roteiro metabolismo de aminoácidos e nucleotídeos

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ROTEIRO
METABOLISMO DE
AMINOÁCIDOS E
NUCLEOTÍDEOS
 bioquímica
bioquímica
grupo D1grupo D1
A degradação oxidativa dos aminoácidos contribui grandemente para a
produção de energia metabólica com fração variável de acordo com o tipo de
organismo e as condições metabólicas. De maneira geral, os animais
carnívoros obtém até 90% das suas necessidades energéticas, enquanto os
herbívoros obtêm uma parcela bem menor. No caso dos microrganismos, a
maioria adquire aminoácidos do ambiente e os utiliza como combustível
quando necessário. 
Já as plantas, quase nunca oxidam aminoácidos para obtenção de energia,
pois os carboidratos produzidos na fotossíntese costumam ser as únicas
fontes de energia. Nesses organismos, as concentrações de aminoácidos são
reguladas para suprir as necessidades de biossíntese de proteínas, ácidos
nucleicos e outras moléculas necessárias para o crescimento.
Nos animais, a degradação oxidativa de aminoácidos ocorre em 3
circunstâncias metabólicas:
1- Durante a síntese e a degradação normais de proteínas celulares;
2- Quando ocorre ingestão em excesso de proteínas e aminoácidos;
3- Durante o jejum ou no diabetes melito não controlado.
Em todos os casos, os aminoácidos perdem seu grupo amino para formar alfa-
cetoácidos que sofrem oxidação a CO2 e H2O ou, geralmente, fornecem
unidades de três e quatro carbonos que podem ser convertidas, pela
gliconeogênese, em glicose. Trataremos aqui desse metabolismo nos animais
vertebrados.
DEGRADAÇÃO
OXIDATIVA DE
AMINOÁCIDOS
Os aminoácidos derivados das proteínas da dieta são a origem da maioria dos grupos
amino. A maior parte é metabolizada no fígado. Parte da amônia gerada nesse processo é
reciclada e utilizada em diversas vias biossintéticas e o excesso é excretado diretamente ou
convertido em ureia e ácido úrico que também são substâncias direcionadas para a
excreção. O excesso de amônia de outros tecidos é enviado para o fígado na forma de
grupos amino e seguirão o mesmo caminho.
Os aminoácidos que desempenham papel central no metabolismo do nitrogênio são:
glutamato, glutamina, alanina e aspartato. Isso deve-se a eles serem facilmente convertidos
em intermediários do ciclo do ácido cítrico: glutamato e glutamina são convertidos em alfa-
cetoglutarato, alanina em piruvato e aspartato em oxaloacetato. 
No citosol dos hepatócitos (células presentes no fígado), os grupos amino da maior parte
dos aminoácidos são transferidos para o alfa-cetoglutarato, formando glutamato, que entra
na mitocôndria e perde seu grupo amino para formar NH4. O excesso de amônia produzido
nos demais tecidos é convertido no nitrogênio amídico da glutamina, que circula até chegar
ao fígado, entrando na mitocôndria hepática. No músculo esquelético, os grupos amino que
excedem as necessidades geralmente são transferidos ao piruvato para formar alanina.
DESTINOS METABÓLICOS DO GRUPO AMINO
Em humanos, a chegada de proteínas da dieta ao estômago estimula a mucosa gástrica a
secretar o hormônio gastrina, que estimula a secreção de ácido clorídrico pelas células
parietais e de pepsinogênio pelas células principais das glândulas gástricas. Funciona,
então, como o agente desnaturante, desenovelando proteínas globulares e tornando suas
ligações peptídicas internas mais suscetíveis à hidrólise enzimática.
O pepsinogênio é convertido em pepsina ativa por meio de uma clivagem autocatalisada
(mediada pelo próprio pepsinogênio). A pepsina hidrolisa as proteínas ingeridas, atuando em
ligações peptídicas em que o resíduo de aminoácido localizado na porção aminoterminal
provém dos aminoácidos aromáticos Phe, Trp e Tyr, clivando cadeias polipeptídicas longas
em uma mistura de peptídeos menores.
À medida que o conteúdo ácido do estômago passa para o intestino delgado, o pH baixo
desencadeia a secreção da secretina na corrente sanguínea. Esse hormônio estimula o
pâncreas a secretar bicarbonato no intestino delgado, para neutralizar o HCl gástrico,
aumentando abruptamente o pH, que fica próximo a 7. 
A chegada de aminoácidos no duodeno determina a liberação para o sangue do hormônio
colecistocinina, que estimula a secreção de diversas enzimas pancreáticas com atividades
ótimas em pH 7 a 8. O tripsinogênio, o quimotripsinogênio e as procarboxipeptidases A e B –
os zimogênios da tripsina, da quimotripsina e das carboxipeptidases A e B – são
sintetizados e secretados pelas células exócrinas do pâncreas. O tripsinogênio é convertido
em sua forma ativa (tripsina) pela enteropeptidase, uma enzima proteolítica secretada pelas
células intestinais. A tripsina livre catalisa então a conversão de moléculas adicionais de
tripsinogênio em tripsina. A tripsina também ativa o quimotripsinogênio, as
procarboxipeptidases e a proelastase.
A síntese dessas enzimas como precursores inativos protege as células exócrinas do
ataque proteolítico destrutivo. O pâncreas se protege ainda mais da autodigestão por meio
da síntese de um inibidor específico, a proteína denominada inibidor pancreático da tripsina,
que previne efetivamente a produção prematura de enzimas proteolíticas ativas dentro das
células pancreáticas.
A tripsina e a quimotripsina continuam a hidrólise dos peptídeos produzidos pela pepsina no
estômago. A degradação de pequenos peptídeos no intestino delgado é, então, completada
por outras peptidases intestinais. Estas incluem as carboxipeptidases A e B (duas enzimas
que contêm zinco), as quais removem resíduos sucessivos da extremidade carboxiterminal
dos peptídeos e uma aminopeptidase, que hidrolisa resíduos sucessivos da extremidade
aminoterminal de peptídeos pequenos. 
A mistura resultante de aminoácidos livres é transportada para dentro das células epiteliais
que revestem o intestino delgado, através dos quais os aminoácidos entram nos capilares
sanguíneos nas vilosidades e são transportados até o fígado.
DEGRADAÇÃO DE PROTEÍNAS
As proteínas da dieta são enzimaticamente degradadas até aminoácidos
AGORA NO FÍGADO...
O glutamato libera seu grupo amino na forma de amônia no fígado
A primeira etapa no catabolismo da maioria dos L-aminoácidos é a remoção de seus grupos
alfa-amino, realizada por enzimas denominadas aminotransferases ou transaminases por
reações de transaminação. O grupo alfa-amino é transferido para o carbono alfa do alfa-
cetoglutarato, liberando o correspondente alfa-cetoácido, análogo do aminoácido. Não
ocorrerá nessas reações perda efetiva de grupos amino. O glutamato funciona como doador
de grupos amino para vias biossintéticas ou para vias de excreção, que levam à eliminação
de produtos de excreção nitrogenados.
As aminotransferases são exemplos de enzimas que catalisam reações bimoleculares de
pingue-pongue, nas quais o primeiro substrato reage e o produto deve deixar o sítio ativo
antes que o segundo substrato possa se ligar. Assim, o aminoácido liga-se ao sítio ativo,
doa seu grupo amino ao piridoxal-fosfato e deixa o sítio ativo na forma de um alfa-
cetoácido. O outro alfa-cetoácido, que funciona como substrato, se liga então ao sítio ativo,
aceita o grupo amino da piridoxamina-fosfato e deixa o sítio ativo na forma de um
aminoácido.
Os grupos amino de muitos alfa-aminoácidos são coletados, no fígado, na forma do grupo
amino de moléculas de L-glutamato. Esses grupos amino devem ser removidos do
glutamato e preparados para excreção. Nos hepatócitos, o glutamato é transportado do
citosol para a mitocôndria, onde sofre desaminação oxidativa, catalisada pela L-glutamato-
desidrogenase. É a única enzima que utiliza NAD+ ou NADP+ como aceptor de equivalentes
redutores. 
A AMÔNIA NA CORRENTE SANGUÍNEA
Os níveis de amônia na corrente sanguínea são regulados, pois trata-se de uma substância
tóxica para o organismo. Na maioria dos animais, a maior parte dessa amônia livre é
convertida em um composto não tóxico antes de ser exportada dos tecidos extra-hepáticos
para o sangue e transportada até o fígado ou até os rins. Para essa função de transporte, 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. A reação ocorre em duas etapas:
utilizada na síntese da ureia. Parte do glutamato produzido na reação da glutaminase pode
ser adicionalmente processada no fígado pela glutamato-desidrogenase, liberando mais
amônia e produzindo esqueletos de carbono para utilização como combustível. Contudo, a
maior parte do glutamato entra em reações de transaminação necessárias para a
biossíntese de aminoácidos e para outros processos.
Na acidose metabólica, há um aumento do processamento da glutamina pelos rins. Nem
todo o excesso de NH4+ assim produzido é liberado para a corrente sanguínea ou
convertido em ureia; parte é excretado diretamente na urina. No rim, o NH4+ forma sais com
ácidos metabólicos, facilitando sua remoção na urina. O bicarbonato produzido pela
descarboxilação do alfa-cetoglutarato no ciclo do ácido cítrico também pode funcionar
como tampão no plasma sanguíneo. Tomados em conjunto, esses efeitos do metabolismo
da glutamina no rim tendem a contrabalançar a acidose.
A glutamina é uma forma de transporte não
tóxico para a amônia; ela normalmente está
presente no sangue em concentrações muito
maiores que os demais aminoácidos. Ela serve,
também, como fonte de grupos amino em várias
reações biossintéticas. A glutamina-sintetase é
encontrada em todos os organismos, sempre
desempenhando um papel metabólico central.
Nos microrganismos, essa enzima serve como
via de entrada essencial do nitrogênio fixado em
sistemas biológicos. 
Na maioria dos animais terrestres, a glutamina
que excede as necessidades de biossíntese é
transportada pelo sangue para o intestino, o
fígado e os rins, para ser processada. Nesses
tecidos, 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. No
fígado, a amônia de todas essas fontes é
DOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS PARA O
FÍGADO
A alanina transporta a amônia dos músculos esqueléticos para o fígado
A alanina também desempenha um papel especial no transporte dos grupos amino para o
fígado em uma forma não tóxica, por meio de uma via denominada ciclo da glicose-alanina.
A utilização de alanina para o transporte da amônia dos músculos esqueléticos para o
fígado exemplifica a economia intrínseca dos organismos vivos. Os músculos esqueléticos
em contração vigorosa operam anaerobiamente, produzindo piruvato e lactato pela
glicólise, assim como amônia pela degradação proteica. De algum modo, esses produtos
devem chegar ao fígado, onde o piruvato e o lactato são incorporados na glicose, que volta
aos músculos, e a amônia é convertida em ureia para excreção. O ciclo da glicose-alanina,
em conjunto com o ciclo de Cori, realiza essa operação. O custo energético da
gliconeogênese é, assim, imposto ao fígado e não ao músculo, e todo o ATP disponível no
músculo é destinado à contração muscular.
CICLO DA UREIA
A ureia é produzida a partir da amônia por meio de cinco etapas enzimáticas
Se não forem reutilizados para a síntese de novos aminoácidos ou de outros produtos
nitrogenados, os grupos amino são canalizados em um único produto final de excreção. Nos
organismos ureotélicos, a amônia depositada na mitocôndria dos hepatócitos é convertida
em ureia no ciclo da ureia
VÍNCULOS ENTRE O CICLO DA UREIA E O CICLO
DO ÁCIDO CÍTRICO
Os ciclos do ácido cítrico e da ureia podem ser ligados
Esses dois ciclos interconectados têm sido denominados “bicicleta de Krebs”. As vias que
unem o ciclo do ácido cítrico ao ciclo da ureia são conhecidas como lançadeira do
aspartato-arginino-succinato; elas unem efetivamente os destinos dos grupos amino e dos
esqueletos de carbono dos aminoácidos. As interconexões são bastante elaboradas. Por
exemplo, algumas enzimas do ciclo do ácido cítrico, como a fumarase e a malato-
desidrogenase, apresentam isoenzimas citosólicas e mitocondriais. O fumarato produzido
no citosol, seja no ciclo da ureia, na biossíntese de purinas ou em outros processos, pode
ser convertido em malato citosólico, utilizado no citosol ou transportado para a mitocôndria
para entrar no ciclo do ácido cítrico. Esses processos são ainda interligados com a
lançadeira do malato-aspartato, conjunto de reações que traz equivalentes redutores para a
mitocôndria (ver também Figura 19-31). Esses diferentes ciclos ou processos contam com
um número limitado de transportadores na membrana mitocondrial interna.
O fluxo de nitrogênio no ciclo da ureia em determinado animal varia com a dieta. Quando a
ingestão dietética é basicamente proteica, os esqueletos de carbono dos aminoácidos são
utilizados como combustível, produzindo muita ureia a partir dos grupos amino excedentes.
Durante o jejum prolongado, quando a degradação de proteína muscular começa a suprir
boa parte da energia metabólica do organismo, a produção de ureia também aumenta
significativamente.
Essas alterações de demanda com relação à atividade do ciclo da ureia são realizadas, a
longo prazo, pela regulação das velocidades de síntese das quatro enzimas do ciclo da ureia
e da carbamoil-fosfato-sintetase I, no fígado. Essas cinco enzimas são sintetizadas em
taxas mais altas em animais em jejum e em animais com dietas de alto conteúdo proteico,
em comparação a animais alimentados cujas dietas contenham principalmente carboidratos
e gorduras. 
Animais com dietas desprovidas de proteínas produzem níveis mais baixos das enzimas do
ciclo da ureia. Em uma escala de tempo mais curta, a regulação alostérica de pelo menos
uma enzima-chave ajusta o fluxo pelo ciclo da ureia. A primeira enzima da via, a carbamoil-
fosfato-sintetase I, é ativada alostericamente por N-acetil-glutamato, sintetizado a partir de
acetil-CoA e glutamato pela N-acetil-glutamato-sintase. 
Em vegetais e microrganismos, essa enzima catalisa a primeira etapa na síntese de novo de
arginina a partir do glutamato, mas, nos mamíferos, a atividade da N-acetil-glutamato-
sintase no fígado exerce função puramente reguladora (os mamíferos não têm as demais
enzimas necessárias para a conversão de glutamato em arginina). Os níveis estacionários
de N-acetil-glutamato são determinados pelas concentrações de glutamato e acetil-CoA (os
substratos da N-acetil-glutamato-sintase) e arginina (ativador da N-acetil-glutamato-
sintase e, portanto, ativador do ciclo da ureia).
REGULAÇÃO DO CICLO DA UREIA
VIAS DE DEGRADAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Existem 20 vias catabólicas que 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.
Seis aminoácidos são degradados até piruvato: alanina, triptofano, cisteína, serina, glicina e
treonina.
Sete aminoácidos são degradados, produzindo acetil-CoA: triptofano, lisina, fenilalanina,
tirosina, leucina, isoleucina e treonina.
Cinco aminoácidos são convertidos em alfa-cetoglutarato: prolina, glutamato,
glutamina,histidina e arginina.
Quatro aminoácidos são convertidos em succinil-CoA: metionina, isoleucina, treonina e
valina.
Os aminoácidos de cadeia ramificada não são degradados no fígado.
As vias biossintéticas que levam à produção de aminoácidos e nucleotídeos
compartilham uma característica: a necessidade de nitrogênio. Uma vez que
compostos nitrogenados solúveis e biologicamente úteis são escassos em
ambientes naturais, a maior parte dos organismos mantém uma estrita
economia em sua utilização de amônia, aminoácidos e nucleotídeos.
O ciclo do nitrogênio permite a manutenção de um conjunto de nitrogênio
biologicamente disponível. O primeiro passo no ciclo é a fixação (redução) do
nitrogênio atmosférico, por bactérias fixadoras de nitrogênio, produzindo
amônia (NH3 ou NH4+). Embora a amônia possa ser utilizada pela maior parte
dos organismos vivos, bactérias do solo, que obtêmsua energia pela oxidação
da amônia em nitrito (NO2-) e, por fim, em nitrato (NO3-), são tão abundantes
e ativas que praticamente toda a amônia que chega ao solo é oxidada a
nitrato. Esse processo é denominado nitrificação. 
Plantas e muitas bactérias podem captar e reduzir facilmente nitrato e
nitrito a amônia, pela ação de nitrato e nitrito-redutases. A amônia assim
produzida é incorporada nos aminoácidos pelas plantas. Animais podem
utilizar as plantas como fonte de aminoácidos, tanto não essenciais quanto
essenciais, para construir suas proteínas. Quando os organismos morrem, a
degradação microbiana de suas proteínas retorna a amônia ao solo, onde
bactérias nitrificantes novamente a convertem em nitrito e nitrato. Um
equilíbrio entre o nitrogênio fixado e o nitrogênio atmosférico é mantido por
bactérias que reduzem nitrato a N2 em condições anaeróbias, processo
denominado desnitrificação (Figura 22-1). Essas bactérias do solo utilizam NO3
- , e não O2, como aceptor final de elétrons, em uma série de reações que, da
mesma forma que a fosforilação oxidativa, gera um gradiente de prótons
transmembrana, que é utilizado para sintetizar ATP.
O NITROGÊNIO
Em bactérias do solo e em plantas vasculares, a ação sequencial da nitrato-redutase e da
nitrito-redutase converte o NO3- em NH3, que pode ser assimilada em compostos contendo
nitrogênio.
O ciclo do nitrogênio permite a formação de amônia pela fixação bacteriana do N2, a
nitrificação da amônia em nitrato por organismos no solo, a conversão do nitrato em amônia
por plantas superiores, a síntese de aminoácidos a partir da amônia por todos os
organismos e a conversão de nitrato em N2 por bactérias desnitrificantes do solo. As
bactérias anamox oxidam anaerobiamente a amônia em nitrogênio, utilizando nitrito como
aceptor de elétrons. 
A fixação de N2 como NH3 é realizada pelo complexo da nitrogenase, em uma reação que
requer um grande investimento de ATP e de poder redutor. O complexo da nitrogenase é
altamente lábil (instável) na presença de O2 e está sujeito a regulação pela disponibilidade
de NH3.
Nos sistemas vivos, o nitrogênio reduzido é inicialmente incorporado nos aminoácidos e, a
seguir, em uma variedade de outras biomoléculas, incluindo os nucleotídeos. O ponto-chave
para essa entrada do nitrogênio é o aminoácido glutamato. O glutamato e a glutamina são
doadores de nitrogênio em uma ampla gama de reações biossintéticas. A glutamina-
sintetase, que catalisa a formação de glutamina a partir do glutamato, é uma importante
enzima reguladora do metabolismo do nitrogênio.
As vias biossintéticas para os aminoácidos e os nucleotídeos utilizam repetidamente os
cofatores biológicos piridoxal-fosfato, tetra-hidrofolato e S-adenosilmetionina. O piridoxal-
fosfato é necessário para reações de transaminação envolvendo o glutamato e para outras
transformações dos aminoácidos. Transferências de grupos de um carbono necessitam de
S-adenosilmetionina e tetra-hidrofolato. Glutamina-amidotransferases catalisam reações
que incorporam o nitrogênio derivado da glutamina.
BIOSSÍNTESE
DE
AMINOÁCIDOS
Os organismos variam muito em sua capacidade de sintetizar os 20 aminoácidos comuns.
Enquanto a maior parte das bactérias e plantas pode sintetizar todos eles, os mamíferos
sintetizam apenas cerca de metade deles – geralmente aqueles com vias de síntese mais
simples. Esses são os aminoácidos não essenciais, não necessários na dieta. Os demais, os
aminoácidos essenciais, devem ser obtidos por meio dos alimentos. A não ser que esteja
indicado, as vias para os 20 aminoácidos comuns apresentadas a seguir são aquelas
operantes nas bactérias.
Para fins de facilitar o estudo e compreensão, os aminoácidos são agrupados em 6 famílias:
Serina, glicina e cisteína são derivadas do 3-fosfoglicerato.
Três aminoácidos não essenciais e seis aminoácidos essenciais são sintetizados a partir de
oxaloacetato e piruvato.
O corismato é um intermediário-chave na síntese de triptofano, fenilalanina e tirosina 
A biossíntese de histidina utiliza precursores da biossíntese de purinas.
Entre os aminoácidos não essenciais, o glutamato é formado por aminação redutora do a-
cetoglutarato e serve como precursor de glutamina, prolina e arginina. Alanina e aspartato
(e assim também a asparagina) são formados a partir do piruvato e do oxaloacetato,
respectivamente, por transaminação. A cadeia carbonada da serina é derivada do 3-
fosfoglicerato. A serina é precursora da glicina; o átomo de carbono b da serina é
transferido para o tetra-hidrofolato. Em microrganismos, a cisteína é produzida a partir de
serina e de sulfeto, produzido pela redução de sulfato obtido do ambiente. Os mamíferos
produzem cisteína a partir de metionina e serina, por uma série de reações que requer S-
adenosilmetionina e cistationina.
Entre os aminoácidos essenciais, os aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina e
triptofano) são produzidos por uma via em que o corismato representa um ponto-chave de
ramificação. O fosforribosil-pirofosfato é precursor do triptofano e da histidina. A via da
histidina está interconectada com a via de síntese de purinas. A tirosina também pode ser
produzida por hidroxilação da fenilalanina (e, por isso, é considerada um aminoácido
condicionalmente essencial). As vias para os demais aminoácidos essenciais são
complexas. 
As vias de biossíntese de aminoácidos estão sujeitas à inibição alostérica pelo produto
final; a enzima reguladora geralmente é a primeira da sequência. A regulação das várias vias
sintéticas é coordenada.
Os nucleotídeos são estruturas essenciais para as células que já estudamos no
módulo sobre nucleotídeos. Eles servem como carreadores de intermediários
ativados na síntese de alguns carboidratos, lipídeos e proteínas conjugadas e
são componentes estruturais de várias coenzimas essenciais. Além disso,
desempenham um papel importante como “moedas” de energia da célula e
são importantes compostos reguladores para muitas das rotas do
metabolismo intermediário, inibindo ou ativando enzimas-chave.
São estruturalmente formados por uma base nitrogenada, - adenina, guanina,
citosina, timina ou uracila - um monossacarídeo (pentose) e um, dois ou três
grupos fosfato, enquanto os nucleosídeos têm estrutura semelhante, porém
sem a presença do grupamento fosfato.
As bases nitrogenadas tratam-se de compostos químicos que possuem
nitrogênio em sua composição. Podem ser divididas em purinas (adenina e
guanina) e pirimidinas (timina, citosina e uracila).
BIOSSÍNTESE E
DEGRADAÇÃO
DE
NUCLEOTÍDEOS
Os ribonucleosídeos e os desorribonucleosídeos fosfatados (nucleotídeos) são essenciais
para todas as células. Sem eles, o DNA e o RNA não poderiam ser produzidos e, dessa
forma, as proteínas não poderiam ser sintetizadas e nem as células poderiam proliferar. Os
nucleotídeos também servem como carreadores de intermediários ativados na síntese de
alguns carboidratos, lipídeos e proteínas conjugadas, como por exemplo, UDP-glicose e CDP
colina, e são componentes estruturais de várias coenzimas essenciais como a coenzima A,
o FAD, o NAD+ e o NADP+.
Nucleotídeos, como o monofosfato cíclico de adenosina (AMPc) e o monofosfato cíclico de
guanosina (GMPc), são utilizados como segundos mensageiros em vias de transdução de
sinais. Além disso, os nucleotídeos desempenham um papel importante como "moedas" de
energia na célula. 
Finalmente, os nucleotídeos são importantes compostos reguladores para muitas das rotas
do metabolismo intermediário, inibindo ou ativando enzimas-chave. As bases púricas e
pirimídicas encontradas nos nucleotídeos podem ser sintetizadas de novo ou podem ser
obtidas por vias de salvação, que permitem a reutilização das bases pré-formadas
resultantes do metabolismo normal da célula. Apenas uma pequena parte das purinas e
pirimidinas supridas pela dieta é utilizada, o restante é degradado.
A Coenzima A é um exemplo importante que necessita de um nucleotídeo como parte de
sua estrutura. Podemos observar os percursores cisteina, pantotenato e, finalmente,
adenosina.Síntese de 5-fosforribosil-1-pirofosfato (PRPP): 
O PRPP é uma "pentose ativada" que participa nas vias de síntese e salvação das purinas e
pirimidinas. A síntese dessa substância a partir do ATP e da ribose-5-fosfato é catalisada
pela PRPP-sintetase. Essa enzima, cujo gene está presente no cromossomo X, é ativada por
fosfato inorgânico e inibida pelos nucleotídeos púricos (inibição pelo produto final).
Os ribonucleotídeos são os produtos finais da síntese de novo das purinas. Quando há
necessidade de desoxirribonucleotídeos para a síntese de DNA, a molécula de ribose é
reduzida.
SÍNTESE DOS NUCLEOTÍDEOS PÚRICOS
Síntese de 5'-fosforribosilamina: 
A síntese ocorre a partir de PRPP. O grupo amida da glutamina substitui o grupo pirofosfato
ligado ao carbono 1 do PRPP. A enzima, glutamina-fosforribosilpirofosfato amidotransferase,
é inibida pelos 5'-nucleotídeos púricos AMP e GMP - produtos finais da rota. Esse é o passo
regulador da velocidade na biossíntese dos nucleotídeos púricos. A velocidade da reação é
também controlada pela concentração intracelular de PRPP.
Os próximos nove passos da biossíntese dos nucleotídeos púricos que levam à sintese de
monofosfato de inosina (IMP, cuja base é a hipoxantina) necessitam de ATP como fonte de
energia. Duas etapas dessa via requerem N10-formiltetraidrofolato.
Alguns inibidores sintéticos da síntese de purinas são planejados para inibir o crescimento
de microrganismos em divisão rápida sem interferir com as funções celulares humanas.
Outros inibidores da síntese de purinas, como os análogos estruturais ao ácido fólico, são
usados farmacologicamente para controlar a proliferação do câncer, pois interferem na
síntese de nucleotídeos e, dessa forma, na síntese de DNA e RNA.
A conversão de IMP em AMP ou GMP ocorre em duas etapas, numa via dependente de
energia. A síntese de AMP é dependente de trifosfato de guanosina (GTP) como fonte de
energia, ao passo que a síntese de GMP necessita de ATP. Além disso, a primeira reação de
cada rota é inibida pelo produto final da via. Esse fato provê um mecanismo para direcionar
o IMP para a síntese da espécie de purina que estiver presente em menor quantidade. Se
ambos, AMP e GMP, estiverem presentes em quantidades adequadas, a síntese de purinas
pela via de novo é inibida no passo da amidotransferase.
Os nucleosídeos difosfato são sintetizados a partir dos nucleosídeos monofosfato
correspondentes, pela atividade de nucleosídeos monofosfato-cinases específicas para
cada base. Geralmente, o ATP é a fonte dos fosfatos transferidos, pois está presente em
concentrações mais altas do que os demais nucleosídeos trifosfato. A adenilato-cinase é
especialmente ativa no fígado e no músculo, onde a taxa de renovação de energia do ATP é
alta. Sua função é manter o equilíbrio entre AMP, ADP e ATP. Nucleosídeos difosfato e
trifosfato são inerconversíveis pela ação da nucleosídeo difosfato-cinase, enzima que,
diferentemente das monofosfato-cinases, apresenta ampla especificidade.
As purinas que resultam da renovação normal dos ácidos nucleicos celulares ou da pequena
quantidade obtida na dieta e que não é degradada, podem ser convertidas em nucleosídeos
trifosfato e usadas pelo organismo. Essa via é chamada de "via de salvação" para as
purinas.
Conversão de bases púricas a nucleotídeos:
Duas enzimas estão envolvidas: APRT e HGPRT. Ambas utilizam o PRPP como fonte do gripo
ribose-5-fosfato. A liberação de pirofosfato e sua subsequente hidrólise pela pirofosfatase
tornam essas reações irreversíveis. 
A ribonucleotídeo-redutase é uma enzima composta de duas subunidades diméricas não
idênticas, sendo específica para a redução dos nucleosídeos difosfato púricos (ADP e GDP)
e nucleosídeos difosfaro pirimídicos, citidina difosfato (CDP) e uridina difosfato (UDP) às
suas formas desoxi (dADP, dGDP, dCDP e dUDP). Os doadores imediatos dos átomos de
hidrogênio necessários para redução do grupo 2'-hidroxila são dois grupos sulfidrila,
presentes na própria enzima, que, durante a reação, formam uma ligação dissulfeto.
Regeneração da enzima reduzida:
Para que a ribonucleotídeo-redutase possa continuar produzindo desoxirribonucleotídeos, a
ligação dissulfeto, criada durante a produção do 2'desoxicarbono, deve ser reduzida. Para
esse propósito, a fonte dos equivalentes redutores é a tiorredoxina - uma coenzima
peptídica da ribonucleotídeo-redutase. A tiorredoxina contém, na cadeia peptídica, dois
resíduos de cisteína separados por dois aminoácidos. São esses grupos sulfidrila de
tiorredoxina que doam seus átomos de hidrogênio para a ribonucleotídeo-redutase,
formando, durante esse processo, uma ligação dissulfeto.
Regeneração da tiorredoxina reduzida:
A tiorredoxina deve ser convertida novamente na sua forma reduzida para que possa
continuar exercendo sua função. Os equivalentes redutores necessários são fornecidos
pelo NADPH + H+, e a reação é catalisada pela tiorredoxina-redutase.
SÍNTESE DE DESOXIRRIBONUCLEOTÍDEOS
A ribonucleotídeo-redutase é responsável pela manutenção de um balanço adequado dos
desoxirribonucleotídeos necessários à síntese de DNA. Para conseguir desempenhar essa
função, a enzima sofre uma regulação complexa.
Sítio de atividade:
A ligação do dATP a sítios alostéricos (conhecidos como sítios de atividade) na enzima inibe
a atividade catalítica geral da enzima e, portanto, impede a redução de qualquer um dos
quatro nucleosídeos difosfato. Isso previne efetivamente a síntese de DNA e explica a
toxicidade de níveis elevados de dATP, observados em certas condições, como na
deficiência de adenosina0desaminase. Em contraste, o ATP, quando ligado a esses sítios,
ativa a enzima.
Sítios de especificidade ao substrato:
A ligação de nucleosídeos trifosfato a sítios alostéricos adicionais (conhecidos como sítios
de especificidade ao substrato) na enzima regula a especificidade ao substrato, causando
aumento na conversão de diferentes espécies de ribonucleotídeos em
desoxirribonucleotídeos, de acordo com a necessidade para a síntese de DNA. Por exemplo,
quando a desoxitimidina trifosfato (dTTP) se liga aos sítios de especificidade, causa uma
mudança conformacional que permite a redução de GDP a dGDP no sítio catalítico.
A degradação dos ácidos nucleicos na dieta ocorre no intestino delgado, onde um conjunto
de enzimas pancreáticas hidrolisa os ácidos nucleicos a nucleotídeos. Dentro das células da
mucosa intestinal, os nucleotídeos púricos são sequencialmente degradados por enzimas
específicas a nucleosídeos e bases livres, o ácido úrico sendo o produto final da via. 
Os nucleotídeos púricos sintetizados pela via de novo são degradados principalmente pelo
fígado. As bases livres são enviadas para fora do fígado e reaproveitadas pelos tecidos
periféricos.
DEGRADAÇÃO DOS NUCLEOTÍDEOS PÚRICOS
Poucas bases pirimídicas são recuperadas nas células humanas. Entretando, os
nucleosídeos pirimídicos podem ser recuperados pelas nucleosídeos cinases que utilizam o
ATP na fosforilação dos nucleosídeos a nucleotídeos.
Diferentemente do anel purínico, que não é clivado nas células humanas, o anel pirimídico é
aberto e degradado a produtos altamente solúveis à beta-alanina e ao beta-
aminoisobutitrato, com a produção de NH3 e CO2.
SÍNTESE E DEGRADAÇÃO DAS PIRIMIDINAS
 
Texto adaptado de:
 
Princípios de Bioquímica de
Lehninger. 6. ed. Porto Alegre:
Artmed, 2014.
 
Bioquímica Ilustrada. 5, ed.
Porto alegre: Artmed, 2012
Alunos: 
Ana Laura Mendes Nunes da Silva
Eduarda FantiniAraujo Oliveira
Felipe Augusto Fernandes Silva
Gabriela França Carneiro Fernandes
Isabela Camila Ventura de Souza
Julia Andrade Henriques
Larissa Roberta do Carmo Ferreira
Laura Regina de Sa Oliveira
Vitoria Loiola Batista
Yan Lucas Jovelino
Yolanda Freire Alves