Prova de Bioquímica 2

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2 Prova de Bioquímica
Nome: Nívea Maria de Oliveira e Oliveria 	Data:30/11/2021
Questão 01: Os lipídeos são moléculas com diversidade de estrutura e função. Responda: (0,5 - 0,25)
A. Qual a diferença entre os óleos vegetais e a gordura animal, quanto ao estado físico e o tipo de ácido graxo?
R: Quanto ao estado físico, a principal diferenteça é que os óleos vegetais são líquidos à temperatura ambiente, logo são ricos em ácidos graxos insaturados, enquando a gordura animal, por ser sólida, possui ácidos graxos saturados.
B. O que são os ácidos graxos conhecidos como ω-3 e ω-6 e por que são considerados bons para a saúde? Desenhe um exemplo de ácido graxo ω-3.
R: Os compostos denominados ômega 3 e ômega 6 são ácidos graxos poli-insaturados, que tem a primeira ligação dupla do terceiro carbono e no sexto carbono, respectivamente, a partir do último grupo metil. O ômega 3 ajuda na proteção no que diz a doenças cardiovasculares, diminui a pressão arterial e a agregação plaquetária, melhora a função endotelial, estabiliza o triglicérides e a placa de ateroma. Também auxiliam no funcionamento do cérebro e da retina, especificamente no processo de absorção da luz. Enquanto isso, o ômega 6 principalmente o ácido linoleico, ajuda a reduzir o LDL, também tem grande importância para a saúde dos ossos, da pele, dos cabelos e para regular o metabolismo. Além disso, age como um anti-inflamatório, resultando no melhor funcionamento do coração, pulmões e diabetes. 
Questão 02: Justifique a afirmação: todos os triacilglicerois são lipídeos, mas nem todos os lipídeos são triacilglicerois. (1,0)
R: Porque os lipídios contêm substâncias que são insolúveis em água. Portanto, os triacilgliceróis se enquadram nessa classificação porque possuem três ácidos graxos em sua composição, cada um deles formando ligações éster com as moléculas de glicerol, ou seja, são gorduras. Portanto, a afirmação está correta.
Questão 03: Explique o que são lipoproteínas e por que o HDL é considerado um bom colesterol e o LDL um mau colesterol. (0,75)
R: As lipoproteínas são macroagregados moleculares de forma esférica constituídos de um núcleo hidrofóbico, que contém, principalmente, colesterol esterificado e triglicérides, envolvido por uma monocamada constituída de fosfolipídeos e colesterol livre, lipídeos anfifílicos e proteínas, denominadas apolipoproteínas. Após associam-se aos lipídeos por interações não-covalentes e desempenham importante papel na estabilização estrutural, na regulação das atividades enzimáticas sobre as lipoproteínas e na mediação da captação celular das partículas por receptores específicos. São classificadas de acordo com uma nomenclatura alfa-numérica.
1- Quilomícrons, que transportam trialglicerídeos e coleterol exógenos do intestino para os tecidos;
2- VLDL, IDL e LDL são um grupo de partículas relacionadas que transportam trialgliceróis e coleterol endógenos do fígado para os tecidos;
3- HDL, que transportam coleterol endógenos dos tecidos para o fígado.
Já a estrutura das lipoproteínas contém uma quantidade suficiente de proteínas, fosfolipídeo e coleterol para formar uma monocamada dessas substâncias na superfície da partícula. As densidades das lipoproteínas aumentam com o decréscimo do diâmetro da partícula, pois a densidade do revestimento externo é maior que a do núcleo interno. 
O colesterol HDL atua removendo as moléculas do gordura de dentro dos vasos e as direcionando para o fígado, onde são devidamente metabolizadas e eliminadas do corpo. Além disso, o colesterol bom possui ação anticoagulante, anti-inflamatória e antioxidante quando está em quantidades ideais no sangue, e auxilia na produção de hormônios, bile e vitamina D, que são importantes para o bom funcionamento do corpo. Dessa forma, o colesterol HDL atua como protetor cardiovascular, prevenindo o desenvolvimento de doenças, como infarto, aterosclerose, AVC e trombose, por exemplo. Além disso, é possível observar outras ações como: proteção antioxidante, mediação do efluxo de colesterol, inibição da expressão de moléculas de adesão celular, ativação de leucócitos, indução da produção de óxido nítrico (NO), regulação da coagulação sangüínea e da atividade plaquetária.
A falência cardíaca devido à oclusão das artérias coronárias é a principal causa de morte nas sociedades industrializadas. A aterosclerose está relacionada a altos níveis de colesterol no sangue e particularmente a altos níveis de colesterol LDL l (“mau colesterol”); existe uma correlação negativa entre o nível de HDL (“bom colesterol”) e doença arterial. A formação de placa nos vasos sanguíneos é iniciada quando o LDL contendo grupos acil-graxo parcialmente oxidados adere-se e acumula-se na matriz extracelular das células epiteliais que revestem as artérias. Células do sistema imune (monócitos) são atraídas para a região onde há acúmulo de LDL, e elas se diferenciam em macrófagos, que captam o LDL oxidado e o colesterol que eles contêm. Os macrófagos não podem limitar a captação de esteróis, e com o aumento do acúmulo de ésteres de colesterila e colesterol livre, os macrófagos se tornam células espumosas (parecem espuma no microscópio). Com o acúmulo de colesterol livre nas células espumosas e em suas membranas, elas sofrem apoptose. Durante longos períodos de tempo, as artérias se tornam progressivamente ocluídas, já que as placas, consistindo em material da matriz extracelular, tecido cicatricial formado por tecido muscular liso, e células espumosas remanescentes, gradualmente se tornam maiores. Ocasionalmente, uma placa se solta do local de sua formação e é transportada pelo sangue para uma região mais estreita de uma artéria no cérebro ou no coração, causando o acidente vascular cerebral ou infarto.
Questão 04: Qual a relação entre uma alimentação rica em carboidratos e o desenvolvimento da aterosclerose? (0,75)
R: Os carboidratos também são responsáveis por sintetizar lipídios no fígado a partir do acetil-CoA. Esses ácidos graxos irão para corrente sanguínea em forma de VLDL, sofrendo processos até chegar em LDL. O aumento de LDL é responsável pela formação aterosclerose: um processo inflamatório em resposta de agressão da camada íntima das artérias pelo depósito de lipoproteinas nela.
Questão 05: Desenhe um tetrapeptídeo, destacando as ligações peptídicas, formado por serina, glicina, alanina e tirosina. (1,0) 
Questão 06: O cérebro precisa de energia constantemente. Explique como o cérebro obtém energia no jejum (onde estes substratos são produzidos e como as vias são reguladas). (1,0) 
R: O cérebro (de preferência usando glicose como combustível) pode se adaptar ao uso de acetoacetoacetato ou D-β-hidroxibutirato em jejum prolongado porque não há glicose disponível. Quando a acetil-CoA não é oxidada no ciclo do ácido cítrico, a produção e a saída de corpos cetônicos do fígado para os tecidos extra-hepáticos permitem a oxidação contínua de ácidos graxos no fígado. No fígado, a primeira etapa da formação do acetoacetato é a condensação enzimática de duas moléculas de acetil-CoA sob a catálise da tiolase. Em seguida, acetoacetil-CoA e acetil-CoA condensam para formar β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA (HMGCoA), que é clivado em acetoacetato livre e acetil-CoA. A D-β-hidroxibutirato desidrogenase (uma enzima mitocondrial D-β-hidroxibutirato) reduz reversivelmente o acetoacetato. Esta enzima é específica para D-estereoisômeros. Em tecidos extra-hepáticos, o D-β-hidroxibutirato é oxidado a acetoacetato pela D-β-hidroxibutirato desidrogenase. Em uma reação catalisada por β-cetoacil-CoA-transferase (também conhecida como tiolase), o acetoacetato é ativado como sua coenzima pela transferência de CoA de succinil-CoA (intermediário do ciclo do ácido cítrico) A éster. Em seguida, o acetoacetil-CoA é clivado pela tiolase para produzir dois acetil-CoA, que entram no ciclo do ácido cítrico. Portanto, os corpos cetônicos são usados ​​como combustível em todos os tecidos, exceto no fígado, que carece de tiolase. Além disso, essa produção e saída de corpos cetônicos pelofígado permitem a oxidação contínua dos ácidos graxos, enquanto a oxidação da acetil-CoA é mínima. Por exemplo, quando os intermediários do ciclo do ácido cítrico são transferidos para a síntese de glicose por meio da gliconeogênese, a oxidação dos intermediários do ciclo diminui e a oxidação da acetil-CoA também diminui.
	
Questão 07: A respiração celular é o processo de obtenção de energia de todas as células que apresentam mitocôndria e pode utilizar diferentes substratos. Considere que numa refeição foi ingerido amido, gordura animal e carne. Responda: (5,0) 
a. Onde e por quais enzimas cada um dos alimentos são digeridos. (0,25)
R:
b. Considere a glicose, o ácido oleico e a serina como resultantes da digestão dos alimentos.
R: Glicose: síntese de ATP por meio das vias metabólicas glicólise (ou via glicolítica), via metabólica glicose ou fermentação lática, ciclo dee Krebs; síntese de glicogênio hepático e muscular através da via metabólica glicogênese; síntese de ácidos graxos e depois há como ocorrer a sintese de lipídeos triglicerídeos.
Ácido oleico: síntese de ATP das vias metabólicas beta-oxidação e ciclo de Krebs; síntese de lipídeos triglicerídeos, fosfolipídios e colesterol.
Serina: síntese de proteínas endógenas; sendo que em excesso há como resultar em ATP, glicose, glicogênio, ácidos graxos e lipídeos.
b1. Qual o principal destino de cada uma destas moléculas no estado alimentado. (0,5)
R:
b2. Escreva a equação geral da respiração celular para cada substrato. (0,25)
R: Glicose: C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 32 ATP
Ácido Oleico: C18H3402 + 25,5 O2 18 CO2 + 17 H2O + 120 ATP 
Serina: C3H7NO3 + 6,5 O2 3 CO2 + 3,5 H2O + 12,5 ATP
b3. Explique as etapas 1, 2 e 3 da respiração celular (descrever as vias de cada substrato desde o citosol até a produção de ATP na mitocôndria). (2,0)
R: O primeiro, moléculas combustíveis orgânicas – glicose, ácidos graxos e alguns aminoácidos – são oxidadas para produzirem fragmentos de dois carbonos, na forma do grupo acetil da acetil-coenzima A (acetil-CoA). Essa etapa corresponde a cerca de 80% da respiração citossólica, sendo os 20% restantes complementados pela Rota das Pentoses Fosfato (RPF). Na glicólise uma molécula de glicose é degradada em uma série de reações catalisadas pela atuação de enzimas, produzindo, assim, duas moléculas de um composto de três átomos de carbono, o piruvato. No decorrer das reações sequenciais da glicólise, parte da energia livre da glicose é conservada na forma de ATP e NADH. Em alguns tecidos e células a quebra glicolítica da glicose é a única fonte de energia metabólica. 
 O termo fermentação se refere á degradação anaeróbica da glicose ou de outros nutrientes orgânicos a fim de adquirir energia, conservada como ATP. Embora o objetivo seja conseguir, o mesmo é um mecanismo pouco eficiente para as plantas porque o número de moléculas de ATP produzidas por molécula de glicose oxidada cai de 36 para apenas 2. Outrossim, o processo origina substâncias tóxicas para o metabolismo celular, o que provoca senescência e morte dos tecidos afetados em indivíduos não adaptados aos ambientes com baixas tensões ou ausência de oxigênio. Nesse processo, as duas moléculas de piruvato formadas são convertidas em lactato (fermentação lática) ou em acetaldeído, sendo esse convertido em etanol (fermentação alcoólica). Em plantas a fermentação alcoólica é mais comum que a lática. Tanto o lactato quanto o etanol são tóxicos às células, devendo ser rapidamente “varridos” do metabolismo para não causar danos. Dessa forma, a glicólise fermentativa é a única alternativa restante para a manutenção da produção de ATP, que ocorrerá, todavia, com um rendimento extremamente baixo e com a produção de uma substância tóxica. Essa alternativa, contudo, torna-se necessária para que moléculas de NAD+ sejam produzidas, uma vez que a reação catalisada pela enzima gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase utiliza esse cofator.
 A respeito da glicólise e suas fases, a quebra da glicose (formada por seis átomos de carbono) em duas moléculas de piruvato, cada uma com três carbo-nos, ocorre em 10 etapas. Nessas reações, há como a 1º etapa a fosforilação da glicose no grupo hidroxila ligado ao C-6. Com a A d-glicose-6—fosfato formada logo é convertida em d-frutose-6-fosfato, sendo essa a etapa 2, a qual é novamente fosforilada, desta vez no C-1, para formar d-frutose-1,6-bisfosfato (etapa 3). Nas duas reações de fosforilação, o ATP é o doador de grupos fosforila. A frutose-1,6-bisfosfato é dividida em duas moléculas de três carbonos, a di-hidroxiacetona-fosfato e o gliceraldeí-do-3-fosfato (etapa 4); essa é a etapa de “lise” que dá nome à via. A di-hidroxiacetona-fosfato é isomerizada a uma se-gunda molécula de gliceraldeído-3-fosfato, finalizando a primeira fase da glicólise. Há como concluir que na fase preparatória da glicólise a energia do ATP é consumida, elevando o conteúdo de energia livre dos intermediários, e as cadeias de carbono de todas as hexoses metabolizadas são convertidas em um produto comum, o gliceraldeído-3-fosfato. 
 Na 6º etapa as moléculas de gliceraldeído-3--fosfato são oxidadas e fosforilada por fosfato inorgânico (não por ATP) para formar 1,3-bisfosfoglicerato. Nas etapas de 7 a 10 há a liberação de energia quando as duas moléculas de 1,3-bisfosfoglicerato são convertidas em duas moléculas de piruvato. Grande parte dessa energia é conservada pela fosforilação acoplada de quatro molécu-las de ADP a ATP. O rendimento líquido são duas moléculas de ATP por molécula de glicose utilizada, já que duas moléculas de ATP foram consumidas na fase preparatória. Após isso, as reações que dão continuidade a glicólise são três tipos de transformações químicas, sendo elas: a de-gradação do esqueleto carbonado da glicose para produzir piruvato; a fosforilação de ADP a ATP pelos compos-tos com alto potencial de transferência de grupos fosforila, formados durante a glicólise; e a transferência de um íon hidreto para o NAD1 formando NADH.
 Na glicólise pela via aeróbia, a oxidação da glicose é incompleta, tendo como conseqüência a produção de moléculas de NADH, ATP e do piruvato. A oxidação completa da glicose envolve a transferência do piruvato para mitocôndria, onde ocorrem o Ciclo de Krebs e a CTE. As mitocôndrias são organelas semi-autônomas, que apresentam seu próprio DNA, sua própria síntese de proteínas, suas organelas, como os ribosomas (70S), por exemplo, e duas unidades de membranas, que promovem a separação do citossol da sua matriz fluida. Essas membranas apresentam permeabilidade diferencial, sendo a externa pouco seletiva, enquanto a interna é bastante seletiva. Entre ambas forma-se um ambiente denominado espaço inter-membranas, extremamente importante para a síntese de ATP na fosforilação oxidativa. 
 Na respiração aeróbia o piruvato é transportado para dentro da mitocôndria num processo de troca (antiporte envolvendo OH- ) que envolve a participação de uma proteína transportadora localizada na membrana interna das mitocôndrias. Quando o malato proveniente da glicólise serve de substrato, esse é trocado por Pi, também num sistema de transporte do tipo antiporte. No interior da mitocôndria, o malato é transformado em piruvato. Todo o piruvato presente na mitocôndria é oxidado em uma série de nove reações conhecidas como Ciclo de Krebs.
 A primeira reação de transformação do piruvato em acetil-CoA ainda não faz parte do Ciclo, logo, é determinada como primeira reação propriamente dita do Cico de Krebs a transformação do acetil-CoA e do AOA em citrato, que por sua vez é oxidado a isocitrato, 2-oxoglutarato, succinil-CoA, succinato, fumarato, malato e finalmente a oxalacetato, fechando o Ciclo. A cada molécula de piruvato que entra no ciclo são produzidas três moléculas de CO2 (local de produção desse gás na respiração aeróbia). Os elétrons liberados nas reações oxidativas são utilizados para reduzir quatro moléculas de NAD+ a NADH e uma moléclula de FAD a FADH2. Em todas as reações onde ocorrea síntese de NADH e na reação de síntese da FADH2 as enzimas envolvidas sempre são desidrogenases (malato disidrogenase, succinato desidrogenase, etc).
 A NADH é o principal agente redutor relacionado à Cadeia de Transporte de Elétrons. Além dessas substâncias reduzidas, uma molécula de ATP é sintetizada ao nível de substrato na reação catalisada pela enzima succinil Co-A sintetase. Como ao final da glicólise são produzidas duas moléculas de piruvato, para a completa oxidação da glicose o Ciclo de Krebs precisa dar duas voltas. Portanto, todos os produtos desse Ciclo são formados em dobro (8 moléculas de CO2, 8 moléculas de NADH e 2 moléculas de ATP). 
 A cadeia respiratória (CTE) é formada por complexos multienzimáticos e seus grupos prostéticos na membrana interna mitocondrial. Na cadeia há quatro principais complexos multienzimáticos: NADH desidrogenase, succinato-ubiquinona, citocromo C redutase e citocromo oxidase. A importância da Cadeia Respiratória é a reoxidação das coenzimas reduzidas produzidas nas vias metabólicas, entre elas a Via glicolítica e o Ciclo de Krebs. Durante esse processo, haverá a formação da ATP. 
 A fosforilação oxidativa é responsável pela maior parte do ATP sintetizado por organismos não fotossintéticos na maior parte das circunstâncias. Nos eucariotos, a fosforilação oxidativa ocorre na mitocôndria e envolve enormes complexos proteicos embebidos nas membranas mitocondriais. O mecanismo dessa etapa conta com três componentes essenciais: Como primeiro, há fluxo de elétrons a partir de doadores de elétrons (substratos oxidáveis) através de uma cadeia de carreadores ligados à membrana até um aceptor final de elétrons com um grande potencial de redução (o oxigênio molecular, O2). Em segundo, a energia livre que se torna disponível por esse fluxo de elétrons “montanha abaixo” (exergônico) é acoplada ao transporte “montanha acima” de prótons através de uma membrana impermeável a prótons, conservando a energia livre da oxidação do combustível na forma de um potencial eletroquímico transmembrana. E por último O fluxo transmembrana de retorno dos prótons a favor de seu gradiente de concentração por canais proteicos específicos fornece a energia livre para a síntese de ATP, catalisada por um complexo proteico presente na membrana (ATP-sintase), que acopla o fluxo de prótons à fosforilação do ADP.
No segundo estágio, os grupos acetil entram no ciclo do ácido cítrico, que os oxida enzimaticamente a CO2; a energia liberada é conservada nos transportadores de elétrons reduzidos NADH e FADH2. Nessa etapa, há quatro reações catalisadas por enzimas. 
 Inicialmente, a desidrogenação da acil-CoA produz uma ligação dupla entre os átomos de carbono α e β (C-2 e C-3), gerando uma trans-∆2-enoil-CoA. Essa primeira fase é catalisada pela ação de três isoenzimas da acil-CoA-desidrogenase, sendo cada uma específica para determinados comprimentos de cadeia acila: acil-CoA--desidrogenase de cadeia muito longa, agindo em ácidos graxos de 12 a 18 carbonos; de cadeia média, atuando em ácidos graxos de 4 a 14 carbonos; e de cadeia curta, atuando em ácidos gaxos de 4 a 8 carbonos. Essas três isoenzimas são flavoproteínas com FAD fortemente ligado como grupo prostético. Os elétrons removidos da acil-CoA são mudados para o FAD, e a forma reduzida da desidrogenase doa seus elétrons a um transportador de elétrons da cadeia respiratória mitocondrial, a flavoproteína de transferência de elétrons. 
 Para o próximo passo (2º) água é adicionada à ligação dupla da trans-∆2-enoil-CoA, com isso, forma-se o estereoisômero l da β-hidroxiacil-CoA (3-hidro-xiacil-CoA). Essa reação é catalisada pela enoil-CoA-hidra-tase, é análoga à reação da fumarase no ciclo do ácido cítrico, no qual H2O é adicionada a uma ligação dupla α-β. No terceiro passo, l-β-hidroxiacil-CoA é desidrogenada para formar β-cetoacil-CoA, pela ação da β-hidroxiacil-CoA-desidrogenase; NAD1 é o aceptor de elétrons. O NADH formado doa seus elétrons para a NADH-desidrogenase, e ATP é formado a partir de ADP à medida que os elétrons passam para o O2. A reação é catalisada pela β-hidroxiacil-CoA-desidrogenase, sendo ela análoga à reação da malato-desidrogenase do ciclo do ácido cítrico. O último passo (4º) do ciclo da β-oxidação é catalisado pela ação da acil-CoA-acetiltransferase em que promove a reação da β-cetoacil-CoA com uma molécula de coenzima A livre para separar o fragmento de dois carbonos da extremidade carboxílica do ácido graxo original como acetil-CoA. O outro produto é o tioéster de coenzima A do ácido graxo, agora encurtado em dois átomos de carbono.
 Em seguida, há a 2º etapa em que os grupos acetila da acetil CoA são oxidados a CO2 no ciclo do ácido cítrico (ocorre também na matriz mitocondrial). Derivada dos ácidos graxos, a acetil CoA vai entrar em uma via de oxidação final semelhante à acetil CoA originada da glicose, procedente da glicólise e da oxidação do piruvato. Pode-se concluir que as duas primeiras etapas citadas da oxidação dos ácidos graxos produzem os transportadores de elétrons reduzidos NADH e FADH2, em que na 3º e última etapa passam a doar elétrons para a cadeia respiratória mitocondrial, através da qual os elétrons passam para o oxigênio com a fosforilação concomitante de ADP a ATP. A energia liberada pela oxidação dos ácidos graxos é conservada como ATP. A oxidação de ácidos graxos é regulada de tal forma que acontece apenas quando houver a necessidade de energia.
No terceiro estágio da respiração, estas coenzimas reduzidas são oxidadas, doando prótons (H1 ) e elétrons. Os elétrons são transferidos ao O2 – o aceptor final de elétrons – por meio de uma cadeia de moléculas transportadoras de elétrons, conhecida como cadeia respiratória. No curso da transferência de elétrons, a grande quantidade de energia liberada é conservada na forma de ATP, por um processo chamado de fosforilação oxidativa. Agora serão focalizados os processos por meio dos quais a acetil-CoA é oxidada. Essa transformação química é realizada pelo ciclo do ácido cítrico, a primeira via cíclica descoberta. Para iniciar uma rodada do ciclo, a acetil-CoA doa seu grupo acetil ao composto de quatro carbonos oxaloacetato, formando o composto de seis carbonos citrato. O citrato é, em seguida, transformado a isocitrato, também uma molécula com seis carbonos, o qual é desidrogenado com a perda de CO2 para produzir o composto de cinco carbonos a-cetoglutarato (também chamado de oxoglutarato). O a-cetoglutarato perde uma segunda molécula de CO2, originando ao final o composto de quatro carbonos succinato. O succcinato é, então, convertido por quatro etapas enzimáticas ao composto de quatro carbonos oxaloacetato – que está, assim, pronto para reagir com outra molécula de acetil-CoA. Em cada rodada do ciclo entra um grupo acetil (dois carbonos) na forma de acetil-CoA, e são removidas duas moléculas de CO2; uma molécula de oxaloacetato é utilizada para a formação do citrato e uma molécula de oxaloacetato é regenerada. Não ocorre nenhuma remoção líquida de oxaloacetato; teoricamente, uma molécula de oxaloacetato pode participar da oxidação de um número infinito de grupos acetil, e, na verdade, o oxaloacetato está presente nas células em concentrações muito baixas. Quatro das oito etapas deste processo são oxidações, nas quais a energia da oxidação é conservada de maneira muito eficiente na forma das coenzimas reduzidas NADH e FADH2.
O ciclo do ácido cítrico tem oito etapas, a primeira reação do ciclo é a condensação de acetil-CoA e oxaloacetato para a formação do citrato, catalisada pela citrato-sintase.A segunda é a formação de isocitrato via cis-aconitato. A enzima aconitase (mais formalmente, aconitato-hidratase) catalisa a transformação reversível do citrato a isocitrato, pela formação intermediária do ácido tricarboxílico cis-aconitato, o qual normalmente não se dissocia do sítio ativo. Na próxima etapa, a isocitrato-desidrogenase catalisa a descarboxilação oxidativa descarboxilação oxidativa do citratopara formar a-cetoglutarato. A etapa seguinte é outra descarboxilação oxidativa, na qual o a- -cetoglutarato é convertido a succinil-CoA e CO2 pela ação do complexo da a-cetoglutarato-desidrogenase; NAD1 é o aceptor de elétrons e CoA é o transportador do grupo succinil. A energia da oxidação do a-cetoglutarato é conservada pela formação da ligação tioéster da succinil-CoA. A succinil-CoA, como a acetil-CoA, tem uma ligação tioéster com uma energia livre padrão de hidrólise grande e negativa (DG9 o < 236 kJ/mol). Na próxima etapa do ciclo do ácido cítrico, a energia liberada pelo rompimento dessa ligação é utilizada para impelir a síntese de uma ligação fosfoanidrido no GTP ou ATP, com um DG9 o de apenas 22,9 kJ/mol. A sexta etapa consiste na oxidação do succinato a fumarato. O succinato formado a partir da succinil-CoA é oxidado a fumarato pela flavoproteína succinato-desidrogenas. Já a sétima é a hidratação reversível do fumarato a L-malato é catalisada pela fumarase (formalmente, fumarato-hidratase), estado de transição dessa reação é um carbânion. Oxidação do malato a oxaloacetato. Na última reação do ciclo do ácido cítrico, a L-malato-desidrogenase ligada ao NAD catalisa a oxidação de L-malato a oxaloacetato.
b4. Qual a importância do oxigênio para estas etapas. (0,25)
R: O oxigênio é essencial porque é o receptor definitivo de hidrogênio, produz moléculas de água e ATP e é necessário para que o hidrogênio do transportador não fique sem hidrogênio e interrompa a respiração celular.
b5. Qual o saldo em ATP da oxidação de cada uma das moléculas (glicose, ácido oleico e serina) na respiração celular? Indique todas as etapas que contribuem para a produção de ATP. (0,75)
 
b6. Por que a serina é um aminoácido não essencial e qual a sua via de síntese? (0,25)
R: A serina é fácil de sintetizar, tem origem simples e não é essencial, seu precursor é o 3-fosfoglicerato. Em relação à sua via de reprodução: Na primeira etapa, a desidrogenase oxida o grupo hidroxila do 3-fosfoglicerato através do NAD1 para gerar 3-fosfato-hidroxipiruvato. A 3-fosfoserina é produzida por transaminação com ácido glutâmico e, portanto, é hidrolisada em serina livre pela fosfoserina-fosfatase. A serina é o precursor da glicina e um átomo de carbono é removido pela serina hidroximetiltransferase. Desta forma, o tetra-hidrofolato obtém o carbono β (C-3) da serina e forma uma ponte de metileno entre o N-5 e o N-10 para produzir o N5-metilenotetra-hidrofolato.
b7. Qual o destino do grupo amino da serina? (mostrar as reações e as enzimas). (0,75)
R: Primeiramente, há a degradação das proteínas consumidas até aminoácidos no trato gastrintestinal. Isso ocorre de tal maneira: com a chegada das proteínas no estômago há a estimulação da mucosa gástrica a fim de secretar o hormônio gastrina que acaba estimulando a secreção de ácido clorídrico e pepsinogênio. Pela ácidez do suco gástrico, este consegue agir tanto como antisseptico, quanto agente desnaturante. O pepsinogênio é então convertido em pepsina ativa através de uma clivagem autocatalisada. No estômago, a pepsina hidrolisa as proteínas ingeridas, atuando em ligações peptí-dicas no lado aminoterminal de resíduos de leucina ou dos aminoácidos aromáticos Phe, Trp e Tyr clivando cadeias polipeptídicas longas em uma mistura de peptídeos menores. 
 Conforme o processo continua e chega ao intestino delgado há a secreção do hormônio secretina na corrente sanguínea, uma vez que o pH baixo libera essa ação. Isso estimula o pancreas a secretar bicarbonato no intestino delgado com o objetivo de neutralizar o HCL gástrico. Agora, com as proteínas no intestino delgado há inúmeras realizações, a presença de aminoácidos faz com que haja a liberação para o sangue do hormônio colecistocinina, que estimula a secreção de diversas enzimas pancreáticas com atividades ótimas em pH 7 a 8. O tripsinogênio, o quimotripsino-gênio e as procarboxipeptidases A e B – os zimogênios da tripsina, da quimotripsina e das carboxipeptidases A e B – são sintetizados e secretados pelas células exócri-nas do pâncreas. 
 A tripsina livre (tripsinogênio convertido pela enteropeptidase) catalisa a conversão de moléculas adicionais de tripsinogênio em tripsina, além disso, também ativa o quimotripsinogênio, as procarbo-xipeptidases e a proelastase. A tripsina e a quimotripsina continuam a hidrólise dos peptídeos produzidos pela pepsina no estômago. Em seguida, a mistura de aminoácidos livres que resultou é transportada para dentro das células epiteliais que revestem o intestino delgado. assim, os aminoácidos entram nos capilares sanguíneos nas vilosidades e são transportados até o fígado.
 Ao chegar no fígado, o que ocorre primeiramente no catabolismo da maioria dos l-aminoácidos é a remoção de seus grupos α-amina, feita por ações de enzimas denominadas aminotrans-ferases ou transaminases. Nessas reações de transaminação, o grupo α-amino é transferido para o carbono α do α-cetoglutarato, liberando o correspondente α-cetoácido, análogo do aminoácido. A consequência dessas reações é é coletar grupos amina de diferentes aminoáci-dos na forma de l-glutamato. O glutamato, então, funciona como doador de grupos amina para vias biossintéticas ou para vias de excreção, que levam à eliminação de produtos de excreção nitrogenados.
 As células contêm tipos diferentes de aminotransferases. Muitas são específicas para o α-cetoglutarato como aceptor do grupo amina, mas diferem em sua especificidade para o l-aminoácido. Todas as aminotransferases apresentam o mesmo gru-po prostético e o mesmo mecanismo de reação. O grupo prostético é o piridoxal-fosfato (PLP), sendo que sua principal função é o metabolismo de células com o grupo amina.
 Os grupos amina coletados no fígado na forma do grupo amina de moléculas de l-glutamato precisam ser removidos do glutamato e preparados para excreção. Nos hepatócitos, o glutamato é transportado do citosol para a mitocôndria, dessa maneira sofre desaminação oxidativa, cata-lisada pela l-glutamato-desidrogenase. Poucos aminoácidos contornam a via de transde-saminação e sofrem diretamente desaminação oxidativa. O α-cetoglutarato formado a partir da desaminação do glu-tamato pode ser utilizado no ciclo do ácido cítrico e para a síntese de glicose.
 Em inúmeros tecidos alguns processos geram amônia livre, e na maioria dos animais ela é convertida em um elemento não tóxico antes de ser exportada dos tecidos extra-hepáticos para o sangue e transportada até o fígado ou até os rins. Essa amônia livre junta-se ao glutamato e gera-se glutamina, pela atuação da glutamina-sintetase. A glutamina além de ser uma forma de transporte não tóxico para a amônia também serve como fonte de grupos amina em várias reações biossintéticas. Quando a glutamina ultrapassa a quatidade necessária (em animais terrestres) é transportada pelo sangue para o intestino, o fígado e os rins para ser processada. Como consequência dessa situação o nitrogênio amídico é liberado como íon amônio na mitocôndria, onde a enzima glutaminase converte glutamina a glutamato e NH4. No fígado, a amônia de todas essas fontes é utilizada na síntese da ureia.
 Outrossim, a alamina também está envolvida no destino e conta com um papel fundamental: transporte dos grupos amina para o fígado em uma forma não tóxica, por meio de uma via denominada ciclo da glicose-alanina. Nos tecidos que degredam aminoácidos como combustível os grupos amina são coletados na forma de glutamato por transaminação. O glutamato pode ser transformado em glutamina para transporte ao fígado, ou transferir seu grupo α-amina para o piruvato pela ação da alanina-aminotransferase. Então, ocorre a passagem da alanina produzida do sangue para o fígado. No citosol dos hepatócitos, a alanina-aminotransferase transfere o grupo amina da alanina para o α-cetoglutarato, gerando piruvato e glutamato. As próximas realizações são: glutamato entra na mitocôndria, onde a reação da glutamato-desidrogenase libera NH4 ou sofre transaminaçãocom o oxalacetato para formar aspar-tato, outro doador de nitrogênio para a síntese de ureia.