AD1- bioquímica (nota 10)

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1) O metabolismo pode ser definido como o conjunto de todas as reações químicas
que ocorrem no interior do organismo. O metabolismo celular é um processo
altamente coordenado no qual várias vias metabólicas cooperam, entre outras
funções, para obter energia. Sobre este assunto, responda:
a) Como os diferentes seres vivos obtêm energia? (0.5)
R= Os diferentes seres obtêm energia através do Sol (fotossíntese) ou através de
alimentos, por meio de reações metabólicas.
b) As diferentes formas de energia são interconversíveis? Explique. (0.5)
R= Sim, pois “nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”, esta é a Primeira Lei da
Termodinâmica, que diz que uma energia não se perde, mas sim se transforma, podendo
retornar em outro tipo de energia ou trabalho.
c) Diferencie sistema aberto e sistema fechado. (0.5)
R= O Sistema aberto possui livre transição, sendo aquele que pode interagir com o meio
ambiente por meio de entradas e saídas de energia e matéria. Está em constante
comunicação com o meio, podendo aumentar ou diminuir a quantidade de matéria e energia
do sistema, ou seja, ele possui variação de matéria e/ou energia, já um sistema fechado
não troca energia e nem matéria com o meio externo, este sistema não recebe nada que
seja enviado de fora e não envia nada para fora, sendo sua matéria constante, mas sua
energia variável, pois podem ocorrer transferência de energia entre as moléculas e a
fronteira do sistema.
d) Como podemos calcular as transformações de energia de um sistema? (0.5)
R= Pela Primeira Lei da Termodinâmica, que diz que ΔE= Q - W, onde;
ΔE= variação de energia
Q= calor
W= Trabalho
2) Nos processos metabólicos, e em todas as transformações energéticas, existe uma
perda de energia útil (energia livre) e um aumento inevitável na quantidade de energia
não utilizável (calor e entropia). Acerca deste tema:
a) Conceitue os termos entropia, entalpia e energia livre e explique como eles se
relacionam. (1.0)
R= A entropia é o grau de desordem de um sistema. A entropia no universo é sempre
crescente. Dentro de uma reação serve para medir a espontaneidade da mesma.
A entalpia é o conteúdo de energia das substâncias presentes em uma reação
A energia livre é aquela que pode realizar trabalho, sendo a energia de rotação e translação
e a energia contida dentro das ligações químicas, ou seja a energia capaz de realizar
trabalho em temperatura e pressão constantes. Esta pode ser medida pela sua variação
ΔG.
Elas se relacionam uma vez que para medir a variação de energia livre (ΔG), é necessário
saber sobre ΔH (energia total), que a entalpia e TΔS (energia inaproveitável), que é a
entropia que expressa a quantidade de desordem e caos e sua espontaneidade, ou seja
para sabermos a variação de energia livre é necessário diminuir a energia total (medida
pela entalpia), pela energia inaproveitável, (medida pela entropia).
b) Diferencie reações endergônicas e reações exergônicas. (0.5)
R= Reações endergônicas são reações não espontâneas, nesta reação ocorre a absorção
de energia livre do meio externo: algumas reações absorvem mais energia do que seu
resultado final e para compensar esse déficit, ocorre a absorção de energia livre para dentro
da reação, para que a mesma possa se equilibrar, sendo esta uma reação endotérmica, já
as reações exergônicas, são reações espontâneas que liberam energia livre: ocorre a
liberação de energia para o ambiente, ou seja, quando se excede a energia suportada o
calor é dissipado para o meio, sendo esta uma reação exotérmica.
c) Explique o acoplamento de reações. (0.5)
R= No meio uma reação é mais favorável que outra, ou seja, uma reação é mais rápida que
a outra, o que gera resultados mais rápidos. O acoplamento de reações é a junção de
reações endergônicas e exergônicas, onde os processos favoráveis ligam-se com os
desfavoráveis, equilibrando uma reação.
3) Determinadas vias metabólicas são lineares, enquanto outras são ramificadas e
geram diferentes produtos finais a partir de um único precursor (vias metabólicas
divergentes) ou convertem vários precursores em um único produto (vias
metabólicas convergentes). Conceitue anabolismo e catabolismo e explique porque,
em geral, as vias catabólicas são convergentes e as vias anabólicas são divergentes.
(1.0)
R= O anabolismo é a síntese de moléculas complexas, onde há gasto de energia de
moléculas de ATP, sendo este convertido em ADP ou AMP.
O catabolismo é a quebra de moléculas complexas para capturar energia química a partir
de moléculas de energia, onde há a formação de ATP, o catabolismo quebra moléculas
complexas, formando moléculas menores.
As vias catabólicas são convergentes porque as vias (convergentes) produzem um produto
comum, no catabolismo podemos observar a clivagem de polissacarídeos, lipídeos e
proteínas que formam uma molécula em comum: o acetil-CoA, já as vias anabólicas são
convergentes por sofrer reações distintas que determinam a rota metabólica de uma
molécula. O anabolismo utiliza o acetil-CoA para a formação de diversas moléculas.
4) A glicose é uma molécula combustível, amplamente utilizada pelos seres vivos,
pois armazena uma boa quantidade de energia em suas ligações químicas. A glicólise
é uma via metabólica utilizada pelas células para oxidar a glicose e utilizar a energia
liberada para sintetizar ATP. Entretanto, para que a glicólise ocorra, existem etapas
iniciais que necessitam de energia. Explique como essa energia é obtida e como o
saldo energético final da glicólise fica positivo, mesmo com esse “empréstimo”
inicial de energia. (1.0)
R= As etapas que ocorrem na glicólise são as etapas endergônicas (etapa de investimento),
que consomem energia e etapas que liberam energia (exergônicas/ etapa de pagamento).
Na etapa endergônica ou etapa de investimento, é necessário o consumo de energia, essa
energia é obtida por meio de hidrólise de ATP, onde a molécula é preparada para a quebra
nas vias catabólicas, onde ocorre a quebra de uma glicose de 6 carbonos em duas
moléculas de 3 carbonos, usando a energia de 2 ATPs já na etapa exergônica as moléculas
de ATP são formadas pela energia liberada no processo oxidativo, onde são produzidas 2
moléculas de piruvato, são reduzidas 2 NAD+ a NADH+, produzindo as 4 moléculas de ATP.
O “empréstimo” inicial é de 2 moléculas de ATP, para a síntese de 4 moléculas de ATP nas
reações posteriores, tendo um saldo de 2 moléculas, a qual na realidade conserva parte da
tarde energia liberada na etapa de “pagamento”.
5) Toda via metabólica precisa ser regulada de forma integrada com outras rotas
metabólicas. Com base nesta afirmativa, explique como a molécula de frutose 2,6-
bisfosfato regula a via glicolítica. (1.0)
R= A frutose 2,6- bisfosfato é um regulador alostérico da PFK1, que converte frutose 6P a
frutose-1,6- bisfosfato. A ativação de PFK1, gera maior afinidade pelo substrato a
frutose-6-fosfato, o que reduz a afinidade por inibidores alostéricos: ATP e citrato. Sendo a
PFK1 um ponto de regulação e muito importante na glicólise, a atividade da
fosfofrutoquinase, determina as atividades glicolíticas da célula. Sem a presença de de
frutose-2-6-bifosfato a PFK1 está praticamente inativa, a concentração da mesma
frutose-2-6-bifosfato é ajustada pelas taxas relativas de sua formação e degradação .
6) A glicólise rápida durante exercícios extenuantes fornece o ATP necessário para a
contração muscular. Como a reação da lactato desidrogenase não produz ATP, será
que a glicólise seria mais eficiente se o seu produto final fosse o lactato, em vez de
piruvato? Justifique sua resposta. (1.0)
R= O lactado é formado a partir do piruvato e várias enzimas atuam sobre ele (piruvato),
pois está no meio de várias reações metabólicas. A glicólise não seria eficiente se formasse
como produto final o lactado, uma vez que este é eficiente para reações anaeróbicas, como
no caso de exercícios físicos, porém o acúmulo dessa substância nos músculos pode gerar
hiperacidez e desconforto após a atividade física.
7) Cepas mutantes da bactéria E. coli são capazes de assimilar hexosesfosforiladas
do meio. Um inóculo de uma cepa desta bactéria foi replicado em um meio nutritivo
que continha frutose1-fosfato como única fonte de carbonos e energia. Considere
que esses mutantes apresentam os genes que codificam as enzimas da via glicolítica
e as enzimas frutose fosfato aldolase, triose quinase e triose fosfato isomerase.
Explique como seria a obtenção de energia, usando frutose 1-fosfato. (1.0)
R= A frutose 1-fosfato entraria na via glicolítica, uma vez que esta é uma via que usa outros
monossacarídeos como frutose, ela é uma via universal que permite a entrada de bactérias
e outros organismos, neste caso, sua via metabólica é anaeróbica, sendo assim ela adquire
energia por meio de fermentação láctica, (devido a presença do substrato frutose)
transformando frutose 1-fosfato em quatro moléculas de ATP e duas de piruvato na fase de
investimento, rendendo 2 moléculas de ATP finais.
8) A reação química catalisada pelo complexo piruvato desidrogenase (PDH) é uma
reação importante no metabolismo porque faz a conexão entre a degradação de
glicose e o ciclo do ácido cítrico, outra importante rota metabólica. Embora algumas
vitaminas do complexo B não participem diretamente da reação catalisada por PDH, a
falta de algumas destas vitaminas pode causar deficiência na atividade enzimática
deste importante complexo enzimático. Por quê? (1.0)
R= Porque algumas dessas vitaminas têm o papel de coenzimas, sendo por exemplo a TPP
(tiamina) derivada da vitamina B1, ligada a enzima E1, a flavina ou riboflavina é derivada da
vitamina B2 (FAD), a vitamina B3 deriva a NAD (niacina), ambas ligadas a enzima E2, já a
vitamina B5 deriva a Coenzima A (CoA/ pantotenato).Essas coenzimas e suas precursoras
são muito importantes. Nesse sentido, trabalham para transformar piruvato em acetil-CoA,
portanto quando há deficiência dessas vitaminas, as atividades enzimáticas podem ser
influenciadas, uma vez que as coenzimas têm funções importantes nas vias. A coenzima A
tem um grupo tiol reativo importante no transporte de acilas em diferentes reações
metabólicas, pela CoA, formando tioésteres
Referências:
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4102956/mod_resource/content/1/Introducao%20ao
%20metabolismo%20e%20bioenergetica%202017.pdf
https://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/luciamariacararetoalves/estudo-
dirigido-1---principios-de-bioenergetica.pdf
https://www.ufjf.br/fisiologiavegetal/files/2018/07/Apostila-Teórica.pdf
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4155905/mod_resource/content/1/regulação%20e%
20integracao%20metabolica%20quimica%202017.pdf
https://medpri.me/upload/texto/texto-aula-995.html
https://www.scielo.br/j/rn/a/k8gYd6VxPqr5Bm5JWKNYpdq/?lang=pt
Bioquímica 2. v.1 / Andrea da Poian... [et al.] – Rio de Janeiro: Fundação CECIERJ,
2014. ISBN: 978-85-7648-933-7
1. Bioquímica. 2. Metabolismo. 3. Bioenergética.
I. Foguel, Debora. II. Petretski, Marílvia Dansa. III. Machado, Olga Lima Tavares.
IV. Título.
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4102956/mod_resource/content/1/Introducao%20ao%20metabolismo%20e%20bioenergetica%202017.pdf
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https://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/luciamariacararetoalves/estudo-dirigido-1---principios-de-bioenergetica.pdf
https://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/luciamariacararetoalves/estudo-dirigido-1---principios-de-bioenergetica.pdf
https://www.ufjf.br/fisiologiavegetal/files/2018/07/Apostila-Te%C3%B3rica.pdf
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