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Catabolismo de aminoácidose ciclo da uréia
Prof. Jonas Contiero2006
A fração de energia metabólica derivada dos aminoácidos varia muito com o tipo de organismo considerado e com a situaçã metabólica em que ele se encontra
Carnívoros podem obter através daoxidação dos aminoácidos até 90% das suas necessidades de energia
Herbívoros obtém apenas uma pequena fração de suas necessidades energéticas
Microrganismos podem retirar aminoácidos de seu ambiente, os quais podem ser oxidados como combustíveis quando de sua necessidade energética
Vegetais Raramente oxidam aminoácidos
Oxidação dos aminoácidos nos animais
Pode ocorrer em três circunstâncias:
Durante síntese e degradação de proteínas celulares, alguns aminoácidos liberados podem sofrer oxidação
Quando em uma dieta rica em proteínas aminoácidos excedentes são catabolizado
Durante jejum severo e ou diabetes melito proteínas corporais são hidrolizadas e seus aminoácidos empregado como combustíveis
Uso dos aminoácidos• Podem ser utilizados para síntese de
proteínas• Caso não sejam utilizados para essa
finalidade, devem ser degradados.• Em animais, proteínas e aminoácidos não
são armazenados como fonte de energiasemelhante ao que ocorre com carboidratos e lipídeos.
• Uma parte importante da degradação de aminoácidos ocorre no fígado.
Catabolismo de aminoácidos
• Desaminação:aminoácido perde seu grupoamino e os α-cetoácidos formados podemsofrer oxidaçãpo até CO2 e H2O
• Metabolismo do esqueleto de Carbononormalmente fornecem unidades de trêsa quatro átomos de carbonos que sãoconvertidas a glicose
Grupos amino e o esqueleto carbônico entram em vias separadas
Catabolismo de aminoácidos nos mamíferos
Remoção de nitrogênio• Estágio 1: transaminação com α-
cetogluturato para formar glutamato e um novo α-ceto ácido.
• Estágio 2: glutamato é desaminadoatravés de processo oxidativoenvolvendo NAD+
• Estágio3: formação de uréia atravésciclo da uréia.
transaminase desaminase
Transaminações catalisadas por enzimas
PLP pirodoxal fosfato é o cofator de todas as aminotransferase
Reação catalisada pela glutamato desidrogenase
Glutamato desidrogenase de mamíferos pode empregar tanto o NAD+ como NADP+ como cofator, sendo regulada por ADP ou GTP
Catabolismo do grupo amino nofígado dos vertebrados
Animais amoniotélicos:maioria dos invertebrados aquáticos,como os peixes ósseos e larvas de anfíbios
Animais ureotélicos:vertebrados e tubarões
Animais uricotélicos:passáros e répteis
Entrada de alimentos→estimula a mucosa gástrica a secretar gastrina(hormônio) →estimula produção de HCl pelas glândulas gástricas e pepsinogênio pelas células principais pH (1,0 a 2,5) age como antisséptico, matando bactérias e outras células estranhas e desenovela as proteínas para ação das enzimas hidrolíticaspepsinogênio(precursor inativo ou zimogênio) é convertido em pepsina ativa
Quando o conteúdo gástrico passa para o intestino delgado, ocorre secreção de secretina, a qual estimula o pâncreas a produzir bicarbonato no intestino delgado para neutralizar o HCl, aumentando o pH para 7,0
A entrada de aminoácidos na parte superior do intestino (duodeno) libera o hormônio colecistoquinina, o qual estimula a secreção de tripsina, quimotripsina e carboxipeptidases A e B (pH 7,0 e 8,0) [secretado pelas células exócrinas do pâncreas]
Os aminoácidos são absorvidos pela mucosa intestinal
Uso de Amônia
• Amônia (NH4+) é tóxica.
• Não deve ser acumulada na célula. • Em humanos nível elevado estáassociado com letargia e retardaçãomental.
• Mecanismo de toxicidade não é conhecido.
A amônia antes de ser transportada para o fígado ou para os rins através do sangue é transformada em um composto não tóxico a L-glutamina
No fígado a glutaminaselibera amônia e glutamato
O glutamato no fígado pode suprir mais amônia através da glutamatodesidrogenase
Alanina transporta amônia dos músculos para o fígado. Aminoácidos são degradados no músculo pra servir como combustível. Grupos aminos são coletados por transaminação na forma de glutamato. Glutamato pode ser transformado em glutamina ou transferir seu glupo amino pra o piruvato Através ação da alaninaaminotransferase produz se alanina, a qual é transportada pelo sangue até o fígado. No citosol a alaninaaminotransferase transfere o grupo amino para o α-cetoglutarato, formando piruvato e glutamato. A reação da glutamato desidrogenaselibera amônia
Mecanismos que levam a produção de amônia
• Peixe excreta amônia para o ambienteaquoso através das guelras.
• Pássaros e répteis convertem amôniapara ácido úrico e excretam o mesmo.
• Mamíferos convertem amônia para uréiano fígado e excretam na urina.
• Uréia é solúvel e não possui carga, sendode fácil excreção.
HN
NH
NH
HN
O
OO
H2N
CH2N
O
Uréia Ácido úrico
Ciclo da Uréia
Ciclo da uréia e reações que introduzem grupos aminos
Passos do ciclo: ciclo começa na mitocôndria, mas três passos ocorrem no citosol
1-um grupo amino entra no ciclo através do carbamilfosfato(formado na matriz)
2-outro é derivado do aspartado, formato na matriz por meio da transaminação do oxaloacetato com o glutamato, reação catalisada pela aspartato aminotransferase
3-formação da citrulina a partir da ornitina e carbamilfosfato, a citrulina passa para o citosol
4-formação do argininossuccinato por meio de um intermediário citrulil-AMP
5-formação de arginina a partri de argininossuccinato, liberando fumarato que entra no TCA
6-formação da uréia
Interação entre ciclo da uréia e ciclo do ácido cítrico
Defeitos genéticos no ciclo da uréia
Pessoa com defeitos genéticos em qualquer uma das enzimas do ciclo da uréia são intolerantes a uma dieta rica em proteínas. Aminoácidos desaminados no fígado geram amônia, sendo que a~mesma não pode ser convertido em uréia, resultando em acúmulo de amônia
Por outro lado o homem precisa de aminoácidos, pois não sintetiza metade dos aminoácidos padrão e os essenciais precisam ser fornecidos na dieta
Terapias empregadas: administração de ácidos aromáticos como benzoato e fenilacetato podem ajudar a baixar o nível de amônia no sangue
Benzoil-CoA combina com glicina→Hipurato. Glicinaprecisa ser regenerada, consome amônia Fenilacetato combina com glutamina e
ajuda a retirar amônia
Ambos compostos são atóxicos e excretados na urina
Ciclo da Uréia• Via metabólica cíclica com 5 reações.
• Envolve enzimas localizadas na mitocôndria e citosol.
• Dois grupos aminos usados sãoderivados da amônia e aspartato.
• C e O derivado do bicarbonato
H2N
CH2N
O
Estágio 1: Formação de CarbamoilFosfato
• Reação catalizada pela carbamoil fosfato sintetase I• Enzima mais abundante na mitocôndria do fígado (mais
que 20% da matriz proteica)• Alostericamente ativada por N-acetilglutamato
(acetil-CoA + glutamato N-acetilglutamato)• 2ATP + NH3 + Bicarbonato carbamoil-P + 2ADP
Estágio 2: Ornitina Transcarbamiolase
• Reação ocorre na matriz mitocondrial.• Produto citrulina é exportado para o citosol
Estágio 3:Argininosuccinato Sintetase
• Enzima Citosólica• Incorpora um segundo grupo amôniaa partir do aspartato
• Reação dependente de ATP
Estágio 4:Argininosuccinase
• Enzima Citosólica
Estágio 5: Arginase• Enzima Citosólica• Forma uréia e ornitina.• Uréia é excretada e ornitina é re-importada para mitocôndria
Ciclo da Uréia• Requer 3 ATPs + Amônia + Aspartato + Bicarbonato
• Produz uréia + fumarato + 2ADP + 2 Pi + AMP + PPi.
• EsqueletoFumarato voltapara TCA.
Ciclo Glucose Alanina• Aminoácido pode ser catabolizado no tecido do
músculo onde o esqueleto carbono é oxidado paraenergia.
• Amônia (tóxica) deve ser removida e transportada ao fígado onde será convertida emuréia.
• Grupo Amino do Glu é transferido para piruvatopara formar alanina.
• Alanina é exportada para o fígado via correntesanguínea onde é desaminada à piruvato
• Piruvato é convertido para glicose a qual retornaao musculo como combustível.
Ciclo Glucose-Alanina
Catabolismo da cadeia de carbono oriunda de
Aminoácidos
Pontos de entrada de aminoácidos no ciclo do ácido cítrico
Esquemas das vias catabólicas dos aminoácidos
Resumo dos destinos catabólicos dos aminoácidos
Esquema das vias catabólicas para os aminoácidos
Esquema das vias metabólicas