Exercício Resolvido - Bioquímica

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Universidade Federal do Amazonas
Faculdade de Ciências Farmacêuticas
Disciplina:IBF-017-Bioquímica Básica
ESTUDO DIRIGIDO/MONITORIA: Avaliação II (29/10)
Assunto: Carboidratos - Estrutura e função
1. Qual a fórmula básica dos carboidratos?
Cn(H2O)n, podendo haver variações com a presença de N, P e S
2. Quais as funções dos carboidratos, sua ocorrência e armazenamento em animais e
plantas?
Os carboidratos são a biomolécula mais abundante da Terra, suas principais funções são
energética e estrutural, além de servir como reserva para armazenamento de energia,
sendo esta reserva em plantas na forma de amido e em animais na forma de glicogênio.
3. Como podemos classificar os carboidratos?
Monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos.
4. Sobre Monossacarídeos:
a. Diferencie Aldose de cetoses
Quando um monossacarídeo possui um aldeído na extremidade da cadeia de carbonos, já a
cetose é um monossacarídeo que possui um grupo cetona em qualquer outra posição.
b. Dê exemplos de Trioses, tetroses, pentoses e hexoses
Temos respectivamente, gliceraldeído, eritrose, ribose e manose
c. O que são epímeros ou enantiômeros?
Epímeros são um tipo de isomeria óptica, cujos ligantes mudam de lugar no espaço ao
redor de um carbono (quiral). Os enantiômeros, por outro lado, é a isomeria óptica em que
a molécula assimétrica é a imagem espelho da outra, sendo a imagem especular uma da
outra e não são sobreponíveis.
d. O que significa uma molécula D ou L?
Quando em um carbono quiral de referência da molécula a hidroxila (OH) está à direita
(Dextro) em uma fórmula de projeção que apresenta o carbono do carbonil no topo, o
açúcar é o isômero D; Quando está à esquerda (Levo), é o isômero L. Estando a maioria
das hexoses dos organismos vivos na forma D.
e. O que são Hemicetal e Hemiacetal? Como ocorre a ciclização de monossacarídeos?
Em solução aquosa, todos os monossacarídeos com cinco ou mais carbonos ocorrem
predominantemente como estruturas cíclicas, nas quais o grupo carbonil está formando
uma ligação covalente com o oxigênio de um grupo hidroxila da cadeia através de reações
entre álcool e adeídos ou cetonas. Quando a reação ocorre entre álcool e aldeído, é
formado o hemiacetal, já entre álcool e cetona é formado o hemicetal.
f. Diferencie Furanose de Piranose:
As estruturas piranose e furanose são hexágonos e pentágonos regulares conhecidas como
fórmulas em perspectiva de Haworth. Os compostos com anéis de seis membros de
hemiacetal são chamados de piranoses, pois se assemelham ao composto em anel de seis
membros pirano. Os nomes sistemáticos para as duas formas da D-glicose são
α-D-glicopiranose e β-D-glicopiranose. As ceto-hexoses (como a frutose), o grupo hidroxila
no C5 (ou C6) reage com a cetona no C2, formando uma ligação furanose contendo ligação
hemicetal, também ocorrendo na forma anomérica α e β. A forma mais comum desse
açúcar o β-D-frutofuranose.
5. Dissacarídeos:
a. Como podem se formar as ligações glicosídicas. Cite exemplos de ligações
O-glicosídicas e N-glicosídicas.
A ligação glicosídica consiste na condensação de duas moléculas de açúcar, quando a
hidroxila de uma molécula, geralmente cíclica, reage com o carbono anomérico de outro. A
ligação covalente de dois monossacarídeos é chamada de ligação O-glicosídica. Quando
ligada a uma glicoproteína ou nucleotídeos, a ligação será N-glicosídica, uma vez que a
ligação do carbono anomérico ocorrerá com um átomo de Nitrogênio.
b. Descreva ligações alfa e beta
Ocorre uma ligação glicosídica do tipo α sempre que a hidroxila está do lado direito do
carbono anomérico, que é o carbono ligado ao oxigênio central. Se a hidroxila estiver do
lado esquerdo tem-se uma ligação β.
c. Descreva ligações entre carbonos 1-4 e 1-6. Quais suas funções e diferenças?
Ligações glicosídicas 1-4 (isto é, ligações em que os átomos de carbono 1 e 4 de dois
monômeros formam uma ligação glicosídica).
6. O que são homopolissacarídeos e heteropolissacarídeos?
São, respectivamente, moléculas constituídas por monômeros iguais em sua formação e
monômeros diferentes. Ex: Celulose (Glicose + Glicose) e Peptídeoglicano
(N-acetilmurâmico + N-acetilglucosamina).
Assunto: Glicólise, Desvio das Pentoses Fosfatos e Neoglicogênese
1. Em relação à glicólise e com base na figura abaixo, responda:
a. Qual a localização celular da via glicolítica?
Citoplasma
b. Quais números são os passos irreversíveis desta via? Cite o nome das enzimas que
realizam esses passos.
1: Hexoquinase, 3: Fosfofrutoquinase-1 e 10:piruvatoquinase
c. Quais os números correspondentes às reações onde há fosforilação do metabólito? E por
que essa fosforilação é importante?
1, 3. A fosforilação da glicose na primeira reação impede que esta saia da célula
novamente. Ao adicionar um grupo fosfato à glicose, ela torna-se um molécula carregada
negativamente e é impossível atravessar passivamente a membrana celular. Ao manter a
glicose aprisionada dentro da célula, a glicólise é garantida.
d. Quantos carbonos têm a molécula de glicose, frutose-1,6-bifosfato e piruvato?
6 Carbonos e 3 Carbonos, respectivamente.
e. O que ocorre nos passos 6,7,9 e 10 respectivamente?
Fase de pagamento, onde ocorrerá a produção de ATP e NADH
f. Qual a função da triose fosfato isomerase na via?
Realizar isomerização entre diidroxiacetofosfato para gliceroldeído-3-fosfato, permitindo a
metabolização de ambos os compostos pela mesma via.
g. Quais são as moléculas de alta energia da via?
ATP e NADH
h. Quais os mecanismos de regulação da glicólise?
A via é regulada nos pontos irreversíveis de sua reação, portanto, seus mecanismos
reguladores são as etapas de ação das enzimas hexoquinase, que regula a primeira reação
da glicólise, podendo ser regulada negativamente pela elevada concentração de glicose-6P
e pela inibição da fosfofrutoquinase-1, esta também é uma enzima reguladora, podendo ser
regulada negativamente pela alta concentração de ATP, citrato e íons de hidrogênio e
positivamente pela AMP e frutose-2,6-difosfato, por fim, a piruvatoquinase também é inibida
pela alta concentração de ATP e quando fosforilada pelo AMP cíclico.
i. Quais os produtos da via?
2 ATP, 2 NADH, 2 Piruvato
j. Qual a função da lactato desidrogenase?
Catalisar a transformação de lactato em piruvato (também realiza ação inversa), reduzindo
no processo um NAD+ a NADH.
2. Em relação à via das pentoses fosfato, responda:
a. Qual a sua localização celular?
Citoplasma
b. Descreva o que é a via das pentoses fosfato, suas fases e quais os seus produtos?
A via da pentoses fosfato é uma rota catabólica alternativa de oxidação da glicose-6-fosfato,
que ocorre no citosol, sem produção de ATP, mas com geração de NADPH. Essa via possui
duas fases, sendo uma fase oxidativa e outra não oxidativa. Na fase oxidativa, a glicose-6P
é oxidada a ribulose-5-fosfato, que posteriormente é convertida em ribose-5-fosfato ou
xilulose-5-fosfato. Na fase não oxidativa, as pentoses são transformadas em produtos de 6C
e 3C, pela ação de transaldolases e transcetolases, para retornarem a via glicolítica, sem
geração de NADPH.
c. Qual a função dos produtos da via no organismo?
Os principais produtos dessa via são o NADPH, que é uma molécula de forte poder redutor,
presente em várias reações anabólicas e tenha grande poder anti-oxidante, e a
Ribose-5-fosfato, sendo o açúcar que compõe diversos ácidos nucleicos.
d. A glicose 6-fosfato é uma molécula presente tanto na via glicolítica, quanto na via das
pentoses. Considerando esse argumento, o que define se essa substância vai atuar em
uma via ou em outra?
Esse controle será feito de acordo com a necessidade da célula que precise ser suprida,
caso seja necessária a produção de energia a célula manterá a glicose-6P na via glicolítica
ou mesmo retira da via das pentoses pelas reações não oxidativas para suprir a via
glicolítica e o inverso também ocorre, já que a via das pentoses é importante para a
produção de ribose-5-fosfato e NADPH para biossíntese.
3. Em relação a neoglicogênese, responda:
a. Conceitue o processo e cite o localde ocorrência.
Na gliconeogênese, as duas primeiras etapas ocorrem na mitocôndria e o restante no
citoplasma. O piruvato entra na mitocôndria e é convertido em oxaloacetato pela piruvato
carboxilase e, depois, em fosfoenolpiruvato (PEP), que sai para o citoplasma onde
continuará a gliconeogênese.
b. Em que momentos metabólicos ela ocorre?
Principalmente em jejum no fígado, na presença do hormônio glucagon, que ativa a
fosforilase quinase, que por sua vez ativa a glicogênio fosforilase que inicia a via ou
dependendo da concentração de ATP do tecido e substrato.
c. Quais são os principais precursores não-glicídicos para a síntese de glicose?
Simplificadamente, como cada um deles pode ser convertido em glicose?
Lactato, nos músculos através do ciclo de cori que mantém a glicose reaproveitando o
lactato produzido em situação de anaerobiose, piruvato e aminoácidos, através da
metabolização de aminoácidos glicogênicos que dão origem a precursores intermediários
do ciclo de krebs como oxalacetato, que é utilizado na gliconeogênese e glicerol pela
metabolização de triacilglicerol, que dará origem a diihroxicetona fosfato, posteriormente
transformada em glicerol-3-fosfato por uma isomerase.
d. Quais são os três desvios da via glicolítica feitos pela gliconeogênese? Explique,
mostrando as reações com seus respectivos substratos e produtos.
A primeira reação de contorno da gliconeogênese é a conversão de piruvato em
fosfoenolpiruvato (PEP). Devido a membrana mitocondrial não possuir transporte para o
oxalacetato
Assunto: Ciclo do ácido cítrico/Ciclo de Krebs
Com relação ao Ciclo do Ácido cítrico responda às seguintes questões:
1. Conceitue e diferencie os termos enzima, coenzima (grupo prostético) e cofator.
Enzimas são elementos orgânicos que catalisam as reações metabólicas do organismo, de
caráter protéico em sua maioria.
2. O Ciclo do ácido cítrico possui oito enzimas: citrato-sintase, aconitase,
isocitrato-desidrogenase, alfa cetoglutarato-desidrogenase, succinil-CoA-sintase,
succinato-desidrogenase, fumarase e malato-desidrogenase.
a. Identifique o(s) cofator(es) necessário(s) para cada reação enzimática.
As enzimas que necessitam de cofator são a citrato-sintase e isocitrase-desidrogenase, que
possuem como cofator: Mg+2 ou Mn+2
3. Que fatores poderiam diminuir a quantidade de oxalacetato disponível para a atividade do
ciclo do ácido cítrico? Como o oxalacetato pode ser resposto?
A concentração de oxalacetato pode ser diminuída se desviada para outras reações
metabólicas como
4. A reação catalisada pela succinil-CoA-sintetase produz composto com alta energia GTP.
Como a energia livre contida no GTP é incorporada ao conteúdo celular do ATO?
O GTP formado pode entregar seu grupo fosfato terminal para o ADP para formar
ATP, por meio da ação da nucleosídio difosfato quinase. Assim, o resultado final da
atividade da succinil-CoA sintetase é a conservação de energia na forma de ATP.
5. Explique o significado da afirmação de que o ciclo do ácido cítrico é anfibólico
É dado essa definição pelo fato do ciclo de krebs poder participar tanto de reações
anabólicas quanto catabólicas com a produção de intermediários.
6. “O ciclo do ácido cítrico somente opera quando o O2 está presente, embora o oxigênio
não participe diretamente do ciclo”. Essa afirmação é verdadeira ou falsa? Justifique sua
resposta.
O NADH e FADH2 necessário para a reação são produzidos na cadeia respiratória, onde o
oxigênio é obrigatório.
Assunto: Cadeia transportadora de elétrons e Fosforilação Oxidativa
1. Em qual compartimento da mitocôndria acontece a cadeia transportadora de elétrons? 2.
Defina e exemplifique coletores e aceptores de elétrons.
Crista mitocondrial/membrana interna pregueada. Os coletores de elétrons apenas fazem a
transferência dos elétrons no meio para outra molécula, enquanto os aceptores capturam
esses elétrons por serem agentes oxidantes, sendo eles mesmos reduzidos nesse
processo.
3. Qual enzima atua diretamente tanto no ciclo de Krebs quanto na cadeia transportadora
de elétrons?
Succinato desidrogenase
4. Quais as principais características da ubiquinona (coenzima Q)?
A ubiquinona realiza a ativação da cascata de enzimas na membrana interna mitocondrial,
fazendo a transferência de elétrons e íons de H+
5. Qual o único complexo multienzimático que não atravessa a membrana?
Complexo II
6. Sobre o complexo I, responda:
a. Quais são suas características?
É o maior dos 4 complexos, formado por 26 cadeias polipeptídicas, incluindo 7 centros de
ferro/enxofre e a flavoproteína ligada ao FMN. Seu sítio de ligação com o NADH está
voltado para a matriz mitocondrial, favorecendo a transferência de elétrons. A ubiquinona
reduzida pelo complexo I difunde pela bicamada lipídica da membrana mitocondrial interna
até o complexo III, este processo é mediador da transferência dos elétrons dos complexos I
e II ao complexo III. Os prótons que acompanham os elétrons são lançados da matriz para o
espaço intermembranas e deste, para o citosol da célula.
b. Qual a quantidade de prótons bombeados para cada par de elétrons? Para onde esses
prótons são bombeados?
Transferência endergônica de 4 prótons para o espaço intermembranas.
c. Quem é o responsável pelos elétrons recebidos por esse complexo? Quem é o aceptor?
NADH; Ubiquinona
d. O complexo I catalisa dois processos simultâneos e obrigatoriamente acoplados. Quais
são eles?
Transferência exergônica para a ubiquinona de um íon hidreto do NADH e de um próton da
matriz e a transferência endergônica de quatro prótons da matriz para o espaço
intermembrana.
7. Sobre o complexo II, responda:
a. O que o diferencia dos demais complexos?
Ele é formado principalmente pela desidrogenase do succinato, sendo a única enzima da
cadeia presente na membrana mitocondrial interna.
b. Qual a quantidade de prótons bombeados por esse complexo?
Nesse complexo não há bombeamento de prótons para o espaço intermembranas
c. Quem é o responsável pelos elétrons recebidos por esse complexo? Quem é o aceptor?
FADH2; Citocromo c.
8. Sobre o complexo III, responda:
a. Qual a quantidade de prótons bombeados por esse complexo?
b. Qual sua principal relação com os complexos I e II?
Os complexos I e II catalisam a transferência de elétrons para a ubiquinona a partir de dois
doadores de elétrons diferentes: NADH (complexo I) e succinato (complexo II). O complexo
III carrega elétrons da ubiquinona reduzida para o citocromo c, e o complexo IV completa a
sequência, transferindo elétrons do citocromo c para o O2.
c. Quais seus grupos prostéticos?
9. Sobre o complexo IV, responda:
a. Qual a quantidade de prótons bombeados para cada par de elétrons?
3
b. O que acontece com os dois elétrons transportados do citocromo C?
São transportados ao complexo IV, que carrega elétrons do citocromo C para o Oxigênio
com auxílio da citocromo oxidadase , reduzindo-o a H2O.
c. Quais seus grupos prostéticos?
Grupos heme b e c
10. Por que o FADH2 produz menos ATP do que o NADH?
A quantidade de H+ disponível para o FAD+ na matriz é menor em comparação com o
NAD+, com isso, ele transfere um número menor de H+ para a geração de ATP
11. Qual o aceptor de elétrons final da cadeia transportadora de elétrons?
Oxigênio
12. Complete: “Os complexos I e II catalisam a transferência de elétrons para a ubiquinona
a partir de dois doadores de elétrons diferentes: _NADH_ e _FADH2_. O complexo III
carrega elétrons da ubiquinona reduzida para o _citocromo c_, e o complexo IV completa a
sequência, transferindo elétrons do citocromo c para o _oxigênio_.”
13. O que diz a teoria quimiosmótica?
A teoria sugere, essencialmente, que a maioria da síntese de ATP na respiração celular seja
proveniente do gradiente eletroquímico formado entre os dois lados da membrana interna
mitocondrial ao utilizar a energia do NADH e FADH2, formados no catabolismo de moléculas
como a glicose.
14. Complete: “A ATP Sintase, um grande complexo enzimático, está localizada na __matriz
mitocondrial_. É responsável por catalisar a formação de ATP a partir de_ADP_ e _Pi_
acompanhado do fluxo de prótons do _espaço intermembrana_ para a __matriz
mitocondrial__.
15. Sabe-se que o sistema de lançadeiras oxida o NADH citosólico. Como funcionam,
respectivamente, as lançadeiras malato-aspartato e glicerol-3-fosfato?
A lançadeira do malato-aspartato é um conjunto de reações que transporta os subprodutos
de redução produzidos no citosol durante a glicólise ao interior da mitocôndria
16. Explique, detalhadamente, o funcionamento por trás da síntese de ATP pela ATP
Sintase
A cadeia de elétrons utiliza energia derivada da transferência de elétrons para o espaço
entre as membranas da mitocôndria, aumentando a concentração de H+. O retorno desses
íons através da ATP sintase permite a geração de energia para