1. Instituto de Química de São Carlos – IQSC
Universidade de São Paulo
Metabolismo de Proteínas
Disciplina: Bioquímica II
Docente: Profa. Dra. Fernanda Canduri

2. Conteúdo
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Digestão de proteínas da dieta
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Absorção e transporte dos aminoácidos às células
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Desaminação dos aminoácidos
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
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Transaminação
Desaminação oxidativa
Ciclo da uréia

As reações do ciclo
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Regulação do ciclo da uréia
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Origem dos aminoácidos
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Outros compostos nitrogenados

3. Visão geral do metabolismo

4. Digestão de proteínas da dieta
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A maior parte do nitrogênio da dieta é consumido na
forma de proteína (vegetal ou animal) – cerca de 70 a
100g ao dia
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As proteínas são muito grandes para serem absorvidas
pelo intestino e, sendo assim, devem ser hidrolisadas até
seus aminoácidos, os quais serão absorvidos
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As enzimas proteolíticas são produzidas por três órgãos:
estômago, pâncreas e intestino delgado

5. Digestão de proteínas da dieta
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O estômago secreta o suco
gástrico, que contém o ácido
clorídrico e a proenzima
pepsinogênio: o ácido
desnatura proteínas da dieta
e ativa o pepsinogênio,
formando pepsina
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O pepsinogênio é ativado
também por outras
moléculas de pepsina já
ativas
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A pepsina libera peptídeos e
alguns aminoácidos livres
das proteínas da dieta

6. Digestão e absorção dos aminoácidos

Ao entrar no intestino delgado, os polipeptídeos grandes
produzidos no estômago pela ação da pepsina são
subsequentemente clivados a oligopeptídeos e aminoácidos por
um grupo de proteases pancreáticas: tripsina, quimotripsina,
elastase e carboxipeptidases, todas secretadas na forma de
proenzimas e ativadas pela tripsina

A liberação e ativação das proenzimas pancreáticas é mediada
pela secreção de colecistocinina e secretina
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Aminoácidos livres e dipeptídeos são absorvidos pelas células
epiteliais intestinais, onde os dipeptídeos são hidrolisados antes
de entrarem na corrente sanguínea
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Os aminoácidos são metabolizados pelo fígado

7. Transporte dos aminoácidos às células
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A concentração de aminoácidos livres nos
líquidos extracelulares é significativamente
menor do que no meio intracelular
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Sistemas de transporte ativo são necessários
para o movimento de aminoácidos do meio extra
para o meio intracelular, sendo que há diferentes
sistemas de transporte para diferentes
aminoácidos

8. Via catabólica de peptídeos endógenos e exógenos pelas
peptidases
peptídeos
peptidases
aminoácidos
cetoácidos

9. Destinos dos aminoácidos

10. Transaminação
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Transferência de grupo amino de um aminoácido para
outro, através de um cetoácido
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Os aminoácidos são desaminados por transaminação:
transferência do seu grupo amino a um cetoácido para
produzir o cetoácido do aminoácido original e um novo
aminoácido
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O grupo aceptor predominante é o cetoglutarato,
produzindo glutamato e o novo cetoácido
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O grupo amino do glutamato pode ser transferido ao
oxaloacetato em uma segunda reação de transaminação,
produzindo aspartato, formando novamente cetoglutarato

As enzimas que catalisam a transaminação são designadas
aminotransferases ou transaminases, que necessitam da
coenzima piridoxal-fosfato (PLP – derivado da vitamina B6)

11. Reações de transaminação
Em reações do anabolismo dos aminoácidos o grupo a-amino
do glutamato e o grupo amino da cadeia lateral da glutamina são
transferidos para outros compostos, na presença da PLP

12. Transaminação
Aminoácido 1
Cetoácido 1
Aminoácido 2
Cetoácido 2

13. Relação entre o metabolismo de carboidratos e de
aminoácidos
No músculo, a alanina é produzida a partir do piruvato por
transaminação, e no fígado a alanina, por nova transaminação, é
convertida a piruvato novamente

14. Desaminação
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O glutamato produzido por transaminação pode ser
oxidativamente desaminado, que resulta no cetoglutarato e na
liberação do grupo amino como amônia livre

São reações que ocorrem predominantemente no fígado e rins,
e fornecem a-cetoácidos e amônia, que é uma fonte de
nitrogênio na síntese de uréia
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A glutamato desidrogenase catalisa a desaminação oxidativa do
glutamato, único aminoácido que sofre desaminação rápida
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A glutamato desidrogenase usa NAD+ ou NADP+ como
coenzima
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A ação sequencial de transaminação e subsequente
desaminação do glutamato provê uma rota através da qual os
grupos amino da maioria dos aminoácidos podem ser liberados
como amônia

15. A desaminação pela glutamato desidrogenase
Reguladores alostéricos da
glutamato desidrogenase
O ATP e o GTP são
inibidores alostéricos,
enquanto o GDP e o ADP
são ativadores da enzima
Quando os níveis de
energia estão baixos, a
degradação dos
aminoácidos pela
glutamato desidrogenase é
elevada, fornecendo acetoglutarato como
substrato para o ciclo de
Krebs

16. Metabolismo dos compostos nitrogenados
 Quando em excesso, a amônia é utilizada na conversão de glutamato a
glutamina, reação catalisada pela glutamina-sintase em uma reação que
requer ATP
NH4 + glutamato + ATP  glutamina + ADP + Pi
 Ao contrário, quando o nitrogênio é limitante, a conversão de glutamato à
glutamina é o modo preferencial de assimilação de nitrogênio

17. O ciclo da uréia
As reações:
As duas primeiras reações
ocorrem na mitocôndria,
enquanto todas as
enzimas restantes do ciclo
estão localizadas no
citosol
1. Formação do carbamoil
fosfato: ação da carbamoil
fosfato sintase I
dependente da clivagem
de duas moléculas de
ATP. A amônia
incorporada ao carbamoil
fosfato é proveniente da
desaminação do
glutamato. O átomo de N
derivado desta amônia
torna-se um dos N da
uréia.

18. O ciclo da uréia
2. Formação de citrulina: a
ornitina e citrulina são
aminoácidos básicos que
participam no ciclo da uréia
mas não são incorporados
nas proteínas. A ornitina é
regenerada em cada volta do
ciclo da uréia. A liberação do
fosfato do carbamoil fosfato
em forma de Pi direciona a
reação. A citrulina, o produto,
é transportado ao citosol.
3. No citosol, a citrulina
condensa-se ao aspartato
para formar
argininosuccinato. O
aspartato fornece o segundo
N que é incorporado à uréia.
O terceiro ATP é consumido.

19. As reações do ciclo da uréia
4. O argininosuccinato é clivado para originar arginina e fumarato. A
arginina formada por esta reação serve como precursor imediato da uréia
5. A arginase cliva a arginina em ornitina e uréia. A arginase ocorre quase
exclusivamente no fígado.
Assim, enquanto outros
tecidos podem sintetizar a
arginina, somente o fígado
pode clivar a arginina e
sintetizar uréia.
A uréia difunde-se a partir do
fígado e é transportada no
sangue até os rins, onde é
filtrada e excretada na urina.
A ornitina entra novamente
na mitocôndria para
continuar o ciclo.

20. Regulação do ciclo da uréia
Quando há excesso de amônia,
esta será diretamente convertida a
uréia pelo ciclo da uréia, ou
direcionada para formação do
glutamato e glutamina, e aspartato
O N-acetilglutamato é um ativador
essencial da carbamoil fosfato
sintase I, a etapa limitante da
velocidade no ciclo da uréia.
Ele é sintetizado a partir de NADH
e glutamato, quando estes estão
em excesso
Sua concentração hepática
aumenta após a ingestão de uma
refeição rica em proteínas,
levando a um aumento da
velocidade da síntese de uréia

21. Regulação do ciclo da uréia
Quando há excesso do
aminoácido aspartato, este
por transaminação gera
glutamato, que por sua vez,
sofre desaminação e a
amônia formada leva a
formação do carbamoil
fosfato, que alimenta o ciclo
da uréia
O aspartato em excesso
pode também entrar
diretamente no ciclo da
uréia

22. As famílias dos aminoácidos baseadas em suas rotas
catabólicas
Aminoácidos glicogênicos são
aqueles que dão origem ao
piruvato ou intermediários do
ciclo de Krebs, pela
transaminação e desaminação
(quadro amarelo)
Aminoácidos cetogênicos são
aqueles que dão origem ao
acetoacetato e/ou acetil CoA
(quadro rosa)
Alguns possuem vias
alternativas, como isoleucina,
treonina, fenilalanina, triptofano e
tirosina

23. Origem dos 20 aminoácidos
• Quase a metade dos aminoácidos devem ser adquiridos na dieta: são os
aminoácidos essenciais.
• A fenilalanina e o triptofano são sintetizados por microrganismos e plantas, e
geralmente envolvem mais etapas do que os aminoácidos não-essenciais

24. Transaminação de aminoácidos não-essenciais

25. Os aminoácidos são precursores de
hormônios e/ou
neurotransmissores

26. Listas de exercícios
1. Explique onde e como ocorre a digestão de proteínas da dieta. Como a
proteína intracelular é degradada?
2. Fale sobre as diferentes funções dos aminoácidos nos organismos. Quais
suas possíveis rotas?
3. Qual a importância do aminoácido alanina? E do aminoácido glutamato?
4. Em que órgão ocorre a síntese de uréia? Em que parte da célula ocorre?
Qual seu destino?
5. Explique como o ciclo da uréia é regulado quando há excesso de amônia.
6. Como podemos separar os aminoácidos segundo as rotas catabólicas?
7. Quais são os aminoácidos essenciais?
8. Os aminoácidos não-essenciais são sintetizados a partir de intermediários
metabólicos comuns. Quem são eles?
9. Dê um exemplo da importância de alguns aminoácidos na síntese de
outros compostos.