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DEGRADAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS E CICLO
DE UREIA
Prof. Henning Ulrich
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Metabolismo de Aminoácidos• Os aminoácidos podem sofrer degradação oxidativa em 3
circunstâncias metabólicas:
1. Durante a renovação das proteínas celulares, alguns aminoácidos sofrem degradação oxidativa, caso não sejam necessários para a síntese de novas proteínas;
2. Aminoácidos ingeridos em excesso, além das necessidades corporais de biossíntese de proteínas, o excedente é catabolizado, já que os aminoácidos livres não podem ser metabolizados;
3. Durante o jejum severo ou diabetes melito, quando os carboidratos não são utilizados adequadamente, as proteínas corporais serão hidrolisadas e seus aminoácidos empregados como combustível.
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CATABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS EM MAMÍFEROS
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TRANSAMINAÇÕES CATALISADAS POR ENZIMAS
Em muitas reações das aminotransferases, o -cetoglutarato é o receptor dogrupo amino. O piridoxal fosfato (PLP) é o co-fator de todas asaminotransferases
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Alanina se torna piruvato pela transferência do grupo amina.
alanine -ketoglutarate pyruvate glutamate
Aminotransferase (Transaminase)
COO−
CH2
CH2
C
COO−
O
CH3
HC
COO−
NH3+
COO−
CH2
CH2
HC
COO−
NH3+
CH3
C
COO−
O + +
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•As transaminases equilibram os gruposamina entre os -cetoácidos disponíveis
•Isto permite a síntese de aminoácidos nãoessenciais utilizando grupos aminas de outrosaminoácidos e esqueleto de carbono pré-existente
•Embora os N possam ser utilizados paraformação de novos aminoácidos, N deve serobtido através da alimentação.
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AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS E NÃO ESSENCIAIS PARA O HOMEM
*Essencial para indivíduos jovens e em crescimento, mas não para adultos
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Amino ácidos glicogênios:
Degradados em precursores de
glicose, como piruvato, a-
cetoglutarato, succinil-CoA,
fumarato, oxalacetato.
Aminoácidos cetogênicos são
degradados a acetil-CoA ou
acetoacetato e são convertidos em
ácidos graxos ou corpos cetônicos.
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O grupo prostético da transaminase é a piridoxal fosfato (PLP), um derivado da
vitamina B6.
pyridoxal phosphate (PLP)
NH
CO
P
O−O
O
OH
CH3
CH O
−
+
H2
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PIRIDOXAL FOSFATO, O GRUPO PROSTÉTICO
DAS AMINOTRANSFERASES
O piridoxal fosfato (PLP) e a suaforma aminada, a piridoxaminafosfato, são as coenzimas firmementeligadas nas aminotransferases
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Piridoxal fosfato, o grupo prostético das aminotransferases
O piridoxal fosfato está ligadoà enzima por interações não-covalentes muito fortes e pelaformação de uma base deSchiff, envolvendo um resíduode lisina no sítio ativo
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Algumas transformações no carbono dos aminoácidos facilitadas pelo
piridoxal fosfato
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Transaminação
Racemização
Descarboxilação
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FORMAS DE TRANSPORTE NÃO-TÓXICAS DE AMÔNIA DOS TECIDOS PARA O FÍGADO
Como a amônia é tóxica e sua conversão em uréia ocorre no fígado, ela deve ser incorporada a compostos não-tóxicos e que atravessam a membrana com facilidade:
Glutamina
Alanina
Na maioria dos tecidos extra-
hepáticos
Nos músculos
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A glutamina transporta a amônia na
corrente sangüínea
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A reação catalisada pela glutamato desidrogenase
A glutamato desidrogenase do fígado de mamíferos tem a capacidade incomumde poder empregar tanto o NAD+ como o NADP+ como co-fator. A glutamatodesidrogenase dos vegetais e dos microrganismos são, em geral, específicas paraum ou para outro. A enzima dos mamíferos é regulada alostericamente por ADPou GTP.
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O CICLO DA GLICOSE-ALANINAA alanina funciona como um transportador
da amônia e do esqueleto carbônico do piruvato desde o músculo até o fígado. A
amônia é excretada, e o piruvato é empregado na produção de glicose, a qual
pode retornar ao músculo
Fígado: O ATP é empregado na síntese da glicose (gliconeogênese) durante a recuperação
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CATABOLISMO DOS GRUPOS AMINO
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OXIDAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
O
C NH2H2N
Uréia
COO-
C H
R
+H3N
aminoácidos
CO2+
H2O
glicose
Corpos cetônicos
NH4 +
amônia
COO-
C H
R
O
-cetoácidos
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O CICLO DA URÉIA E AS REAÇÕES QUE NELE INTRODUZEM OS
GRUPOS AMINO
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1. Depleção do ATP celular
NH4+ ativa a
glutamato desidrogenase
Remoção de -cetoglutarato
e NADH compromete o ciclo dos ácidos
cítricos e a geração de ATP
A AMÔNIA É TÓXICA AOS ANIMAIS
Intoxicação severa leva a encefalopatia hepática:
estado comatoso
NH4+ ativa a
glutamina sintetase
Colabora para aredução no nível
celular de ATP
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A AMÔNIA É TÓXICA AOS ANIMAIS
Intoxicação severa leva a encefalopatia hepática:
estado comatoso
2. Interferência na síntese de neurotransmissores
NH4+ ativa a glutamina sintetase e inibe a glutaminase
Reduz o nível de glutamato que atua como um potente neurotransmissor excitatório mediando um grande número defunções cognitivas. Consequência: letargia e falta de direção
GABA (-aminobutirato), sintetizado a partir de glutamatoum importante neurotransmissor inibitório
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O
C NH2H2N
HCO3-
CO2
NH4+Aspartato
No fígado
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A AMÔNIA produzida é imediatamente usada
junto com o bicarbonato (CO2 do ciclo dos ácidos cítricos) para formar
carbamoilfosfato
Carbamoil fosfato sintetase (mit)Enzima reguladora
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CATABOLISMO DOS GRUPOS AMINO
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INTERCONEXÕES ENTRE O CICLO DA URÉIA E O CICLO DO
ÁCIDO CÍTRICO
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• As vias que se interconectam no alto da figura são chamadas de“bicicleta de krebs”
• Quando o ciclo do ácido cítrico é incluído, também se emprega onome “triciclo de krebs”
• O ciclo que une os ciclos da uréia e do ácido cítrico é chamado de“desvio aspartato-argininossuccinato”
• Essas vias unem efetivamente os destinos dos grupos amino e dosesqueletos carbônicos dos aminoácidos
• As interconexões são ainda mais elaboradas que o sugerido pelassetas
• Por exemplo, algumas enzimas do ciclo do ácido cítrico, como amalato desidrogenase e a fumarase, têm isoenzimas citosólicas emitocondrias
• O fumarato produzido no citosol – pelo ciclo da uréia, biossíntese depurinas ou outros processos – pode ser convertido em malato eoxaloacetato citosólicos, estes podem ser utilizados no próprio citosol
• O oxaloacetato é o precursor da glicose e de alguns aminoácidos• De forma alternativa, o malato e o oxaloacetato citosólicos podem
ser transportados para a mitocôndria e utilizados no ciclo do ácidocítrico
• O transporte do malato para a mitocôndria é bem conhecido e éparte da lançadeira malato- aspartato
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ENTRADA DOS AMINOÁCIDOS PRIMÁRIOS NO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
Representa a principal via
catabólica
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VIAS CATABÓLICAS PARA A FENILALANINA E PARA A TIROSINA
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ALGUMAS DOENÇAS GENÉTICAS QUE AFETAM O CATABOLISMO DOS
AMINOÁCIDOS
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VIAS ALTERNATIVAS PARA O CATABOLISMO DA FENILALANINA EM
PESSOAS COM FENILCETONÚRIA
O fenilpiruvato acumula-se nos tecidos, no sangue e na urina. O
fenilacetato e o fenilactato também podem ser encontrados na urina
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A ASPARAGINA E O ASPARTATO SÃO DEGRADADOS ATÉ
OXALOACETATO
• Em última instância, os esqueletos carbônicosda asparagina e do aspartato entram nociclo do ácido cítrico por meio dooxaloacetato
• A enzima asparaginase catalisa a hidrólise daasparagina para liberar aspartato, o qualsofre uma reação de transaminação com o-cetoglutarato para produzir glutamato eoxaloacetato
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As vias catabólicas da asparagina e do
aspartato
Os dois aminoácidos são convertidos em oxaloacetato
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RESUMO• Uma pequena fração da energia oxidativa, nos seres
humanos, provém do catabolismo dos aminoácidos• Estes são derivados da hidrólise das proteínas celulares, da
degradação das proteínas ingeridas na alimentação, ou daquebra das proteínas corporais, na falta de outras fontes decombustíveis durante o jejum ou do diabetes melito não-tratado
• Certo número de doenças humanas graves pode seratribuído a defeitos genéticos, que envolvem enzimasespecíficas das vias de catabolismo dos aminoácidos
• Dependendo de seus produtos finais de degradação, algunsaminoácidos podem ser convertidos em corpos cetônicos;alguns podem ser convertidos em glicose; alguns em ambos.
• Essas vias metabólicas integram a degradação dosaminoácidos no metabolismo intermediário e podem sercríticas para a sobrevivência sob condições nas quais osaminoácidos são uma fonte significativa de energiametabólica.