A glutamina é uma aminoácido de enorme utilidade para o organismo humano. Após sofrer desaminação, a glutamina gera glutamato e uma molécula de amônia livre em reação mediada pela glutaminase mitocondrial. O glutamato oriundo desta reação é transformado em alfa-cetoglutarato e mais uma molécula de amônia livre na reação mediada pela glutamato desidrogenase. Forma-se NAD(P)H (e um próton) nesta reação. O alfa-cetoglutarato pode seguir caminhos diferentes dependendo do tipo celular pelo qual a glutamina foi captada. No fígado, este alfa-cetoglutarato é convertido em glicose pela via da gliconeogênese. O mesmo ocorre nos rins. Mais precisamente, no córtex renal. A glicose gerada pelo córtex dos rins nutre a medula renal em estados como o jejum e ingestão de dietas pobres em carboidratos. No intestino, o alfa-cetoglutarato gerado a partir da via glutamina/glutamato é usado no ciclo de Krebs, processo conhecido como anaplerose. Algo parecido pode ocorrer no fígado e nos rins. Afinal, estes órgãos consomem ácidos graxos em estados de catabolismo, necessitando de anaplerose no ciclo de Krebs para permitir o consumo de acetil-coenzima A naquelas ocasiões. O sistema nervoso central capta glutamina, pois não pode captar glutamato, que é um neurotransmissor excitatório. A glutamina toma diversos destinos nos neurônios e nas células gliais. Os músculos consomem glutamina, mas produzem e liberam este aminoácido em situações catabólicas nas quais ocorre quebra de proteínas (proteólise). Isto é mais comum durante jejum em repouso. Durante atividades físicas, também é liberado o aminoácido alanina a partir das fibras musculares.
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