Metabolismo dos Aminoácidos

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BIOQUÍMICA 
AULA 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profª Joana Rizzolo 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Metabolismo dos aminoácidos 
Quando estudamos o metabolismo dos carboidratos e dos lipídeos, 
percebemos que as reações ocorrem com o principal intuito de gerar energia 
para as próprias células, como no caso dos lipídeos, cuja principal função é o 
armazenamento de energia. Porém, quando estudarmos o metabolismo dos 
aminoácidos, veremos que essas biomoléculas podem também ser degradadas 
para gerar energia, mas não podem ser estocadas. Então, a todo momento as 
proteínas estão sendo degradadas, liberando resíduos nitrogenados e sendo 
sintetizadas. 
Na presente aula, serão descritas as principais vias metabólicas 
envolvendo os aminoácidos e os compostos nitrogenados, assim como suas 
origens e destinos no organismo humano e sua participação em um relevante 
ciclo biogeoquímico. 
Conforme mencionado em aulas anteriores, os aminoácidos são as 
unidades formadoras de proteínas e realizam diversas importantes funções nos 
organismos vivos, pois são precursores de importantes substâncias como 
enzimas, hormônios, pigmentos, assim como, quando proteínas, desempenham 
funções de transporte de substâncias, entre outras tantas funções. 
No organismo humano, os aminoácidos ainda podem prover energia por 
meio de seu metabolismo, como uma terceira opção depois dos carboidratos e 
dos lipídeos (Figura 1). 
 
 
 
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Figura 1 – Caminhos para produção de energia a partir das biomoléculas 
estudadas – carboidratos, lipídeos e proteínas 
 
Fonte: elaborada pela autora. 
A origem dos aminoácidos pode ser exógena, ou seja, proveniente de fora 
do organismo, com obtenção de proteínas por meio da dieta; e outra parte pode 
ser endógena, proveniente da degradação normal de proteínas celulares. 
A maior parte dos aminoácidos é utilizada para formar proteínas e a menor 
parte é utilizada para formar moléculas nitrogenadas não proteicas. Portanto, os 
aminoácidos são precursores de todos os compostos do nosso organismo que 
contêm nitrogênio. 
Esses compostos dos quais os aminoácidos serão precursores são: 
ácidos nucleicos, conforme estudaremos mais para a frente, compostos por 
bases nitrogenadas as quais possuem nitrogênio em suas estruturas; 
 
 
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coenzimas; fosfolipídeos; glicolipídeos; e diversas aminas e seus derivados, que 
também podem ser utilizados para produzir glicose e ácidos graxos. 
Como os aminoácidos não são armazenados no organismo, eles 
resultam, além dos destinos citados acima, em excretas nitrogenadas, ou seja, 
substâncias compostas com nitrogênio e que devem ser eliminadas pelo sistema 
excretor. Portanto, a degradação dos aminoácidos origina esqueletos de 
carbono e compostos nitrogenados (Figura 2). 
Figura 2 – Visão geral do metabolismo dos aminoácidos 
 
Fonte: elaborada pela autora. 
A seguir estudaremos como essas moléculas são convertidas, 
transportadas e eliminadas. 
 
 
 
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TEMA 1 – REAÇÕES DE DESAMINAÇÃO E TRANSAMINAÇÃO 
Como acabamos de ver, os aminoácidos são precursores de todos os 
compostos do nosso organismo que contêm nitrogênio, portanto, vão formar 
tanto novas proteínas quanto excretas nitrogenadas não proteicas. 
Apesar de existirem 20 vias catabólicas dos aminoácidos – pois existem 
20 aminoácidos que formam as proteínas e, portanto, cada um com suas 
especificidades agindo de acordo com as necessidades do organismo – existe 
um padrão para que ocorram essas vias. 
Desse modo, primeiramente, é necessário que o grupo amino seja 
separado do esqueleto de carbono, para que então essa cadeia carbônica seja 
oxidada. 
 O processo de transferência do grupo amino é chamado de 
transaminação, ou seja, o grupo amino da maioria dos aminoácidos (alanina, 
arginina, aspartato, cisteína, fenilalanina, isoleucina, leucina, tirosina, triptofano 
e valina) é transferido à molécula α-cetoglutarato que está presente no citosol, 
formando o glutamato. Esse processo é catalisado por enzimas denominadas 
aminotransferase, ocorre no citosol dos hepatócitos e origina um α-cetoácido que 
chamamos de esqueleto carbônico do aminoácido. 
O glutamato migra para matriz mitocondrial e pode ter dois destinos 
distintos: no primeiro destino aqui descrito ocorrerá outra transaminação pela 
interação do oxalacetato (proveniente do ciclo de Krebs) com o glutamato, esse 
último tem seu grupo amino transferido formando duas substâncias, o α-
cetoglutarato que retorna ao citosol sendo reciclado e forma, também, o 
aspartato que irá para o ciclo da ureia. 
O outro destino do glutamato consiste na sua perda do grupo amino e 
ganho de átomos de oxigênio de uma molécula de água, ocorrendo então a 
desaminação oxidativa. Tal processo origina α-cetoglutarato, o qual pode ser 
reciclado e produzir um grupo amino na forma de íon amônio, pois foi, nesse 
caso, somente retirado/liberado de uma molécula e não transferido, como nas 
outras situações descritas. 
Todo esse processo pode ser conferido na Figura 3, a seguir. 
 
 
 
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Figura 3 – Reações de transaminação e desaminação no metabolismo dos 
aminoácidos 
 
Fonte: elaborada pela autora. 
A degradação dos outros aminoácidos restantes (asparagina, glicina, 
glutamina, histidina, lisina, metionina, prolina, serina e treonina) não vai começar 
com a desaminação, porém, todos os 20 aminoácidos terão sempre seu 
grupamento amino convertido ao íon amônio e ao aspartato, onde essas 
moléculas resultantes participarão do ciclo da ureia. 
TEMA 2 – OXIDAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS 
A degradação das proteínas gera aminoácidos que em excesso não 
podem ser armazenados, portanto, esses aminoácidos serão oxidados. Para que 
isso ocorra é necessário que seu grupo amino seja retirado, por desaminação, 
conforme exposto no item anterior. Esse processo gera então os compostos 
carbônicos ou esqueletos de carbono que vão seguir diferentes vias. 
 Esses compostos de carbono originados na oxidação podem servir de 
substrato para síntese de glicose, glicogênio e ácidos graxos. Desse modo, a 
 
 
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cadeia carbônica pode ser glicogênica, produzindo compostos intermediários do 
metabolismo de carboidratos, ou cetogênica, dando origem ao acetil-CoA. Nos 
dois casos os intermediários produzidos vão entrar no ciclo de Krebs para 
oxidação a CO2 e H2O e geração de ATP. 
Podemos observar algumas situações de aminoácidos que serão 
convertidos a esses intermediários, como, por exemplo: triptofano produz 
piruvato; lisina produz acetil-CoA; glutamato produz α-cetoglutarato; asparato 
produz oxaloacetato. Todos os compostos citados, produzidos a partir de 
esqueletos carbônicos, têm o mesmo destino, o ciclo de Krebs, caracterizando-
se pelas distintas etapas nas quais entram no ciclo. 
TEMA 3 – FORMAÇÃO E TRANSPORTE DA AMÔNIA 
Estudamos que no catabolismo dos aminoácidos são produzidas excretas 
nitrogenadas. Essas excretas podem ser: ácido úrico em aves e répteis; ureia na 
maioria dos vertebrados terrestres; e amônia na maioria dos vertebrados 
aquáticos como peixes ósseos larvas dos anfíbios. 
Os níveis de amônia no sangue dos animais devem ser regulados, pois 
essa substância é bastante tóxica. Assim, ela deve ser rapidamente transportada 
de forma segura e depositada na mitocôndria dos hepatócitos, para então ter seu 
destino no ciclo da ureia. 
Como existem alguns processos que produzem amônia fora do fígado, é 
necessário que ela seja convertida para então entrar na corrente sanguínea. Isso 
ocorre devido à união do íon amônio ao glutamato, formando a glutamina; e é a 
glutamina que vai realizar esse transporte não tóxico da amônia até o fígado, 
para ser transformada em ureia, ou até os rins, para ser eliminada em pequenas 
concentrações. 
Uma outra via de transporte de grupos amino para o fígado de uma forma 
não tóxica chama-se ciclo da glicose-alanina. 
Conforme exposto, a amônia quando produzida em outros tecidos precisaser transportada, nesse caso específico vamos analisar o transporte a partir do 
musculo esquelético. 
O piruvato vai capturar a amônia e será convertido em alanina, a qual fará 
o transporte pelo sangue até o fígado. Lá no fígado o piruvato produzido pela 
desaminação da alanina será convertido em glicose, processo chamado de 
gliconeogênese. 
 
 
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A vantagem desse processo não está apenas no fato de uma substância 
tóxica ser transportada para sua degradação, mas também no fato de o piruvato 
ser transportado junto para produzir glicose, que é devolvida ao músculo, 
gerando produção de ATP. 
TEMA 4 – CICLO DA UREIA E CICLO DO NITROGÊNIO 
Veremos agora como ocorre o ciclo da ureia, a principal forma de 
excreção dos compostos nitrogenados dos mamíferos. 
Os grupos amino que não são utilizados para a síntese de novos 
aminoácidos ou de outros produtos nitrogenados são encaminhados para o ciclo 
da ureia, que consiste na eliminação segura dos excretas nitrogenados. 
Esse ciclo se inicia na matriz mitocondrial dos hepatócitos, continua no 
citosol e termina na matriz da mitocôndria, sempre no fígado. 
A seguir estão descritas as etapas que compõem o ciclo (ilustrado na 
Figura 4), mas vale relembrar que os aminoácidos chegam ao citosol, sofrem 
transaminação e formam o glutamato que tem dois destinos já dentro da 
mitocôndria, podendo ser transaminado novamente, produzindo o aspartato a 
partir do oxaloacetato e do grupamento amina; o outro destino consiste na 
desaminação do glutamato formando o íon amônio que então entra no ciclo da 
ureia. Outra forma de chegada do glutamato pode ser a partir da glutamina dos 
tecidos extra-hepáticos. 
A primeira etapa propriamente dita do ciclo da ureia ocorre com a 
formação do carbamoil fosfato a partir da conjugação do íon bicarbonato e íon 
amônio originado da desaminação do glutamato recém-descrita; o carbamoil 
fosfato se condensa com ornitina, originando a citrulina; esta é transportada para 
o citosol e reage com o aspartato (que foi produzido dentro da mitocôndria no 
ciclo de Krebs) e forma arginino-succinato que se quebra em arginina e fumarato; 
a arginina é hidrolisada, produz a ureia e regenera a ornitina, que volta à 
mitocôndria e reinicia o ciclo. A ureia liberada será direcionada aos rins para ser 
eliminada na urina, portanto, ela é produzida no fígado, mas eliminada pelos rins. 
 
 
 
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Figura 4 – Ciclo da ureia 
 
Fonte: Nelson; Cox, 2014. 
Como podemos observar na Figura 4, os ciclos da ureia e de Krebs estão 
interconectados; o aspartato é regenerado a fumarato, que é convertido a 
malato, que, por sua vez, volta para o ciclo de Krebs. O oxaloacetato pode 
receber a amina do glutamato que foi transaminado, originando o aspartato. Esse 
aspartato pode sair da mitocôndria e entrar no ciclo da ureia quando convertido 
a arginino-succinato. A conexão entre os dois de ciclo se dá pelo eixo aspartato-
arginino-succinato e a essa união foi dado o nome de bicicleta de Krebs, por 
conta de a forma geral se parecer com uma bicicleta. 
Acabamos de estudar a função do ciclo da ureia no metabolismo dos 
aminoácidos, agora veremos como o nitrogênio é reciclado na natureza para que 
então possa fazer parte do metabolismo dos aminoácidos nos animais e nas 
plantas. 
Importante lembrar que todos os organismos necessitam de nitrogênio 
para a produção de proteínas, ácidos nucleicos e outros compostos 
 
 
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nitrogenados; portanto, todos dependem desse ciclo para obter seus 
aminoácidos. 
Microrganismos participam de forma indispensável do ciclo de nitrogênio, 
realizando oxidação e redução de compostos que satisfazem suas necessidades 
metabólicas. 
O ciclo do nitrogênio acorre nas seguintes etapas: amonificação, 
nitrificação (nitrosação e nitratação), desnitrificação e fixação, conforme 
podemos observar na Figura 5, a seguir. 
Figura 5 – Esquema representativo do ciclo do nitrogênio 
 
Fonte: elaborada pela autora. 
A partir de matéria orgânica morta no solo, microrganismos iniciam o 
processo de decomposição das proteínas, originando aminoácidos que serão 
desaminados com a retirada dos seus grupamentos amina; esses últimos serão 
convertidos em amônia. 
A amônia liberada solubiliza-se na água presente no solo formando íons 
amônio. O nitrogênio na amônia passa pelo processo chamado 
nitrificação/nitrosação, em que bactérias (Nitrosomonas) convertem o íon 
amônio em nitrito e outras bactérias (Nitrobacter) oxidam o nitrito para produzir 
nitrato – nitratação. Já na forma de nitrato, as plantas conseguem utilizá-lo como 
fonte de nitrogênio para a síntese de proteínas. 
 
 
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A forma de nitrogênio completamente oxidada sofrerá desnitrificação pela 
ação de bactérias, reduzindo o nitrogênio dos nitratos a nitrogênio molecular 
(N2). Dessa forma, o N2 é convertido em amônia pelas bactérias fixadoras de 
nitrogênio, conforme descrito na etapa inicial do ciclo. 
O processo de conversão do gás nitrogênio em amônia é conhecido como 
fixação de nitrogênio, e somente dois organismos vivos podem realizar essa 
ação: algumas bactérias de vida livre e algumas bactérias simbióticas (rizóbios). 
Apesar de o nitrogênio estar presente na atmosfera na proporção de 80%, 
o elemento não está numa forma química absorvível para a maioria dos seres 
vivos, fazendo com que todos dependam dos processos realizados pelos 
microrganismos no ciclo do nitrogênio para possibilitar a obtenção desse 
elemento indispensável à vida. 
TEMA 5 – METABOLISMO DAS PORFIRINAS E PORFIRIAS 
Antes de estudarmos as porfirinas e as porfirias, é conveniente realizar a 
abordagem sobre a hemoglobina e a mioglobina, duas das proteínas mais 
estudadas e compreendidas. 
A mioglobina contém uma única cadeia polipeptídica de 153 aminoácidos 
de sequência conhecida; a hemoglobina é composta de quatro cadeias 
polipeptídicas; as duas atuam no armazenamento e no transporte do oxigênio, 
respectivamente; a abundância de mioglobina, por exemplo, possibilita a 
estocagem e a distribuição do oxigênio nos músculos de mamíferos 
mergulhadores como focas e baleias, os quais podem permanecer submersos 
por um longo período. 
Ambas, mioglobina e hemoglobina, fazem parte da classe das 
hemeproteínas, possuindo o grupo heme em suas estruturas que se ligam ao 
oxigênio reversivelmente. 
O grupo heme consiste em uma estrutura de anel complexo formada por 
uma molécula orgânica contendo ferro que liga ao oxigênio. 
Porfirina é o componente orgânico do grupo heme, com quatro anéis 
pirrólicos ligados a um íon de ferro central, pelo átomo de nitrogênio de cada um 
dos quatro anéis pirrólicos, conforme pode-se observar na Figura 6. 
 
 
 
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Figura 6 – O grupo heme 
 
Crédito: StudioMolekuul/Shutterstock. 
Conforme já estudamos, o ciclo de Krebs funciona também como uma 
importante fonte de precursores para a biossíntese de moléculas como 
aminoácidos, bases nucleotídicas e porfirina. Desse modo, grande parte dos 
átomos de carbono nas porfirinas provém da succinil-CoA, tanto que a síntese 
do heme inicia com a condensação de succinil-CoA e glicina, seguida por uma 
série de reações catalisadas por enzimas. A enzima ALA-sintase (ALAS1) é a 
enzima reguladora da biossíntese do heme. Essa enzima é limitante da 
velocidade de biossíntese do grupo no fígado, portanto, na ausência dele sua 
velocidade aumenta, e na presença, diminui. Assim, a biossíntese de porfirinas 
é regulada pela concentração do produto heme. As anormalidades genéticas na 
biossíntese de porfirinas podem resultar no acúmulo de intermediários da via nos 
eritrócitos, nos fluidos corporais e no fígado, causando várias doenças humanas 
conhecidas como porfirias. O tratamento das porfirias é sintomático, e elas 
podem ser controladas com facilidade com a manipulação da dieta ou com a 
administração de heme ou de derivados do heme. 
 
 
 
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NA PRÁTICA 
Ultimamente, muito se ouve falarnas mídias em geral e nos meios sociais 
sobre dieta vegetariana. O número de pessoas adeptas do vegetarianismo tem 
crescido muito no Brasil e no mundo, seja por motivos ambientais, seja por 
motivos éticos e oriundos da ideia de que essa dieta é mais saudável do que a 
dieta onívora, na qual se utilizam alimentos de origem vegetal e animal – dieta 
em que os seres humanos são enquadrados. 
Porém, com esse aumento de aderentes, crescem também as dúvidas 
quanto à adequação nutricional dessa dieta e, frequentemente, vêm as 
perguntas: e as proteínas? Como pessoas vegetarianas suplementam as 
proteínas? Há proteínas em plantas? 
Essas e outras perguntas são parte do mito de que somente os alimentos 
de origem animal, principalmente as carnes, contêm proteínas. E é daí que vem 
os mitos como as proteínas vegetais são incompletas ou as proteínas 
provenientes de fontes vegetais não são tão boas quanto as provenientes de 
fontes animais. 
Estudando o ciclo do nitrogênio, percebemos que toda proteína é 
construída a partir do nitrogênio atmosférico que foi fixado nas plantas pelas 
bactérias, para daí então um animal ter acesso às proteínas pela alimentação. 
Portanto, podemos entender como pessoas vegetarianas não precisam ingerir 
produtos de origem animal para obter proteínas e que toda proteína será formada 
pela ingestão de aminoácidos essenciais presente nas plantas, mais aqueles 
aminoácidos que nosso organismo consegue sintetizar. 
Com base nos conhecimentos adquiridos, elabore um infográfico sobre os 
vegetais mais ricos em proteínas. Pesquise e inclua no material os três principais 
aminoácidos presentes em cada alimento. Lembre-se que quando utilizamos 
relação de quantidades, temos que usar o mesmo referencial, por exemplo: a 
quantidade de proteína de cada alimento deve ser em relação a 100g ou a 1 
xícara. 
FINALIZANDO 
Estudando o metabolismo dos aminoácidos vimos que esses podem ser 
convertidos em glicose ou ácidos graxos e utilizados para produção de ATP. 
Porém, como aminoácidos não são armazenados, aqueles que sobram dos 
 
 
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processos metabólicos devem ser excretados, mas antes devem perder seu 
grupo amina. Assim, por meio do processo de transaminação, o grupo amina é 
transferido até ser liberado na forma de íon amônio para que possa entrar no 
ciclo da ureia. O ciclo da ureia é a transformação da amônia em ureia para 
posterior excreção na urina. 
 Podemos observar que, por meio do aspartato arginino-succinato, ocorre 
a união entre os ciclos de Krebs e da ureia e que diversos compostos participam 
dos dois ciclos em diferentes momentos. 
Outro tópico importante aqui estudado foi como o nitrogênio, importante 
elemento presente nos aminoácidos, é reciclado na natureza, com o auxílio 
indispensável de bactérias presentes no solo e nas raízes de algumas plantas. 
Assim, o N2 é convertido em alguns compostos durante o ciclo até sua fixação 
nas plantas, estando assim acessível aos animais na forma de aminoácidos e 
proteínas. 
Por último, vimos que o grupo heme presente em importantes proteínas 
(hemeproteínas) é sintetizado a partir das porfirinas e do ferro. Defeitos 
genéticos causam anormalidades na via de biossíntese das porfirinas, podendo 
originar um grupo de doenças chamadas de porfirias. 
 
 
 
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Figura 7 – Infográfico: visão geral do metabolismo dos aminoácidos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: elaborada pelo autor. 
 
desaminação transaminação oxidação 
transporte da 
amônia 
biossíntese 
das porfirinas grupo heme anormalidade porfirias
Ciclo da 
ureia 
 
Excreção 
Ciclo de 
Krebs 
Aspartato-arginino- 
succinato 
N
N
N
N
N
Ciclo do 
Nitrogênio 
 
 
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REFERÊNCIA 
NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6. ed. 
Porto Alegre: Artmed, 2014.