PROVA II

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Instituto de Química
QUI02011 – Química Orgânica de Biomoléculas (2021/1)
Prova II (disponibilizada em 07/10/2020)
Instruções gerais:
Prezada equipe,
A Prova II desta disciplina consiste em questões dissertativas que visam avaliar sua capacidade de aplicar os conceitos estudados na área 2, que engloba aminoácidos, proteínas, enzimas proteicas e ácidos nucleicos. Serão critérios de avaliação: erudição, raciocínio lógico, além da capacidade de pensar criticamente e de tomar decisões ao deparar-se com problemas. Você tem liberdade de adicionar figuras às suas explicações, se achar conveniente e necessário. Para isso, é possível utilizar programas de desenho de estruturas químicas ou fotos de estruturas e esquemas reacionais desenhados à mão.
Não há limite de tamanho para cada resposta, porém evite ser prolixo. As respostas devem ser redigidas neste arquivo. Após registrar suas respostas, converta-o para formato não-editável (.pdf). Ao responsável da equipe por resta tarefa: encaminhe até a data limite apenas a versão não-editável com suas respostas por e-mail (fernanda.poletto@ufrgs.br) com cópia para todos os demais membros da equipe. No título da mensagem, escreva “Resolução da Prova II”. Você deve receber uma confirmação por e-mail de que o arquivo pdf com a sua resolução foi recebido. Se isso não ocorrer em até 24 h do envio, entre em contato via chat do Moodle ou via e-mail. A confirmação de recebimento é sua garantia de que a resolução da prova foi entregue.
Caso aconteça alguma excepcionalidade e você não consiga cumprir a entrega na data limite, entre em contato. Cada caso será avaliado em particular.
Boa prova!
Equipe: 
Cartão/Nome:
00302610/Gabriel Müller 
 
(0,5/1,0) TEMA: ÁCIDOS NUCLEICOS
(questões relacionadas ao experimento de extração de DNA #emcasa)
1. Insira o registro fotográfico do experimento. Identifique, através de legendas curtas, cada etapa.
RESPOSTA: 
2. Por que é necessário aquecer a amostra em banho-maria?
RESPOSTA:
Para propiciar a desnaturação do DNA e evitar que outras reações como a
de Maillard ocorra devido à altas temperaturas (caramelização da cebola).
3. Quais são os papéis do detergente e do sal no processo?
RESPOSTA:
 O detergente como agente tensoativo desestabiliza a membrana celular
das células da cebola. E o sal faz o efeito de salting-out, o que leva a precipitação das
proteínas.
4. O que ocorreria quimicamente se, ao invés de banho-maria, a amostra fosse diretamente aquecida no fogo?
RESPOSTA:
5. O DNA da cebola apresenta uma sequência de pares de bases que é característica desta espécie. Considere o seguinte códon de RNAm, formado a partir da transcrição do DNA da cebola: ACG (sentido 5´3´) 
(a) Represente a estrutura química detalhada deste códon de RNAm e justifique mecanisticamente porque ele é muito mais sensível à hidrólise que uma fita única de DNA correspondente (cole aqui a imagem do mecanismo desenhado à mão ou utilize um programa de desenho de estruturas químicas).
RESPOSTA:
O RNAm é mais sensível à hidrólise que uma fita de DNA pois apresenta uma
hidroxila no carbono 2’, enquanto o DNA apresenta um hidrogênio na mesma posição.
A hidroxila pode ser desprotonada por uma base e realizar um ataque nucleofílico em
um átomo de fósforo, proveniente de um grupo fosfato ligado ao C 3’. Essa reação
pode resultar em um nucleotídeo-2’ ou nucleotídeo-3’.
(b) A tradução deste códon de RNAm codifica qual aminoácido em proteínas da cebola? Qual seria o impacto de uma mutação na terceira base deste códon (citosina no lugar de guanina) na estrutura terciária da proteína formada?
RESPOSTA:
A tradução desse códon codifica o aminoácido treonina. Uma mutação na
terceira base de guanina para citosina é do tipo transversão, já que substitui uma base
pirmídica por uma púrica. Porém essa é uma mutação silenciosa, uma vez que o códon
ACG e ACC codificam treonina. Portanto não alteram a estrutura final da proteína
formada.0
(0,3/1,0) TEMA: AMINOÁCIDOS E PROTEÍNAS
(questões relacionadas às vídeo-aulas deste tema)
6. Aspartame é um adoçante cuja estrutura corresponde ao éster metílico de um dipeptídeo simples, Asp-Phe-OCH3:
O ponto isoelétrico do aspartame é 5,91 e seus valores de pKa são: 
pKa1 = 3,53; pKa2 = 8,29. 
(a) Desenhe a principal estrutura presente em solução aquosa no pH = 5,91.
RESPOSTA:
(b) Desenhe as duas principais formas do aspartame presentes em pH = 7,4 (pH fisiológico).
RESPOSTA:
7. A você é proposto realizar um experimento na temática de proteínas, na cozinha da sua casa devido à pandemia de COVID-19. Para realizar este experimento, você dispõe de:
- leite semi-desnatado
- vinagre de álcool
- leite de magnésia
- fermento químico
- suco de repolho e uma figura que corresponde à escala de correspondência entre cores da solução e valores de pH
- recipientes de vidro, copo de medida e colher de medida
De forma resumida, você executa o experimento da seguinte maneira:
1. Transfere meia xícara de leite para cada recipiente de vidro;
2. Verifica o pH do leite (resultado: pH = 5,0)
3. No primeiro recipiente, adiciona 3 colheres de sopa de vinagre, mistura delicadamente, verifica o pH (resultado: pH = 2,0) e mantém a mistura sob repouso.
4. No segundo recipiente, adiciona meio saquinho de fermento (cerca de 5 g), mistura delicadamente e, após cessar a liberação de gás carbônico, verifica o pH (resultado: pH = 7,0) e mantém a mistura sob repouso.
5. No terceiro recipiente, adiciona 1 colher de sopa de leite de magnésia, mistura delicadamente, verifica o pH (resultado: pH = 8,0) e mantém a mistura sob repouso.
6. No quarto recipiente, realiza o mesmo procedimento do item anterior (que envolve leite de magnésia, item 5) e, após alguns minutos, adiciona 6 colheres de sopa de vinagre, mistura delicadamente, verifica o pH (resultado: pH = 2,0) e mantém a mistura sob repouso.
7. No quinto recipiente, realiza o mesmo procedimento do item 4 (que envolve utilizar o fermento químico) e, após alguns minutos, adiciona 6 colheres de sopa de vinagre, mistura delicadamente, verifica o pH (resultado: pH = 2,0) e mantém a mistura sob repouso.
Como resultado, você observa o seguinte:
i) No primeiro recipiente (ver item 3), em poucos minutos ocorre completa floculação na mistura.
ii) No segundo recipiente (ver item 4), a amostra permanece inalterada em relação ao leite antes da mistura.
iii) No terceiro recipiente (ver item 5), a amostra permanece inalterada em relação ao leite antes da mistura.
iv) No quarto recipiente (ver item 6), a amostra permanece inalterada em relação ao leite antes da mistura.
v) No quinto recipiente (ver item 7), a amostra flocula.
Com base nos resultados, pergunta-se:
(a) O que ocorreu no primeiro recipiente? Explique de forma detalhada, à luz das interações que estabilizam ou desestabilizam a estrutura terciária de proteínas.
(b) Explique porque não houve floculação no segundo recipiente, enquanto que a amostra flocula no quinto recipiente.
(c) Como você explica os resultados observados no terceiro e no quarto recipientes?
(dica: consulte a série de Hoffmeister)
RESPOSTA:
(0,2/1,0) TEMA: ENZIMAS
(questões relacionadas ao Estudo Dirigido sobre Enzimas)
8. Prostaglandinas são uma classe de eicosanoides presente nos tecidos de animais vertebrados. Elas são responsáveis por produzir febre, inflamação e dor, sendo produzidas a partir de ácido araquidônico em uma reação catalisada por prostaglandina endoperóxido sintase. Esta enzima, que é uma ciclooxigenase, utiliza oxigênio para converter o ácido araquidônico em PPG2 (precursor imediato de várias prostaglandinas).
 
(a) Os dados cinéticos abaixo são referentes à reação catalisada pela prostaglandina endoperóxido sintase. Com base nesses dados, determine Vmax e Km desta enzima.
	Ácido araquidônico (mM)
	Taxa de formação de PGG2 (mM/min)
	Taxa de formação de PGG2 com 10 mg/mL de ibuprofeno (mM/min)
	0,5
	23,5
	16,67
	1,0
	32,2
	25,25
	1,5
	36,9
	30,49
	2,5
	41,8
	37,043,5
	44,0
	38,91
RESPOSTA:
(b) Ibuprofeno é um inibidor da prostaglandina endorepóxido sintase. Através da inibição da síntese de prostaglandinas, o ibuprofeno reduz inflamação e dor. Empregando os dados obtidos a partir da tabela acima, determine o tipo de inibição que o ibuprofeno causa na prostaglandina endoperóxido sintase. 
RESPOSTA:
O gráfico apresentado no item (a) mostra a curva para a ação da enzima, em azul, e a ação  dela na presença de inibidor, em laranja. Dado os valores de inclinação, maior para a curva do  inibidor, e interceptação, igual para as duas, podemos concluir que a inibição é do tipo  reversível competitiva. Esse tipo de inibição é caracterizado pelo aumento do Km e inalteração  do Vmax.
8. O sítio ativo da lisozima contém dois resíduos de aminoácidos essenciais para a catálise: Glu-35 e Asp-52. O valor de pKa do grupo carboxila desses resíduos é 5,9 e 4,5, respectivamente. Qual é o estado de ionização (protonado ou desprotonado) para cada resíduo em pH 5,2 (que é o pH ótimo da lisozima)? Como os estados de ionização desses resíduos podem explicar o perfil de atividade (% em relação ao valor de atividade máxima) em função do pH mostrado abaixo?
(dica: consulte a literatura!)
RESPOSTA:
Em pH 5,2 o resíduo de Glu-35 está protonado, enquanto o de Asp-52 desprotonado. O perfil  apresentado tem atividade máxima no pH 5,2 pois esse é o valor intermediário entre o pKa  desses dois resíduos que são responsáveis pela catálise. É necessário que o Asp-52 esteja  desprotonado para que o par de elétrons do oxigênio realize um ataque nucleofílico no  substrato. Já o Glu-35 prossegue a reação doando seu próton, rompendo a ligação glicosídica  do substrato. O sítio ativo então é regenerado pela doação de uma hidroxila à outra fração do  substrato e do próton ao Glu-35. Em pH’s menores que o ótimo o equilíbrio do Asp-52 é  deslocado aumentando a forma protonada, que impede o início da reação. Em pH’s maiores o  Glu-35 também está desprotonado, portanto deixa de ser a espécie que doa o próton ao  substrato, diminuído dramaticamente a atividade da enzima.
1
O
N
H
O
H
N
H
2
O
O
C
H
3
O
O
N
H
OHNH
2
O
OCH
3
O