Metabolismo das proteínas e dos aminoácidos

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- Uma característica importante distingue a degradação 
dos aminoácidos de outros processos catabólicos: todos 
os aminoácidos contêm um grupo amino, e as vias para a 
degradação dos aminoácidos incluem, portanto, uma 
etapa fundamental, na qual o grupo alfa-amino é 
separado do esqueleto de carbono e desviado para as 
vias do metabolismo do grupo amino; 
 
As proteínas intracelulares são degradadas, gerando aminoácidos 
livres (renovação das proteínas) > de todas as moléculas das 
células, apenas o DNA é sintetizado uma única vez; O esqueleto 
carbonado é constituído de alfa-cetoácidos (compostos com um 
grupo cetona no carbono alfa), os quais entram no ciclo de Krebs 
e são oxidados (ex.: glutamato tem seu grupo amina retirado, 
virando alfa-cetoglutarato, entrando no ciclo cítrico para gerar 
oxalacetato que, por sua vez, é utilizado na síntese da glicose na 
gliconeogênese); Qualquer aminoácido que possa ser convertido em 
intermediários do Ciclo de Krebs é chamado aminoácido glicogênico, 
sendo que, dos 20 aminoácidos que compõem as proteínas, 18 
podem virar glicose (exceção da leucina e da lisina - exclusivamente 
cetogênicos); A amina retirada dos aminoácidos (seja alfa ou da 
cadeia lateral - presente na arginina, glutamina) pode ter dois 
destinos: ir para o ciclo da ureia para sintetizar ureia (animais 
ureotélicos) ou ser utilizada para a biossíntese de aminoácidos, 
nucleotídeos ou aminas biológicas; Ligando o ciclo da ureia ao ciclo 
de krebs, existe a lancadeira de aspartato argino succinato do ciclo 
de krebs; 
- Os aminoácidos derivados das proteínas da dieta são a 
origem da maioria dos grupos amino. A maior parte dos 
aminoácidos é metabolizada no fígado. Parte da amônia 
gerada nesse processo é reciclada e utilizada em uma 
variedade de vias biossintéticas; o excesso é excretado 
diretamente ou convertido em ureia ou ácido úrico para 
excreção, dependendo do organismo. O excesso de 
amônia produzido em outros tecidos (extra-hepáticos) é 
enviado ao fígado (na forma de grupos amino) para 
conversão em sua forma de excreção; 
- Há 3 formas de excreção de compostos nitrogenados: 
amônia, ureia e ácido úrico (diluído nas fezes - aparelho 
urinário e digestório com parte final comum). O ácido úrico 
por muito tempo foi uma fonte de compostos 
nitrogenados para a adubação e é muito encontrado nos 
ninhais de aves na Cordilheira dos Andes; 
 
 
- Quatro aminoácidos desempenham papéis centrais no 
metabolismo do nitrogênio: glutamato, glutamina, alanina e 
aspartato. Eles são aqueles mais 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 das células do fígado (hepatócitos), 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 na maior 
parte dos 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, outra molécula importante para o 
transporte de grupos amino até o fígado; 
 
- Em humanos, a degradação das proteínas ingeridas até 
seus aminoácidos constituintes acontece no trato 
gastrintestinal. A chegada de proteínas da dieta ao 
estômago estimula a mucosa gástrica a secretar o 
hormônio gastrina, que, por sua vez, estimula a secreção 
de ácido clorídrico pelas células parietais e de 
pepsinogênio (forma inativa que se transforma em 
pepsina por uma clivagem proteolítica) pelas células 
principais das glândulas gástricas; 
- A pepsina é uma protease ácida (atua em ambientes 
ácidos) e promove a degradação das proteínas, 
transformando-as em aminoácidos livres e peptídeos. 
Essas proteínas parcialmente degradadas vão para o 
intestino delgado e, no duodeno, é secretado o suco 
pancreático, o qual é rico em proteases (zimogênios - 
forma não ativa das enzimas). Finalmente, no intestino, os 
peptídeos pequenos e aminoácidos são absorvidos pelas 
vilosidades intestinais; 
 
EM CÉLULAS MUSCULARES OU NERVOSAS: o aminoácido reage 
com o alfa-cetoglutarato (diácido) e perde sua amina, virando um 
alfa-cetoácido, enquanto o alfa-ceto-glutarato vira glutamato 
(TRANSAMINAÇÃO). O glutamato é jogado no sangue, indo até o 
fígado, onde perde seu grupo amina, que é utilizado principalmente 
para a síntese de ureia. Ele volta a ser alfa-cetoglutarato, que é 
jogado no sangue, vai para os tecidos periféricos, voltando a reagir 
com os outros aminoácidos. A glutamina, que possui a mesma 
estrutura molecular do glutamato (porém é aminado na cadeia 
lateral), também perde um grupo amina, virando glutamato. A 
alanina do músculo perde um grupo amina alfa, virando piruvato 
(alfa-cetoácido); 
- Chegando ao 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. Nessas 
reações de TRANSAMINAÇÃO, o grupo alfa-amino é 
transferido para o carbono a do alfa-cetoglutarato, 
liberando o correspondente alfa-cetoácido, análogo do 
aminoácido. Não ocorre desaminação (perda de grupos 
amino) efetiva nessas reações, pois o alfa-cetoglutarato 
torna-se aminado enquanto o alfa-aminoácido é 
desaminado. O efeito das reações de transaminação é 
coletar grupos amino de diferentes aminoácidos, na 
forma de L-glutamato. O glutamato então funciona como 
doador de grupos amino para vias biossintéticas ou para 
vias de excreção, que levam à eliminação de produtos de 
excreção nitrogenados; 
-Todas as aminotransferases apresentam o mesmo 
grupo prostético e o mesmo mecanismo de reação. O 
grupo prostético é o PIRIDOXAL-FOSFATO (PLP), a forma 
de coenzima da piridoxina ou vitamina B6 
 
- Outra forma do aminoácido perder o grupo amina é a 
DESAMINAÇÃO OXIDATIVA: perde diretamente no meio 
aquoso, não o transferindo para outro composto (ocorre 
apenas com glutamato e alanina). Nesse processo, é 
gerado um NADH ou NADPH. Essa reação é inibida por 
GTP (sinaliza abundância de energia) e estimulada por ADP 
(sinaliza necessidade de energia); 
 
- Se trata do transporte de amônia dos tecidos para o 
fígado pela glutamina; 
- Em um tecido periférico (cérebro, musculatura), o 
glutamato, sob a ação da GLUTAMINA SINTETASE, é 
transformado em glutamil fosfato (ocorreu a adição de 
um grupo fosfato do ATP, que vira ADP). O glutamil-
fosfato recebe um grupo amônia e, sob a ação da mesma 
enzima, produz glutamina, que é lançada no sangue e vai 
para o fígado, onde, sob a ação da GLUTAMINASE, vira 
glutamato outra vez (perdendo um grupo amina, que é 
utilizado na síntese da ureia e liberando um grupo amônia); 
 
- As proteínas do músculo são degradadas a aminoácidos, 
que liberam um grupo amônia, o qual é ligado ao piruvato 
(proveniente da via glicolítica do músculo). Nessa reação 
do piruvato com a amônia na forma de glutamato, ele 
passa a sua amina alfa para o piruvato, o qual se 
transforma em alanina, enquanto o glutamato se 
transforma em alfa-cetoglutarato. Essa reação é 
catalisada pela ALANINA AMINOTRANSFERASE 
(ALT/TGP); 
OBS.: o esqueleto carbonado da alanina é o piruvato e o 
esqueleto carbonado do glutamato é o alfa-cetoglutarato; 
- A alanina vai para o sangue e então para o fígado, onde 
perde amina para o alfa-cetoglutarato, voltando a ser 
piruvato (e o alfa-cetoglutarato volta a ser glutamato - 
transaminação). O glutamato perde amina para a síntese 
de ureia (desaminação oxidativa) e o piruvato gerado pode 
ser utilizado para a síntese de glicose (volta para o sangue 
para ser distribuído nos tecidos, inclusive no músculo, 
onde é degradado pela via glicolítica, retornando como 
piruvato para o ciclo alanina-glicose); 
OBS. 2: GTP no sangue é sinal delesão muscular ou 
hepática; 
 
- A glicose sai do fígado e vai para outros tecidos, dentre 
eles o músculo. Ao entrar no músculo pela hexocinase, a 
glicose vira glicose-6-fosfato, que pode ser utilizada para 
ser armazenada como glicogênio ou pode ser 
metabolizada pela via glicolítica, gerando piruvato; 
- O piruvato pode ser transaminado, gerando alanina 
(recebe grupo amina do glutamato pela ALT, vai para o 
sangue e, em seguida, para o fígado, onde perde o grupo 
amina novamente por ação da ALT, que é utilizada para 
a síntese de ureia e o piruvato é utilizado para síntese de 
lactato ou na gliconeogênese para síntese de glicose, a 
qual pode ser novamente exportada); 
- O músculo não joga piruvato na corrente sanguínea, 
mas sim ácido lático, que é transformado em piruvato 
pela lactato-desidrogenase no fígado; 
 
- Ocorre nos hepatócitos: parte no citosol e parte na 
mitocôndria; 
- A amônia obtida no ciclo da glutamina, que vem ou dos 
tecidos extra-hepáticos pela ação da glutaminase, ou do 
glutamato (que entra na mitocôndria pela ação da 
glutamato-desidrogenase - desaminação oxidativa), reage 
com o bicarbonato por ação da enzima glutamoil sintetase 
1, consumindo 2 ATP > vira carbomoil fosfato (composto 
com 1 carbono, 1 grupo amina e 1 grupo fosfato), o qual 
reage com a ornitina obtida da transformação da arginina 
(ARG do citosol perde um grupo ureia) > a ornitina vira 
citrulina, a qual sai da mitocôndria e reage com o 
aspartato, virando argininosuccinato (reação que 
consome ATP), sendo clivado a fumarato e voltando a ser 
arginina; 
- A enzima que faz a transaminação do grupo amina dos 
19 aminoácidos para o glutamato é chamada TGO ou AST 
(transaminase glutâmica oxalocética ou aspartato 
aminotransferase). A AST é encontrada em abundância 
no sangue após lesão muscular ou hepática; 
OBS.: quando o aspartato perde grupo amina, vira 
oxalacetato; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- A arginina perde ureia pela clivagem da sua cadeia 
lateral, virando ornitina (no citosol) > entra na mitocôndria, 
recebe carbamoil fosfato, vira citrulina, volta para o 
citosol, reage com aspartato, consumindo ATP e gerando 
arginino-succinato; 
- O Ciclo de Krebs produz oxalacetato que, se for 
aminado, gera aspartato, o qual leva o seu grupo amina 
para ligar com a citrulina, gerando arginino-succinato 
(lancadeira de aspartato-arginino-succinato que conecta 
o ciclo de krebs ao ciclo da ureia); 
OBS. 2: no Ciclo da Ureia, estão presentes 2 aminoácidos 
não proteicos: ornitina e citrulina; 
Enzimas do ciclo da ureia: 
- carbomoil fosfato sintetase; 
- ornitina transcarbamilase; 
- arginino-succinato sintetase; 
- argininosuccinase; 
- arginase;