AD2 Bioquímica 2 2024-1

Prévia do material em texto

Fundação Centro de Ciências e Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro Centro de Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro
AD2 - Bioquímica II – CEDERJ – 2024-01
1. Explique qual é a diferença na degradação de aminoácidos cetogênicos e glicogênicos, no que diz respeito
ao destino metabólico dos esqueletos carbônicos de tais aminoácidos. (1,0)
R: Quando os aminoácidos são degradados para fornecer energia, seus esqueletos carbonados podem ser direcionados para diferentes vias metabólicas, dependendo do tipo de aminoácido e das necessidades energéticas do organismo.
A principal diferença na degradação de aminoácidos cetogênicos e glicogênicos reside no destino metabólico de seus esqueletos carbonados.
Os aminoácidos cetogênicos fornecem esqueletos carbonados que são convertidos em acetil-CoA ou acetoacetil-CoA, os quais são então utilizados para produzir corpos cetônicos no fígado. Esses corpos cetônicos podem ser usados pelos tecidos periféricos como fonte de energia, especialmente durante períodos de jejum prolongado ou dietas com baixo teor de carboidratos.
Por outro lado, os aminoácidos glicogênicos fornecem esqueletos carbonados que podem ser convertidos em intermediários da glicólise ou do ciclo de Krebs. Esses intermediários podem ser utilizados na produção de glicose via gliconeogênese ou no metabolismo energético celular.
Portanto, enquanto os aminoácidos cetogênicos contribuem para a produção de corpos cetônicos como fonte alternativa de energia, os aminoácidos glicogênicos são direcionados para a produção de glicose ou para o metabolismo energético celular.
2. Com base nos aspectos bioquímicos da degradação de ácidos graxos de cadeia ímpar, responda: em uma dieta sem ingestão de carboidratos, o uso de suplementação com ácidos graxos de cadeia ímpar poderia diminuir a cetogênese? Justifique sua resposta. (1,5)
R: Na ausência de carboidratos na dieta, o corpo recorre à quebra de ácidos graxos para obter energia, resultando em cetogênese, a produção de corpos cetônicos. Ácidos graxos de cadeia ímpar podem ser utilizados como substratos para a produção de corpos cetônicos, no entanto, sua degradação gera um intermediário metabólico adicional, o propionil-CoA. O propionil-CoA é convertido em succinil-CoA, que pode entrar no ciclo do ácido cítrico para produção de energia.
A presença desse intermediário adicional pode desviar parte do fluxo metabólico da cetogênese para a gliconeogênese, um processo que sintetiza glicose a partir de precursores não glicídicos, como aminoácidos e intermediários do metabolismo de ácidos graxos. Portanto, a suplementação com ácidos graxos de cadeia ímpar poderia, de fato, diminuir a cetogênese, já que parte do propionil-CoA gerado durante a degradação desses ácidos graxos poderia ser direcionado para a gliconeogênese, em vez de ser convertido em corpos cetônicos.
3. A glicose é armazenada no fígado e músculo estriado esquelético na forma de glicogênio, que é mobilizado em diferentes situações metabólicas. Qual é a diferença entre o tecido hepático e o muscular no que diz respeito à utilização das reservas de glicogênio e suas respectivas funções? Justifique sua resposta. (1,5)
R: O fígado e o músculo estriado esquelético armazenam glicogênio para serem mobilizados em situações metabólicas diversas, mas possuem funções e padrões de utilização diferentes.
O glicogênio hepático é fundamental para manter a glicemia dentro de limites normais durante períodos de jejum. O fígado é capaz de liberar glicose na corrente sanguínea por meio da quebra do glicogênio, garantindo um suprimento constante de glicose para outros tecidos, especialmente o cérebro e os glóbulos vermelhos, que são dependentes desse carboidrato como fonte de energia. Além disso, o fígado tem a capacidade de sintetizar glicose a partir de precursores não glicídicos por meio da gliconeogênese, uma função crucial durante períodos prolongados de jejum.
Por outro lado, o glicogênio muscular é utilizado principalmente como fonte de energia para a contração muscular durante atividades físicas intensas. A mobilização do glicogênio muscular ocorre localmente nos músculos esqueléticos, onde é convertido em glicose-6-fosfato para ser utilizado na glicólise e na produção de ATP, fornecendo energia imediata para a atividade contrátil. O glicogênio muscular também é importante para preservar a glicemia durante o exercício, uma vez que o músculo é um grande consumidor de glicose durante a atividade física intensa, o que reduz a concentração de glicose no sangue.
Portanto, enquanto o glicogênio hepático desempenha um papel fundamental na regulação da glicemia e na manutenção da homeostase metabólica durante o jejum, o glicogênio muscular é crucial para fornecer energia para a contração muscular durante o exercício físico e para preservar a glicose sanguínea durante a atividade física intensa.
4. Cite e explique duas circunstâncias metabólicas nas quais a via das pentoses precisa estar ativa. (1,0)
R: A via das pentoses, também conhecida como via da pentose fosfato ou via fosfogluconato, é uma via metabólica essencial para a produção de ribose-5-fosfato e NADPH. Ela desempenha um papel importante em várias circunstâncias metabólicas:
Síntese de nucleotídeos e ácidos nucleicos: A via das pentoses fornece ribose-5-fosfato, um precursor essencial para a síntese de nucleotídeos, incluindo purinas e pirimidinas. Durante períodos de rápida proliferação celular, como o crescimento, a cicatrização de ferimentos ou o desenvolvimento embrionário, a demanda por nucleotídeos aumenta significativamente. Portanto, a ativação da via das pentoses é crucial para fornecer ribose-5-fosfato necessário para a síntese acelerada de ácidos nucleicos.
Produção de NADPH para biossíntese e defesa antioxidante: A via das pentoses é uma importante fonte de NADPH, um cofator redutor essencial em várias reações biossintéticas, incluindo a síntese de ácidos graxos e esteroides, e na defesa antioxidante celular. Durante a biossíntese de ácidos graxos, por exemplo, NADPH é necessário para a redução de grupos carbonila em acetil-CoA, formando ácidos graxos saturados. Além disso, NADPH também é necessário para regenerar o glutationa reduzido (GSH), um importante antioxidante que protege as células contra danos causados por espécies reativas de oxigênio (ROS). Em situações de estresse oxidativo, como exposição a radicais livres, toxinas ou inflamação, a ativação da via das pentoses é fundamental para garantir um suprimento adequado de NADPH para manter a integridade celular e neutralizar os efeitos nocivos do estresse oxidativo.
5. Por que uma elevada concentração mitocondrial de ATP resulta no aparecimento de quantidades apreciáveis de acetil-CoA no citosol? (1,5)
R: Uma elevada concentração mitocondrial de ATP pode resultar no aparecimento de quantidades apreciáveis de acetil-CoA no citosol devido à regulação da enzima piruvato desidrogenase (PDH) pelo equilíbrio de energia celular.
Quando a concentração de ATP é alta, isso indica que a demanda energética da célula está sendo atendida e não há necessidade imediata de mais ATP. Em resposta a esse sinal, a atividade da PDH é inibida pela alta concentração de ATP, reduzindo a conversão de piruvato em acetil-CoA no interior das mitocôndrias. Como resultado, parte do piruvato produzido na glicólise não é convertido em acetil-CoA na matriz mitocondrial.
Em vez disso, o piruvato permanece no citosol e pode ser convertido em acetil-CoA por outras enzimas, como a piruvato carboxilase e a citrato sintase, que estão presentes no citosol. Esse processo permite que o acetil-CoA gerado no citosol seja utilizado em vias metabólicas que ocorrem nessa região da célula, como a síntese de ácidos graxos ou a produção de colesterol.
Portanto, uma elevada concentração mitocondrial de ATP resulta na inibição da PDH, levando ao acúmulo de piruvato no citosol e à produção de acetil-CoA nessa região da célula, onde pode ser utilizado em outras vias metabólicas.
6. Porque a síntese de malonil-CoA é favorecida quando a concentração citossólica de citrato é elevada?
(1,0)
R: Quando a concentração citossólica de citrato está elevada, isso indica um acúmulo de intermediários metabólicos, como oxaloacetato e acetil-CoA, que são utilizados na síntese de citrato pela enzima citrato sintase. O citrato, por sua vez, pode ser exportado para o citosol a partir da matriz mitocondrial.
No citosol, o citrato é um substrato importante para a síntese de malonil-CoA devido à ação da enzima acetil-CoA carboxilase (ACC). A ACC é ativada pelo citrato através de um mecanismo de regulação alostérica positiva. Quando a concentração citossólica de citrato está alta, a ACC é estimulada a converter acetil-CoA em malonil-CoA.
O malonil-CoA é um precursor essencial para a biossíntese de ácidos graxos, pois serve como o primeiro bloco de construção na formação de cadeias de ácidos graxos. Portanto, a síntese de malonil-CoA é favorecida quando a concentração citossólica de citrato é elevada, pois fornece os substratos necessários para a produção de ácidos graxos, que são essenciais para a formação de membranas celulares e para armazenamento de energia.
7. Explique porque ocorre formação de corpos cetônicos em estados de jejum. (1.0)
R: Durante o jejum prolongado ou em situações de restrição severa de carboidratos na dieta, o corpo humano passa por uma série de adaptações metabólicas para garantir a produção adequada de energia para os tecidos que dependem predominantemente de glicose como fonte de combustível, como o cérebro e os glóbulos vermelhos.
Quando a ingestão de carboidratos é reduzida ou ausente, as reservas de glicogênio no fígado e nos músculos se esgotam rapidamente. Como resultado, o fígado começa a oxidar ácidos graxos para gerar energia na forma de ATP. Durante a oxidação dos ácidos graxos, os níveis de acetil-CoA aumentam significativamente na matriz mitocondrial.
Em condições normais, o excesso de acetil-CoA é totalmente metabolizado no ciclo de Krebs para produzir ATP. No entanto, quando a quantidade de acetil-CoA excede a capacidade do ciclo de Krebs, devido à oxidação acelerada dos ácidos graxos, parte desse acetil-CoA é desviada para a síntese de corpos cetônicos, como acetona, acetoacetato e beta-hidroxibutirato.
Os corpos cetônicos são produzidos no fígado e liberados na corrente sanguínea, onde podem ser transportados para outros tecidos e órgãos, como o cérebro, músculos esqueléticos e coração, para serem utilizados como fonte alternativa de energia. Durante o jejum prolongado, os corpos cetônicos tornam-se uma importante fonte de combustível para o cérebro, substituindo parcialmente a glicose como substrato energético.
Portanto, a formação de corpos cetônicos em estados de jejum ocorre como uma adaptação metabólica para fornecer uma fonte alternativa de energia para os tecidos que dependem da glicose, permitindo que o organismo continue funcionando mesmo na ausência de uma ingestão regular de carboidratos.
8. Em mamíferos, o ciclo da ureia é a estratégia metabólica utilizada para a excreção de amônia, muito tóxica para os tecidos animais. Neste sentido, explique a importância do ciclo da uréia, destacando os possíveis mecanismos de toxicidade e cite em qual órgão, este ciclo, ocorre, majoritariamente. (1,5)
R: O ciclo da ureia é essencial para a excreção segura de amônia, um subproduto tóxico do metabolismo de aminoácidos, principalmente no fígado de mamíferos. A amônia é produzida pela degradação de aminoácidos e outras moléculas nitrogenadas. Sua toxicidade está relacionada à capacidade de causar danos nos tecidos, especialmente no sistema nervoso central, levando a distúrbios neurológicos.
O ciclo da ureia converte a amônia em ureia, uma substância muito menos tóxica, que é então excretada pelos rins na urina. Isso é fundamental para a regulação do equilíbrio nitrogenado no organismo e para evitar a acumulação de amônia em níveis prejudiciais.
A toxicidade da amônia pode ocorrer devido à sua capacidade de alterar o pH intracelular e interferir em diversas vias metabólicas. O aumento da concentração de amônia no organismo pode levar a danos celulares, especialmente no sistema nervoso, resultando em sintomas neurológicos graves.
O ciclo da ureia ocorre majoritariamente no fígado, onde as enzimas envolvidas estão presentes em maior quantidade. O fígado desempenha um papel central na regulação do metabolismo e na detoxificação de substâncias nocivas, incluindo a amônia. Portanto, o ciclo da ureia desempenha uma função vital na manutenção da homeostase metabólica e na proteção dos tecidos contra os efeitos tóxicos da amônia.
image1.jpeg