGÊNIO → TRIPSINA 
QUIMOTRIPSINOGÊNIO →QUIMOTRIPSINA 
PROCARBOXIPEPTIDASE → CARBOXIPEPTIDASE 
 
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o ETAPAS 
1. Remoção do grupo amino dos aminoácidos 
em tecidos extra-hepáticos → transporte do 
grupo amino para o fígado; 
2. Transporte do grupo amino para a 
mitocôndria; 
3. Preparação do nitrogênio; 
4. Ciclo da Ureia; 
o O grupo amino é removido do aminoácido sob a 
forma de amônia, a qual será processada para 
formar a ureia posteriormente (fígado); 
 Pode ser reutilizado por outras moléculas que utilizam nitrogênio (bases nitrogenadas, outroas 
aminoácidos) ou ser eliminado (forma de amônia, ácido úrico ou ureia – depende do organismo); 
o α-cetoácidos → podem ser processados para obter energia (em vários tecidos) ou para sintetizar outras 
moléculas (no fígado); 
 REMOÇÃO DO GRUPO AMINO 
o Ao ser retirado dos aminoácidos essenciais por um processo comum de transferência deste grupo para o α-
cetoglutarato formando glutamato, a cadeia carbônica do aminoácido é convertida ao α-cetoácido 
correspondente; 
o REAÇÃO DE TRANSAMINAÇÃO 
 O grupo amino (‐NH3+) de um aminoácido é transferido para 
um α‐cetoácido, formando um α‐cetoácido e um novo 
aminoácido. 
 Aminoácido + α-Cetoglutarato ⇋ α-Cetoácido + Glutamato → 
reação catalisada por aminotransferases (transaminases – 
enzimas presentes no citosol e na mitocôndria); 
 O nome da aminotransferase deriva do aminoácido pelo qual a enzima tem maior afinidade 
(exemplo: alanina transaminase – ALT); 
 
 
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 TRANSAMINASES → utilizam o piridoxal fosfato como grupo prostético (derivado da vitamina B6); 
 PIRIDOXAL FOSFATO (PLP) - forma de aldeído (pode reagir com grupos aminos) passando para a 
forma de amina (que pode reagir com grupos carbonila); 
 ENZIMAS MAIS IMPORTANTES 
 Glutamato transaminase - transfere o grupo 
amino para qualquer aminoácido distribuída em 
vários tecidos; 
 α‐cetoglutarato ↔ Glutamato. 
 Alanina transaminase - transaminase glutâmico‐
pirúvica (ALT / TGP) presente no fígado, 
músculos;Piruvato ↔ Alanina 
 Aspartato transaminase - transminase glutâmico‐
oxaloacética (AST / TGO) presente no fígado, 
coração e músculos; 
Oxaloacetato ↔ Aspartato. 
 MECANISMO DAS TRANSAMINASES 
 Primeiro substrato (aminoácido 1) entra → formação do α‐cetoácido 1; 
 aminoácido 1 + Enz‐PLP ↔ α‐cetoácido 1 + Enz‐PMP; 
 Segundo substrato (α‐cetoácido 2) entra → formação do aminoácido 2; 
 α‐cetoácido 2 + Enz‐PMP ↔ aminoácido 2 + Enz‐PLP; 
Obs: A dosagem de aminotransferases no sangue é uma importante ferramenta para diagnóstico médico. Na 
vigência de dano a algum órgão ou tecido (infarto do miocárdio, hepatite etc.), as enzimas extravasam das células e 
sua concentração no plasma aumenta. 
 TRANSPORTE DO GRUPO AMINO PARA O FÍGADO 
o Em muitos tecidos, alguns processos geram amônia que precisam ser excretadas ou reutilizadas pelo corpo; 
o A glutamina sintetase combina amônia livre com o glutamato, formando a GLUTAMINA (forma de 
transporte de nitrogênio na corrente sanguínea). 
 Dentro da mitocôndria do fígado, a glutaminase libera amônia e 
glutamato; 
o No músculo e outros tecidos que usam aminoácidos como fonte de 
energia, o grupo amino pode ser transferido ao piruvato formando 
ALANINA (outra forma de transporte de nitrogênio na corrente 
sanguínea – transportam amino até o fígado); 
o MÚSCULO – não consegue processar o nitrogênio dos aminoácidos 
→ lançam a ALANINA na corrente sanguínea para o fígado, que vai 
remover e processar o N (ciclo da ureia); 
 Alanina convertida em piruvato para iniciar a via metabólica da gliconeogênese; 
 
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 TRANSPORTE DO GRUPO AMINO PARA A MITOCÔNDRIA DO FÍGADO 
o Aminoácidos da dieta e alanina transferem o amino ao α‐cetoglutarato. 
o A glutamina entra na matriz mitocondrial e libera o amino da cadeia lateral. 
o Dentro do fígado, a glutamato desidrogenasse tem o papel de degradar o glutamato, formando o alfa-
cetoglutarato; 
 
OBSERVAÇÕES: GLUTAMATO 
Produto comum às reações de transminação (reservatório temporário degrupos amino provenientes de muitos 
aminoácidos); segue sempre dois camnhos importantes: uma nova transaminação ou uma desaminação; 
AÇÃO DA ASPARTATO AMINOTRASNFERASE → transferem o grupo amino do glutamato para o oxaloacetato 
formando aspartato (2º depositário de grupos amino); 
DESAMINAÇÃO DO GLUTAMATO – grupo amino liberado como NH3 e convertido em NH4+ (pH fisiológico); reação 
catalisada pela glutamato desidrogenase. 
 
 
 
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o REAÇÃO DE DESAMINAÇÃO 
 O grupo amino (‐NH3+) de um aminoácido é removido resultando em um α‐cetoácido e amônia; 
 DESAMINAÇÃO OXIDATIVA (GLUTAMATO DESIDROGENASE) 
 Presente na matriz mitocôndrial; 
 Alta atividade desidrogenase que precisa de NAD + como coenzima específica para Glutamato; 
 Regulada pela concentração dos produtos; 
 Glutamato + H 2 O + NAD + → α‐cetoglutarato + NH 4 + + NADH. 
 
 DESAMINAÇÃO NÃO-OXIDATIVA 
 Além do glutamato, aminoácidos com um grupo 
hidroxila no carbono β (serina e treonina) podem 
liberar seu grupo amino na forma de amônia. 
 DESIDRATASES – uma desidratação antecede a 
desaminação (remoção de –H e –OH); 
 O composto instável reage com H2O para formar 
um α‐cetoácido e NH4+. 
 Serina → Piruvato + NH4+ 
 Treonina → α‐cetobutirato + NH4+ 
OBSERVAÇÃO: na degradação dos 20 AMINOÁCIDOS, o grupo amino é convertido finalmente em NH4 + e aspartato, 
os precursores da ureia. 
 EXCREÇÃO DO NITROGÊNIO 
o Animais amoniotélicos → Amônia NH4+ → NH3 + H+; 
 Presente em peixes ósseos e girinos; 
 Difusão passiva pelas células epiteliais e transporte ativo pelas guelras. 
 Depende de água para diluir a amônia 
o Animais uricotélicos → ÁCIDO ÚRICO (insolúvel e derivado de purinas); 
 Presente em pássaros e répteis – evita a perda de água em animais terrestres; 
 Ácido úrico é excretado em um forma semissólida, bastante insolúvel. 
o Animais ureotéicos → UREIA 
 Maioria dos animais terrestres e em tubarões 
 Ureia formada no fígado (ciclo da ureia) e excretada com água na forma de urina; 
Pode ser utilizado no ciclo do 
ácido cítrico e para a síntese de 
glicose. 
 
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 PREPARAÇÃO DO NITROGÊNIO 
o AMÔNIA → tóxica (necessita ser convertida em um composto não tóxico antes 
de ser exportada dos tecidos extra-hepáticos para o sangue, fígado e rins); 
 A amônia livre produzida nos tecidos combina-se com o glutamato, 
produzindo glutamina, pela ação da glutamina-sintetase. 
 Nitrogênio amídico liberado como íon amônio na mitocôndria → NH4+ do 
instestino e rins transportado no sangue para o fígado para ocorrer a 
SÍNTESE DA UREIA. 
o Os dois átomos de nitrogênio presentes na ureia são provenientes de NH4 + e 
aspartato, e o átomo de carbono, de CO2. 
o SÍNTESE DO CARBAMOIL-FOSFATO 
 Matriz mitocondrial → α‐cetoglutarato reage com CO2 para formar o carbamoil fosfato; 
 CPS 1 = enzima mitocondrial que utiliza a amônia como doador de N e participa da biossíntese da ureia. 
 Reação irreversível (limitante); 
 Requer a quebra de 2 ATP; 
 CICLO DA UREIA 
o Organismos ureotélicos produzem ureia no 
fígado; 
o A amônia é canalizada para a matriz mitocondrial 
dos hepatócitos, onde é processada; 
Podemos ter amônia a partir da desanminação do glutamato ou pode ter a amônia que vem diretamente do 
intestino (circulação porta hepática) que vem de bactérias da flora intestinal que quberam os aminoácidos e jogam 
amônia na corrente sanguínea. 
o O ciclo inicia na mitocôndria e termina no citosol; 
 O carbamoil-fosfato condensa-se com 
ornitina, originando citrulina; 
 Citrulina transportada para o citosol e reage 
com o aspartato, formando arginino-
succinato; 
 Arginino-succinato se decompõe em arginina 
e fumarato; 
 A arginina é hidrolisada, produzindo ureia e 
regenerando ornitina, que retorna à 
mitocôndria. 
OBS: analogia com ciclo de Krebs → ornitina 
tem o papel semelhante ao do oxaloacetato e 
o carbamoil-fosfato equivale à acetil-CoA. 
 
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 Aspartato + NH4
+ + HCO3 + 3 ATP + H2O → Ureia + Fumarato + 2 ADP + 2Pi + AMP + PPi + 4H+. 
 A ureia possui um nitrogênio que veio da amônia e um nitrogênio que veio do aspartato e o 
carbono que veio do CO2. 
o A síntese de uma molécula de ureia consome 4 ligações fosfato ricas em energia, porém o 
aspartato consumido é regenerado pelo fumarato formado nessa via, o qual pode ser convertido a 
oxaloacetato, que, por transminação forma aspartato; 
 Este acoplamento inclui a produção de 1 NADH, na reação da malato desidrogenase, a partir do qual são 
sintetizados 3 ATP na fosforilação oxidativa. 
 Assim, no cômputo geral há gasto de apenas uma ligação rica em energia para a síntese de ureia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 As 20 vias catabólicas convergem para formar apenas seis produtos principais, os quais podem entrar no ciclo do 
ácido cítrico. Desse ponto, os esqueletos de carbono tomam vias distintas, sendo direcionados para a 
gliconeogênese ou para a cetogênese, ou oxidados completamente a CO2 e H2O. 
 Catabolismo dos aminoácidos representa de 10 a 15% da produção de energia no organismo; 
 Degradação de aminoácidos varia dependendo: 
o Disponibilidade de aminoácidos – dieta rica em proteínas ↔ maior produção de energia; 
o Balanço entre síntese e degradação; 
o Importância e utilização das proteínas celulares; 
o Aporte energético do organismo. 
 A degradação de aminoácidos é crítica no jejum 
prolongado e em dietas ricas em proteínas – proteínas 
como principal fonte de energia do organismo nessas 
situações; 
 Após a remoção do nitrogênio, restarão as cadeias 
laterais para serem processadas em outras vias 
metabólicas; 
o A maior parte participa do ciclo de ácido cítrico; 
 Aminoácidos que geram: 
o PIRUVATO → Alanina + Triptofano + Glicina + Treonina + 
Serina + Cisteína; 
o OXALOACETATO → Asparagina + Aspartato 
o ALFA-CETOGLUTARATO → Arginina + Histidina + Glutamato + 
Glutamina + Prolina 
o SUCCINIL-CoA → Metionina + Treonina + Valina + Isoleucina; 
o FUMARATO → Fenilalanina + Tirosina; 
o ACETIL-CoA → Triptofano + Isoleucina + Fenilalanina + 
Tirosina + Leucina + Lisina. 
 
 
 
 
 
 
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 REAÇÃO DE DESCARBOXILAÇÃO 
o Reação em que o grupo ácido é removido na forma de uma molécula 
de CO2, resultando na amina correspondente. 
o Essencial para a síntese de aminas bioativas, em especial os 
neurotransmissores. 
 
 HIPERAMONEMIA 
o Deficiência nas enzimas ou transportadores – primária; 
o Lesão hepática – secundária. 
o Afeta diretamente o SNC ; 
o Evitar o consumo de proteínas; 
o Medicamentos e até hemodiálise. 
 
 
 
 
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OBSERVAÇÃO: Ensaios para avaliar lesão tecidual 
 Análise de atividades enzimáticas no soro sanguíneo fornecem informações para o diagnóstico de condições 
patológicas. 
 ALT/TGP (alaninaaminotransferase) E AST/TGO (aspartato-aminotransferase)→ diagnóstico d lesões cardíacas 
ou hepáticas causadas por infarto do miocárdio, toxicidade por drogas ou infecções. 
o Após um infarto, várias enzimas, incluindo essas transaminases, “vazam” das células cardíacas lesionadas 
para a corrente sanguínea. 
o Medidas das atividades séricas dessas duas transaminases pelos testes STGP e STGO (S de soro), e de outra 
enzima, a creatina-cinase, pelo teste SCK, podem fornecer informações sobre a gravidade da lesão. 
o Creatina-cinase - primeira enzima cardíaca a aparecer no sangue após um infarto. 
o A lactato-desidrogenase também pode vazar do músculo cardíaco lesionado ou anaeróbio.