Estudo dirigido Bioquimica

Prévia do material em texto

MEC/SETEC - Instituto Federal de Minas Gerais – Campus São João Evangelista
	Disciplina: Bioquímica
	
Professor: 
	
Data: 05/06/2013
	 Nota
	Curso: Agronomia
	Período: 3ª
	Turma: 121
	Valor: 
	
	Nome: 
	Nª 
	
Estudo dirigido – Nucleotídeos / Enzimas / Oxidação de Biomoléculas
Nucleotídeos e ácidos nucleicos
Conceitue nucleotídeos com base em sua constituição molecular. 
 	É um conjunto formado pela associação de 3 moléculas: uma base nitrogenada, uma pentose e um ou mais grupos fosfatos. Atuam como precursores dos ácidos Desoxirribonucléico (DNA) e ácido ribonucléico (RNA), fonte de energia, coenzimas e reguladores fisiológicos.
Cite exemplos de nucleotídeos. 
Desoxirribonucleotieos (Adenilato, Desoxiadenilato, Guanilato, Desoxiguanilato) e Ribonucleotideos (Citidilato, Desoxitidilato, Timilato e Uridilato).
Qual a relação entre a nomenclatura dos nucleotídeos e sua composição molecular? 
Os nucleotídeos são nomes genéricos que incluem tanto os prefixos “ribo” quanto os “desoxirribo”. Os ribonucleiotídeos são simplesmente designados como nucleotídeos e os desoxirribonucleicos como desoxinucleotideos. Ambas as formas são aceitáveis, mas os nomes mais curtos são mais comumente usados.
Faça um comentário sobre as funções desempenhadas por nucleotídeos nos organismos vivos. 
 	É moeda energética nas transações metabólicas, envolvidos no processo de obtenção, armazenamento, transporte e utilização da energia química nas células (ATP/ADP), proporcionada um elo para as respostas das células aos hormônios e estímulos extracelulares, além de ser um precursor do DNA e RNA.
Trace um paralelo entre as características estruturais do DNA e do RNA.
Os ácidos ribonucleicos é desoxirribonucleicos ambos são polímeros moleculares de nucleotídeos com conformidades: DNA as bases nitrogenadas purinas : Adenina e guanina; pirimidina: timina e citosina. Já o RNA as bases são: purinas- adenina e guanina, pirimidinas- uracila e citosina. Além de proporcionar a conformação linear ou circular dos filamentos; a duplicidade complementar (fita dupla observada no DNA é diferenciada da unidade da fita única do RNA).
Enzimas
Conceitue enzimas e explique sua importância para os seres vivos.
São polipeptídios grandes, substâncias de origem proteica, enrolados entre si formando aglomerados ou glóbulo com um encaixe; com atividades celular, principal função e a ação catalizadora.
 
Comente sobre a afirmativa: “Toda enzima é uma proteína, mas nem toda proteína é uma enzima”.
 	Como uma proteína a enzima apresenta blocos de construção denominada aminoácidos. Algumas proteínas, tais como ribonucleases, quimiotripsina e tripsina, são constituídas apenas de aminoácidos (enzimas). Outras proteínas, além dos aminoácidos, contêm componentes orgânicos e inorgânicos e são denominadas de proteínas conjugadas. Logo “toda enzima é uma proteína, mas nem toda proteína é uma enzima”.
Esquematize uma reação enzimática (de forma simplificada), exemplificando. 
Oxidorredutases
: São enzimas que catalisam reações de transferência de elétrons, adicionando ou removendo H.
 Ex. Oxidases e 
Desidrogenases
.
 H A A 
 B B H
Relacione energia de ativação e atuação das enzimas nos organismos vivos. 
O objetivo da enzima é direcionar a formação de um produto sem alterar o equilíbrio químico. Logo, a enzima diminui a energia de ativação acelerando o processo (velocidade) da reação.
Conceitue centro ativo e centro alostérico. 
Centro alostérico: região onde se liga de forma não-covalente um fator positivo (favorece atividade enzimática) ou negativa (diminui a atividade enzimática).
Centro ativo: local onde ocorre a ligação.
Cite a classificação oficial das enzimas, explicando e exemplificando. 
	Classe
	Descrição
	Ex.
	Oxirredutase
	Atua em regiões de oxirredução(adicionando ou removendo hidrogênio).
	Desidrogenases Oxidases
	Transferase
	Atua na transferência de grupamentos.
	Quinases Transaminases
	Hidrolase
	Atua na reação de hidrolise (adicionando água a uma ligação, hidrolisando-a).
	Peptidades
	Liase
	Atua na adição de duplas ligações.
	Dehidratases Descarboxilases
	Isomerase
	Atua em regiões para formação de isômeros. 
	Epimerases
	Ligases
	Catalisam reções e que dois grupos químicos são unidos utilizando energia fornecida pelo ATP.
	Sintetases
Faça um comentário sobre a especificidade enzimática e exemplifique. 
 	As enzimas são muito específicas para os seus substratos. Esta especificidade se deve à existência, na superfície da enzima de um local denominado sítio de ligação do substrato. O sítio de ligação do substrato de uma enzima é dado por um arranjo tridimensional especial dos aminoácidos de uma determinada região da molécula (ex. chave-fechadura).
O que são cofatores enzimáticos? Que tipos existem? Exemplifique. 
São pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser necessárias para a função de uma enzima.  Estes cofatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima, mas, na ausência deles, a enzima é inativa. Existem o grupo prostético (Ca2+, Mg2+ Cl e outros) e coenzimas (NAD, FAD, NADP+ e Co-A).
A propósito das coenzimas NAD, FAD e Co-A: 
Cite sua origem (vitamínica);
A acetilcoenzima A origina-se do metabolismo dos carboidratos e dos lipídeos, e, em menor proporção, do metabolismo das proteínas. A riboflavina ou vitamina B2 é precursora de FAD, NAD tem origem da vitamina niacina.
Escreva seu nome por extenso; 
NAD: Nicotinamida adenina dinucleotídeo;
FAD: Flavina adenina dinucleotídeo;
Co-A: Acetilcoenzima A.
Esquematize (graficamente) e descreva os efeitos do pH, da temperatura , da concentração da enzima e da concentração do substrato sobre a atividade enzimática.
Tanto o ph como a temperatura possuem um valor ótimo para que as reações enzimáticas ocorram. No caso do ph, na maioria das reações, esse valor é de 7,5 sendo que se ele estiver superior ou inferior a esse valor as reações não ocorrerão em sua máxima eficiência. 
Da mesma forma a temperatura, no inicio a velocidade da reação aumenta pela agitação das moléculas causada pelo aumento de temperatura, porem a temperatura ótima varia de reação para reação em animais superiores raramente ultrapassa 50°C. 
 
 
A concentração enzimática e de substrato indica a quantidade de reações que poderão ocorrer naquele meio. Sendo assim quanto maior a concentração de enzimas e de substrato específico maior a quantidade de reações enzimáticas ocorrerão.
 
Conceitue enzimas constitutivas e induzidas. 
Enzima constitutiva é a enzima cuja síntese não dependente da presença de substrato específico;
Enzima induzidas é a enzima cuja produção é induzida pela presença de uma substância adequada.
O que são isoenzimas e complexos multienzimáticos? Exemplifique.
 		Isoenzimas são enzimas que têm essencialmente o mesmo plano arquitetônico, diferindo levemente na estrutura proteica, catalisam as mesmas reações, porém diferem-se a longo modo pela qual são reguladas (Ex: malato desidrogenase, glicose-6-fosfato desidrogenase humanase e outras), já o complexos multienzimaticos são sistemas de enzimas que funcionam sequencialmente catalisando reações consecutivas ligadas por intermediários metabólicos comuns, podem envolver simplesmente uma transferência de átomos de H+ ou H2O.
Oxidação de biomoléculas
As células dos organismos vivos necessitam energia para realizar trabalho. O que você entende por trabalho celular? De onde vem a energia para desempenhá-lo e sob que forma? 
A respiração celular é um fenômeno que consiste basicamente no processo de extração de energia química acumulada nas moléculas de substancias orgânicas diversas, tais como carboidratos e lipídios. A energia vem da respiração celular que inicia-se em glicólise, passa pelo ciclo de Krebs e por fim na cadeia transportadora de elétrons gerado trinta e seis moléculas de energia denominadas ATPS.
Comente o acoplamento metabólico entre catabolismo e anabolismo.O ATP (moeda de troca energética) atua como uma ponte entre o catabolismo e anabolismo, tendo as reações catabólicas como produtoras de ATP e as anabólicas como consumidoras. Servindo como um transportador de grupos fosfato em reações de fosforilação.
Qual é a energia livre necessária para a síntese do ATP? 
A fosforização oxidativa é a ultima etapa do metabolismo produtor de energia nos organismos aeróbicos, e a energia liberada por esse processo é a energia responsável pela síntese de ATP. A fotofosforilação é o meio pelo qual os organismos fotossintéticos capturam a energia da luz solar – a fonte fundamental de energia na biosfera – e a usam para produzir ATP. Estes dois processos, em conjunto, são responsáveis pela maioria do ATP sintetizado por vários organismos aeróbicos na maior parte do tempo.
Dados os seguintes pares redox, identifique as forma oxidadas e reduzidas: 
 NAD+ → NADH FADH2→ FAD Fe3+ → Fe2+
 Reduzida: NADH, FAD e Fe2+
 Oxidada: NAD+, FADH2 e Fe3+
Explique o processo de oxidação das moléculas ricas em energia.
A energia das moléculas transportadoras de elétrons, NAD e FADH e utilizada para impulsionar a passagem do oxigênio da matriz para o espaço intermediário da membrana, logo a concentração de íons H+ no espaço intermediário da membrana e maior do que na matriz o que gera a energia usada para produzir ATP. 
Como está organizada a cadeia respiratória? Esquematize uma célula eucariótica típica, localizando nela os locais onde ocorrem as seguintes reações: 
A cadeia respiratória, também conhecida como cadeia transportadora de elétrons, é composta de uma série de enzimas aceptoras de elétrons, os citocromos (são proteínas dotadas de um anel central, com íons ferro). Todos eles estão presentes junto das cristas mitocondriais, onde a cadeia respiratória acontece. Os pares de elétrons provenientes dos átomos de hidrogênio, ao passarem de um citocromo para outro, vão liberando energia e alcançando níveis energéticos progressivamente mais baixos. Ao mesmo tempo, os prótons H+ circulam pelo espaço existente entre as membranas interna e externa das mitocôndrias. Em algumas etapas da passagem dos pares de elétrons pela cadeia respiratória, a energia liberada é suficiente para que uma molécula de ADP seja ligada a mais um grupo fosfato, formando uma molécula de ATP. Como essa fosforilação se faz graças à energia proveniente da oxidação da glicose, é chamada fosforilação oxidativa. Quando os elétrons entram na cadeia respiratória vindos dos átomos de hidrogênio trazidos pelo NADH, permitem a produção de três moléculas de ATP. Quando são trazidos pelo FADH, apenas duas moléculas de ATP são geradas.
a) Cilco de Krebs. b) Cadeia respiratória e fosforilação oxidativa. 
 
Quantos ATPs são sintetizados a partir da reoxidação do NADH e do FADH2? Explique. 
As etapas oxidativas da glicólise, ciclo ácido cítrico, β-oxidação dos ácidos graxos e da degradação de alguns aminoácidos produzem ATP indiretamente. Isso ocorre pela oxidação das coenzimas NADH e FADH2 formadas pela oxidação de macromoléculas e que transferem seus elétrons para o O2 por meio da cadeia mitocondrial transportadora de elétrons.
A cadeia é formada por complexos protéicos (centros redox) localizados na membrana mitocondrial interna e ligados firmemente a grupos prostéticos capazes de aceitar e doar elétrons (reações de oxidação-redução). Grande parte da energia liberada no sistema bombeia prótons para fora da matriz mitocondrial, gerando uma gradiente eletroquímico de H+. O retorno dos prótons para a matriz mitocondrial libera energia livre que é canalizada para a síntese de ATP a partir de ADP e P, por meio da fosforilação oxidativa. Essa é a maior fonte de ATP nas células eucarióticas. Existe um estreito acoplamento entre a cadeia mitocondrial transportadora de elétrons e a síntese de ATP pela fosforilação oxidativa nas mitocôndrias. No final desse processo, é produzido 36 moléculas de ATP. 
Conceitue fosforilação oxidativa. 
É o processo metabólico de síntese de ATP a partir da energia liberada pelo transporte de elétrons na cadeia respiratória
O que é ATP sintase?
É o nome genérico dado a enzimas que sintetizam ATP a partir de ADP e de fosfato inorgânico, utilizando para isso alguma forma de energia. 
 
Quais coenzimas participam do Ciclo de Krebs? Indique as vitaminas que as originam.
O ciclo inicia-se quando o piruvato que é sintetizado durante a glicólise é transformado em acetilCo-A por ação da enzima piruvato desidrogenase. Este composto reage com o oxaloacetato que é um produto do ciclo anterior formando-se citrato. O citrato da origem a um composto de cinco carbonos, o alfa-cetoglutarato com liberação de NADH, e de CO2. O alfa-cetoglutarato da origem a outros compostos de quatro carbonos com formação de GTP, FADH2 e NADH e oxaloacetato. Após o ciclo de Krebs ocorre outro processo denominado fosforilação oxidativa. Ou uma forma mais resumida: O oxaloacetatoune-se ao acetilCoa para formar citrato. Depois esta molécula sofre hidratações, escaboxilações e forma o alfa-cetoglutarato, que depois uma descarboxilação e uma fosforilação produz uma molécula de ATP.
 
Quais as principais finalidades do Ciclo de Krebs? 
A oxidação de acetil-CoA, que se obtém da degradação de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos a duas moléculas de CO2. Esta oxidação é feita para gerar energia ou seja ATP. 
Na oxidação de acetil-CoA no Ciclo de Krebs, indique as enzimas que catalisam reações onde há produção ou consumo de: CO2, GTP ou ATP, NADH, FADH2, H2O. 
As enzimas envolvidas nas reações do ciclo de Krebs estão todas dentro da mitocôndria. São elas: 
síntase do citrato (acetil-CoA + oxalacetato + H2O → citrato + CoA), (1) 
aconitase (citrato ↔ isocitrato), (2) 
desidrogénase do isocitrato (isocitrato + NAD+ → α-cetoglutarato + CO2 + NADH), (3) 
desidrogénase do α-cetoglutarato (α-cetoglutarato + NAD+ + CoA → succinil-CoA + NADH + CO2), (4) 
sintétase de succinil-CoA [succinil-CoA + GDP (ou ADP) + Pi ↔ succinato + CoA + GTP (ou ATP)], (5) 
desidrogénase do succinato1 (succinato + FAD → fumarato + FADH2), (6) 
fumárase (fumarato + H2O ↔ malato) e (7) 
desidrogénase do malato (malato + NAD+ ↔ oxalacetato + NADH) (8) 
Se ignorarmos momentaneamente a formação de NADH, FADH2, ATP (ou GTP), CO2 e CoApoderemos escrever a seguinte sequência de transformações: oxalacetato (+ acetil-CoA) → citrato → isocitrato → α-cetoglutatarato → succinil-CoA → succinato → fumarato → malato → oxalacetato. O facto de iniciarmos e terminarmos a listagem com o mesmo composto (o oxalacetato) evidencia o carácter cíclico do processo.
Explique porque o CK é considerado uma via anfibólica (anabólica e catabólica ao mesmo tempo).
É uma via anfibólica por seus intermediários poderem servir tanto ao catabolismo quanto ao anabolismo. Dessa forma, a degradação de glicose, ácidos graxos, e de alguns aminoácidos podem gerar acetil-CoA, que será usado no processo. Porém, os intermediários desse ciclo podem, também, formar as moléculas precursoras do acetil-CoA.