Avaliacao teorica 1 bimestre

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE
 ESCOLA DE QUÍMICA E ALIMENTOS 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE
ESCOLA DE QUÍMICA E ALIMENTOS
BIOQUÍMICA DE ALIMENTOS II
Avaliação teórica
Nome: Claudia Bandeira das Neves N° de matrícula: 118192
Parte teórica
1. (2,0) Quais são as possibilidades de vias de degradação de uma molécula de glicose e lactose dentro da célula? Quais são os produtos de cada via e o que poderia justificar a ativação ou desativação destas vias?
As possibilidades de vias de degradação estão descritas no seguinte esquema:
 Conversão do Piruvato a Lactato no músculo: O lactato é a reta final do metabolismo, porém pode ser reciclado para formar piruvato e glicose por uma via chamada gliconeogênese. A enzima que catalisa essa reação é a lactato- desidrogenase (LDH) que é uma desidrogenase ligada a NADH formanda por quatro subunidades. Essas unidades variam ligeiramente em composição de aminoácidos, que são as unidades M e H. A estrutura quarternária do tetrâmero pode variar em quantidades relativas dos dois tipos de subunidades. Essas formas variantes são chamadas de isoenzimas. No músculo humano, o tetrâmero homogêneo tipo M4 predomina. Já no coração, a forma predominante é o H4. As formas diferentes (M3H, M2H2 e MH3) ocorrem no soro sanguíneo. As quantidades de H4 e MH3 aumentam consideralmente no soro sanguíneo depois de um infarto no miocárdio quando são comparadas ao soro normal. 
Outro ponto que deve ser considerado nessa reação envolve as concentrações de NAD+ e NADH na célula. A meia-reação de redução pode ser descrita na seguinte equação:
E a meia reação de oxidação é representada pela seguinte equação:
E a reação global é:
O NADH que é produzido a partir do NAD+, através da oxidação de gliceraldeído-3-fosfato, é usando sem mudanças nas concentrações relativas de NADH e NAD+ na célula. Em condições anaeróbias na célula, esse regeneração é fundamental para garantir que o NAD+ esteja presente e que a glicólise continue. Sem essa regeneração, as reações de oxidação nos organismos anaeróbios seriam cessadas pela falta de NAD+ que atua como um agente oxidante em processos fermantativos.
Já o NADH é encontrado como agente redutor em várias reações e é perdido pelo organismo ao ser produzido o lactato. O metabolismo anaeróbio faz mais eficientemente o uso de agentes redutores, como o NADH, porque a conversão de piruvato para lactato não ocorre em metabolismos anaeróbios. O NADH, que é produzido na fase da glicólise que gera o piruvato, está à disposição para outras reações em que um agente redutor é necessário.
Fermentação Alcoólica: Duas reações relacionadas com a via glicolítica levam a produção de etanol por meio da fermentação alcoólica. Esse processo é um dos destinos do piruvato. Na primeira reação que gera a produção de etanol, o piruvato é descarboxilado produzindo o acetaldeído. A enzima resposável por catalizar essa reação é a piruvato-descarboxilase. Essa enzima pede o Mg2+ e um co-fator que é o pirfosfato de tiamina (TPP). No TPP, o carbono que fica entre o nitrogênio e o enxofre do anel tiazol é extreamente reativo, formando um carbono com uma carga negativa (carbânion). O carbânion ataca o grupo carbonila do piruvato, formando um aducto. O dióxido de carbono é retirado, deixando duas partes de carbono ligado ao TPP. Ocorre uma troca de elétrons e as partes destes átomos de carbono são eliminados, produzindo o acetaldeído. O dióxido de carbono que é produzido é o responsável pelas bolhas da cerveja e de vinhos espumantes. O acetaldeído é reduzido para produzir o etanol e uma molécula de NADH é oxidada a NAD+ para cada molécula de etanol que for produzida.
REFERÊNCIAS
BORGES, C.J. Aula de Bioquímica avançada: Glicólise. Universidade de São Paulo. Disponível em: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/1338611/mod_resource/content/1/Aula17BioqAvan_Glicolise.pdf . Acesso em 02/08/2021.
CAMPBELL, M.K. Bioquímica. Pág 458-461.3ª edição. Edição Universitária. Porto Alegre, 2001.
2. (1,5) Qual a importância do ciclo do ácido cítrico para uma célula animal, vegetal e microbiana? Quando e onde ocorre?
Nas células eucariontes, o ciclo do ácido cítrico ocorre na matriz da matriz da mitocôndria, assim como também ocorre a conversão do piruvato em Acetil-CoA. Nas células procarióticas, essas etapas ocorrem no citoplasma. O ciclo do ácido cítrico é fechado, ou seja, na última etapa do ciclo forma a molécula que é usada na primeira fase. Esse ciclo é composto de 8 etapas principais.
Na primeira etapa, o Acetil-CoA relaciona-se com uma molécula aceptora com quatro carbonos, o oxaloacetato, que forma uma molécula de seis carbonos que é o citrato. Após uma reorganização, a moléculas de seis carbonos irá liberar dois carbonos na forma de dióxido de carbono, em duas reações semelhantes, que produz uma molécula de NADH de cada vez. As enzimas que irão catalisar essas reações são imprencídiveis para o ciclo de ácido cítrido, que vai acelerar ou diminuir a velocidade da reação indo de acordo com a demanda energética da célula.
A molécula com quatro carbonos restante sobre inúmeras reações adicionais: primeiro produz uma molécula de ATP ou, em algumas moléculas pode ser chamada de GTP, e em seguida reduz o transportador de elétrons FAD e FADH2 gerando outro NADH. Essas reações regenera a molécula inicial, o oxaloacetato, podendo o ciclo se repetir.
Uma volta no ciclo do ácido cítrico irá liberar duas moléculas de dióxido de carbono e produz três NADH, um FADH2 e um ATP ou GTP. O ciclo faz duas voltas para cada molécula de glicose que entra na respiração celular (são produzidos dois piruvatos e dois Acetil-CoA) por glicose.
Etapas do Ciclo:
Etapa 1: Nesta etapa, o Acetil-CoA se liga a molécula com quatro carbonos, o oxaloacetato, e libera o grupo CoA formando uma molécula com seis carbonos, o citrato.
Etapa 2: Nesta etapa, o citrato é transformado em seu isômero, o isocitrato. Esse processo envolve duas etapas, que em primeiro instante ocorre a remoção seguida da adição de uma molécula de água, por isso o ciclo é em alguns casos descrito envolvendo nove etapas.
Etapa 3: Nesta etapa, o isocitrato é oxidado liberando uma molécula de dióxido de carbono, restando uma molécula com cinco carbonos, o alfacetoglutarato. Ao longo dessa etapa, o NAD+ é reduzido e forma o NADH. A enzima que é catalisada nessa etapa, a isocitrato desidrogenase, é de suma importância para regular a velocidade do ciclo.
Etapa 4: Esta etapa é muito semelhante a anterior, porém o alfacetoglutararo é oxidado, reduzindo o NAD+ a NADH e libera uma molécula de dióxido de carbono no processo. A molécula que sobrou, com quatro carbonos, é ligado a Coenzima A, formando um composto instável, o succinil CoA. A enzima que irá catalisar está etapa é a alfacetoglutarato desidrogenase, que também é importante para regular o ciclo.
Etapa 5: Nessa etapa, o CoA do succinil é substituído por um grupo fosfato que é transferido ao ADP para formar o ATP. Em algumas células, a GDP (guinosia-difosfato) é usado no lugar do ADP formando GTP (guinosina trifosfato) como produto. A molécula com quatro carbonos, formada nessa etapa, é chamada de succinato.
Etapa 6: Nessa etapa, o succinato é oxidado e é formado uma molécula com quatro carbonos, chamada de fumarato. Na reação, dois átomos de hidrogênio são transferidos para FAD produzindo o FADH2. A enzima responsável por essa etapa encontra-se na membrana no interior da mitocôndria. O FADH2 pode transferir seus elétrons de maneira direta para a cadeia responsável pelo transporte de elétrons.
Etapa 7: Nessa etapa a água é adicionada a molécula de fumarato, com quatro carbonos, convertendo - a em outra molécula com quatros carbonos, que é denominada malato.
Etapa 8: Essa é a última etapado ciclo, consistindo na regeneração do oxaloacetato através da oxidação do malato.Mais uma molécula de NAD+ é reduzinda a NADH nesse processo.
Em plantas e micro – organismos, ocorre o ciclo do glioxilato, que é a via relacionada com o ciclo do ácido cítrico. Por meio desse ciclo, as duas descarboxilações oxidativas do ciclo do ácido ciclo não acontecem. Essa via propicia as plantas a converterem o Acetil-CoA em carboidratos, que é um processo que não ocorre nos animais.
O ciclo é uma importante etapa da respiração celular, que é um processo aeróbio para a obtenção de energia que ocorre nas células de diversos organismos.
REFERÊNCIAS
KHAN ACADEMY. O ciclo do ácido cítrico. Disponível em: https://pt.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/pyruvate-oxidation-and-the-citric-acid-cycle/a/the-citric-acid-cycle. Acesso em 02/08/2021.
CAMPBELL, M.K. Bioquímica. Pág 518.3ª edição. Edição Universitária. Porto Alegre, 2001.
3. (1,5) Qual a energia resultante durante a respiração celular quando considerada hipoteticamente somente a etapa aeróbia de transformação de 4,5 mols de citrato a fumarato?
4. (1,0) Explique como a fosforilação oxidativa está ligada ao transporte de elétrons e como os dois processos podem ser desacoplados.
A cadeia que transporta os elétrons é uma série de proteínas e moléculas orgânicas contidas na membrana no interior da mitocôndria. Os elétrons são passados de uma parte da cadeia transportadora para outra em uma série de reações redox. A energia que é liberada nas reações é capturada na forma de um gradiente de prótons, no qual é usado para produzir ATP em um processo denomiado quimiosmose. Unidas, a cadeia que transporta elétrons e a quimiosmose formam a fosforilação oxidativa. As principais etapas desse processo, incluem:
· A entrega de elétrons via NADH e FADH2: os carreadores reduzidos (NADH e FADH2) das etapas anteriores da respiração celular, irão transferir seus elétrons para as moléculas próximas ao início da cadeia de transporte. Nesse processo, eles voltam a ser NAD+ e FAD, que podem ser reutilizados para outras etapas de respiração celular.
· Transferência de elétrons e bombeamento de prótons: à medida que os elétrons passam pela cadeia, eles movem-se de um nível de maior energia para um nível de menor energia, liberando energia. Uma parte dessa energia vai ser usada para bombear íons H+, tirando-os da matriz celular e atirando-os no espaço interno da membrana. Esse bombeamento irá estabelecer um gradiente eletroquímico.
· Divisão do oxigênio formando a água: no final da cadeia de transporte de elétrons, os mesmos são transferiso para a molécula de oxigênio, que é dividido ao meio e junta-se ao H+, formando a água.
· Síntese de ATP causado pelo gradiente: à proporção que os íons H+ fluem a favor do gradiente da matriz, eles irão passar por uma enzima chamada ATP síntase, que se aproveita do fluxo de prótons para sintetizar o ATP.
Existe uma espécie de reagentes que afetam a síntese de ATP. Esses agentes são chamados de desacopladores, pois eles irão corromper o fino acoplamento que existe entre o transporte de elétrons e a ATP síntase. Os desacopladores agem na dissipação do gradiente de prótons através da membrana mitocondrial interna, que será criado pelo sistema de transporte de elétrons. Alguns exemplos desse tipo de substância incluem o 2,4-dinitrofenol, dicumarol e o fluorocarbonil-cianeto fenilhidrazona ou FCCP. Esse compostos exibem duas peculiaridades comuns: hidrofóbico e próton dissociável. Como desacopladores, eles irão funcionar como carregadores de prótons atráves da membrana interna. A tendência é adquirir prótons na superfície intermembrana, onde a taxa de prótons é grande e os mesmos para o lado da matriz, destruindo o gradiente de prótons que acopla o transporte de elétrons e a ATP síntase. Na mitocondria tratada com desacopladores, o transporte de elétrons não para e o prótons são carregados para fora da membrana interna. Porém, eles retornam muito rapidamente, para dentro, via desacopladores que a síntese de ATP não ocorre e, a energia que é liberada no transporte de elétrons, é dissipada em forma de calor.
REFERÊNCIA
KHAN ACADEMY. Fosforilação oxidativa. Disponível em: < https://pt.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/oxidative-phosphorylation/a/oxidative-phosphorylation-etc> . Acesso em 02/08/2021.
OLIVERA, L.E.M. Temas em fisiologia vegetal. Universidade Federal de Lavras. Disponível em: < http://www.ledson.ufla.br/respiracao_plantas/cadeia-transportadora-de-eletrons/regulacao-e-inibicao-da-c-t-e/>. Acesso em 02/08/2021
Parte prática
5. (2,0) Por que e como os fatores de pH, força iônica, temperatura e tempo podem influênciar a atividade da peroxidase?
Temperatura: geralmente a temperatura afeta o desempenho da enzima peroxidase, pori com o aumento da temperatura, a atividade da enzima tende a aumentar devido ao sítio ativo apresentar uma conformação mais favorável e ao aumento da energia cinética das moléculas que leva ao aumento da interação entre o sítio ativo da enzima e as moléculas do substrato, até que um valor de temperatura ótima a enzima atinja a sua atividade máxima. Porém, com o aumento adicional da temperatura, a atividade da enzima começa a ser reduzida devido a desnaturação e ruptura da conformação tridimensional da molécula, levando a alterações no sítio ativo que não irá aceitar o substrato de maneira ideal.
pH: os valores máximos de atividade da enzima estão no pH 4 e no intervalo de pH 4-5. A medida que o pH foi aumentando, houve uma redução da atividade relativa, indicando que os pH alcalinos podem levar a inativação ou desnaturação.
Tempo: quanto maior for o tempo em que as amostras estão imersas na solução de água fervente, menor foi a atividade da enzima.
Força iônica: a força iônica está ligada a concentração total de substrato adicionado ao meio, que em concentrações elevadas aumenta a sua velocidade e, consequentemente, a atividade enzimática também aumenta. Porém, essa concentração irá influenciar até o ponto de saturação e, no ponto de saturação, as enzimas estão ligadas ao substrato que se pode até aumentar a concentração do mesmo, mas a atividade da enzima não aumentará, mas permanecerá constante.
REFERÊNCIAS
WERLANG, I.M.S.; HAAS, A,; KEMPKA, A.P.; VAZ, C. TEMPERATURA, ph E CONCENTRAÇÃO DE SUBSTRATO ÓTIMAS DE PEROXIDASES EXTRAÍDAS DE FOLHAS DE Ficus auriculata Lour e Ficus elastica. Universidade do Estado de Santa Catarina. 28º SIC UDESC.
6. (2,0) Durante o processamento de cenoura, produto pré-cozido, a atividade da peroxidase (PO) foi avaliada verificando a sua inativação para concluir se o processamento de branqueamento foi efetivo. Assim, de acordo com o procedimento descrito abaixo, calcule a atividade da enzima PO e conclua se o processamento foi efetivo ou não.
Procedimento:
Extração – a 10 g de amostra foi adicionado 50 mL de tampão fosfato 100 mM pH 6 colocado sob agitação em blender durante 5 minutos. Após o meio foi filtrado em papel filtro. No filtrado foi quantificado proteína pelo Método de Biureto e a atividade da enzima PO.
Atividade de enzima – em um tubo de ensaio foi adicionado 1 mL de extrato enzimático, 1,5 mL de tampão fosfato 100 mM no pH 6, 2 mL de água destilada, 0,5 mL do substrato guaiacol na concentração de 1% e 1 mL de peróxido de hidrogênio a 0,08%. A mistura será incubada por 10 min, na temperatura de 25ºC e a absorbância dos compostos oxidados determinadas em espectrofotômetro a 470 nm (MONTEIRO et al, 2009).
Quantificação proteica - em um tubo de ensaio foi adicionado 1 mL de extrato enzimático diluído, 1 mL de água destilada, 0,5 mL de solução de NaOH 1 M, 3 mL de reagente de Biureto, incubado em banho-maria a 37°C durante 10 minutos. A medida da absorbância será realizada espectrofotômetro a 540 nm. A curva padrão de albumina é y=0,3536x.
Dados obtidos: medida de atividade enzimática (já corrigida com o branco) – 0,2156/0,1985/0,2001
	 Quantificação proteica (já corrigida como branco) – 0,1468/0,1647/0,146
O processo de quantificação da enzima foi bem efetivo pois a média dos valores não estão longe dos valores de cada amostra. (Os cálculos está em anexo em outro documento, pois não consegui colocar nesse).
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