Lista de Exercícios de Bioquímica

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Glicólise e Ciclo de Krebs
Glicólise.
Verifique a via glicolítica (conversão de glicose a piruvato). Verifique quais as reações que são irreversíveis (pontos de controle da via), que enzimas estão envolvidas nestes passos, quais são seus ativadores e seus inibidores.
Defina Glicólise e explique seu papel na geração de energia.
A glicólise é uma via perdulária? Explique.
O piruvato pode ser reduzido a lactato ou a etanol, dependendo do organismo. Mostre as reações e enzimas envolvidas na conversão do piruvato a etanol. Em que tipo de organismo estas reações ocorre?
No músculo de pata de coelho o ATP é produzido quase que exclusivamente por fermentação lática. Suponha que a enzima lactato desidrogenase desse animal estivesse defeituosa. Neste caso este animal poderia realizar atividade muscular intensa, isto é gerar ATP a alta velocidade pela glicólise? Explique porquê.
Explique qual a importância da reação catalisada pela lactato desidrogenase?
Mostre como a frutose entra na via glicolítica. Verifique qual o rendimento em ATP quando este açúcar é metabolizado até piruvato.
Como a frutose 2,6-bifosfato interfere na via glicolítica?
O consumo de glicose pelo músculo do coração pode ser medido artificialmente fazendo o sangue circular através de um coração intacto isolado e medindo-se a glicose sanguínea antes e após a passagem do sangue pelo coração. Se o sangue circulante está desoxigenado, o músculo cardíaco consome glicose num certo equilíbrio. Quando oxigênio é adicionado ao sangue a velocidade de consumo da glicose cai dramaticamente, e então é mantido baixo. Por que?
A concentração de glicose no plasma sanguíneo é mantida a cerca de 5 mM. A concentração de glicose livre dentro do miócito é muito baixa. Por que a concentração é tão baixa na célula? O que acontece à glicose após entrada na célula? A glicose é administrada intravenosamente como uma fonte de alimento em certas situações clínicas. Considerando-se que a transformação da glicose em glicose-6P consome ATP, por que não administrar glicose-6P intravenosamente?
Ciclo de krebs.
O piruvato é convertido a acetil-CoA antes de entrar no Ciclo de Krebs. Fale sobre o complexo enzimático (quais e quantas são as enzimas) desta reação citando as coenzimas e vitaminas envolvidas.
Qual destas vitaminas, cuja carência pode levar à doença chamada de Beribéri? O que caracteriza esta doença?
Estude todas as reações do Ciclo de Krebs. Mostre que passos são irreversíveis (controle das vias), quais são os ativadores e inibidores destas enzimas. Mostre onde é produzido NADH, FADH2 e GTP. Faça o cálculo da produção de ATP se duas moléculas de piruvato são totalmente oxidadas (com a passagem de elétrons pela cadeia respiratória) a CO2 e H2O.
Explique o que são reações anapleróticas, dê exemplos.
Explique como o complexo piruvato desidrogenase é regulado (ativadores e inibidores).
Embora o oxigênio não participe diretamente do ciclo de Krebs, este opera somente na presença de O2, por que?
Qual o papel de um ciclo do acido cítrico incompleto presente em bactéria anaeróbicas? Como funciona este ciclo?
Qual a principal função da biotina nas reações bioquímicas? Mostre sua participação na piruvato-carboxilase.
Por que o ciclo de Krebs é importante no anabolismo?
Descreva a importância da citrato-sintase, primeira enzima do ciclo de Krebs, para o melhor suprimento de alimentos no mundo e também para aplicações industriais.
Cadeia Respiratória-Fosforilação oxidativa
a) Localize onde se encontram na mitocôndria as enzimas do Ciclo de Krebs (CK) e aquelas da cadeia respiratória.
b) Qual a enzima (complexo) do CK que é ligada à membrana, constituindo a exceção em relação às demais?
Faça um breve resumo sobre todos os cofatores importantes para a cadeia respiratória no processo de oxi-redução (NAD, FAD-FMN, coenzima Q, citocromos, núcleos Fe-S, CuA-CuB).
Cite e explique brevemente, cada um dos três métodos utilizados para verificar a sequência dos complexos da cadeia respiratória.
Desenhe a cadeia respiratória colocando em cada complexo os cofatores envolvidos, mostre onde há bombeamento de prótons, coloque também a ATP sintase e indique onde há a volta dos prótons, indique como fica a distribuição de H+ e de cargas na membrana, nomeia cada complexo (ex. NADH-desidrogenase-complexo I, etc).
Explique porque o FADH2 só produz 1,5 ATPs enquanto o NADH produz 2,5 ATPs.
Verifique onde agem os bloqueadores da cadeia respiratória e procure interpretar o resultado do bloqueio por cada um deles.
Calcule a energia livre quando há a transferência de dois elétrons do NADH para o O2 (obs. O problema está resolvido no livro – procure entendê-lo!). Responda:
Quantos ATPs esta energia poderia gerar?
Este no. de ATPs é real para as condições celulares? Por que?
Explique a hipótese quimiosmótica.
O que acontece com a síntese de ATP e com o consumo de O2 em mitocôndrias isoladas, quando:
são acrescentados um substrato, ADP + Pi e um desacoplador (ex. 2,4-dinitrofenol)
somente um substrato é adicionado
somente ADP + Pi são adicionados
ADP + Pi e um substrato são adicionados
ADP + Pi, um substrato e CN_ são adicionados.
ADP + Pi, um substrato e rotenona são adicionados
ADP + Pi, um substrato e oligomicina são adicionados.
Explique o efeito de desacopladores na fosforilação oxidativa?
Qual a diferença entre fosforilação oxidativa e fosforilação a nível de substrato? Dê dois exemplos da última?
Considerando-se que a membrana mitocondrial interna é impermeável à maioria das substâncias, explique como o ADP e Pi entram na mitocôndria e como o ATP sai da mesma para o citossol.
Explique como o NADH produzido no citossol é processado na cadeia respiratória para produzir ATP, considerando-se que o mesmo não tem um transportador específico na membrana mitocondrial interna. Considere a produção de ATP por este NADH citossólico nos seguintes sistemas: i) fígado, rim e coração, ii) músculo esquelético e cérebro. Explique porque a produção de ATP é diferente em i) e ii).
Descreva as lançadeiras do glicerol-P e malato-aspartato.
Explique como o tecido adiposo marrom produz calor.
Mostre os pontos de regulação do metabolismo de glicose até a fosforilação oxidativa, indicando os inibidores e os ativadores.
Qual a causa da neuropatia hereditária de Leber? E da epilepsia mioclônica? Procure avaliar com estes e outros exemplos de seu livro a importância da integridade dos componentes da cadeia respiratória para a fisiologia do organismo. 
Via das Pentoses fosfato
Identifique no Mapa metabólico a via das pentoses mostrando onde é formado NADPH.
Cite as principais funções desta via e em que tecidos ela ocorre?
Explique qual a via oxidativa e qual a não oxidativa envolvida no metabolismo das pentoses.
Quais as principais enzimas responsáveis por “transformar” pentoses em hexoses na via não oxidativa? Quantos C são transferidos por cada uma delas?
Em um organismo em crescimento ou no desenvolvimento de um tumor, como estará a via das pentoses? O que prevalece a via oxidativa ou a não oxidativa? Por quê?
Cite possíveis consequências quando a enzima glicose 6 P-desidrogenase está defeituosa. 
O que ocorre no favismo? Explique. (pesquise – se encontra no Lehninger). 
 Metabolismo do Glicogênio; Gliconeogênese
Quais são as três reações essencialmente irreversíveis da glicólise que precisam ser substituídas por outras reações na gliconeogênese? 
Qual o papel da frutose 2,6-bisfosfato na regulação destas duas vias? 
Qual é o hormônio que estimula a degradação do glicogênio no músculo? E no fígado? 
O piruvato e o ATP são os produtos finais da glicólise.  Em células musculares em atividade mecânica o piruvato é convertido a lactato.  O lactato é transportado pelo sangue ao fígado onde é reciclado a glicose, pela gliconeogênese, a qual é transportada de volta ao músculo para produção de mais ATP. Por quê o músculo não exporta piruvato, o qual também poderia ser transformado em glicose? 
Por quê a biossíntese de glicose é tão crucial para mamíferos?Como podem tanto a glicólise quanto a gliconeogênese serem processos irreversíveis na célula? 
Compare as equações globais para a glicólise e gliconeogênese. Qual a necessidade do alto custo energético para a ocorrência da gliconeogênese? 
Qual a contribuição da oxidação dos ácidos graxos para a gliconeogênese? 
Qual a ação do glucagon nos níveis sanguíneos da glicose? 
O que impele a reação catalizada pela UDP-glicose pirofosforilase para diante? 
A glicogenina permanece imersa na partícula de glicogênio que ajudou a formar.  Como isso difere do destino da maioria das enzimas? 
Compare os mecanismos de regulação da glicogênio sintase e da glicogênio fosforilase.  Quais são os papéis do glucagon, adrenalina (epinefrina) e insulina nestes mecanismos?  Quais são controles alostéricos e quais são controles covalentes.
Oxidação de Lipídeos
Explique como é a digestão, a mobilização e o transporte de lipídios após a ingestão.
Explique como é constituído o quilomícrom (estrutura molecular) e como seus lipídeos são mobilizados.
Explique todas as etapas de mobilização dos triacilgliceróis estocados no adipócito para envio aos tecidos.
Mostre como o glicerol (o componente glicídico dos triacilgliceróis) entra na via glicolítica.
Considerando-se que o ácido graxo ao entrar no citoplasma da célula deve ser ativado e transportado para a mitocôndria, onde será oxidado, mostre como é esta ativação e o transporte para dentro da mitocôndria. Qual destas etapas é regulatória da oxidação dos ácidos graxos?
Cite quais são os três estágios implicados na oxidação dos ácidos graxos.
Considere um ácido graxo de 20 carbonos. Considere sua ativação e transporte para a mitocôndria. Calcule o rendimento final em ATPs se o mesmo for totalmente oxidado até CO2 e H2O. Compare este rendimento com o de uma molécula de glicose. Baseando-se neste resultado e em outros conhecimentos, explique porquê os lipídeos são mais eficazes como componentes armazenadores de energia, em relação aos carbohidratos.
Siga o processo da beta-oxidação em seu mapa (e no livro), verifique as enzimas envolvidas, os passos irreversíveis e onde há participação de NADH e FADH2.
Explique porquê um ácido graxo de cadeia impar pode gerar glicose? Como? Todo ele ou somente parte do mesmo? Verifique como alguns de seus carbonos (e quais) entram no CK. Que coenzima está envolvida neste processo? Que tipo de doença sua falta de absorção pode acarretar? Como isto pode ser resolvido?
Procure entender porquê o urso em hibernação sobrevive bem durante mêses utilizando sua reserva de gordura. Como ele faz para obter H2O, eliminar a uréia, sintetizar glicose e obter grandes quantidades de energia?
Qual composto interfere (regula) a oxidação dos ácidos graxos? Onde? (compartimento celular).
Mostre como são sintetizados os corpos cetônicos. Qual a função dos mesmos? Quando são produzidos em altas quantidades? O que pode ocorrer de danoso para o organismo neste caso? Como os corpos cetônicos são utilizados pelos tecidos?
Compare a produção de corpos cetônicos na urina e no sangue de diabéticos não controlados e de indivíduos normais. O que você conclui? Porque esta diferença ocorre? 
Biossíntese de Lipídeos.
Cite as principais funções dos lipídeos.
Mostre como é formado o molécula chave inicial que participa da síntese dos ácidos graxos, o malonil Co-A. Cite o co-fator que aparece nesta reação e que está envolvido nas reações de carboxilação.
A ácido graxo sintase é um complexo de sete componentes. Estude-a e verifique como ocorrem as reações envolvidas na biossíntese de ácidos graxos, desde a transferência dos grupos malonil e acetil até a formação do grupo acil de 4C. Estude como é a repetição deste processo para alongamento da cadeia. Verifique onde há participação de NADPH, saída de CO2, água.
Se o CO2 inicial que entra na formação do malonil-CoA for marcado radioativamente, onde ele aparecerá após a síntese do ácido graxo?
Calcule o gasto de ATP e NADPH e Acetil-CoA para a síntese de um ácido graxo de 18C.
O NADPH é essencial como agente redutor nas reações biossíntéticas, incluindo as de ácidos graxos. Quais as vias que garantem a produção de NADPH? Explique.
Compare os locais de síntese e de degradação dos lipídeos em células animais e de plantas superiores.
Como a célula resolveu o problema da necessidade de grandes quantidades de acetil-CoA no citossol se o mesmo é produzido principalmente na mitocôndria? Como o acetil passa para o citossol.? Explique. 
Quando a célula sintetiza ácidos graxos?
 Explique como é regulada a biossíntese de lipídeos.
Explique onde ocorrem o alongamento e a dessaturação dos ácidos graxos.
Quais são os ácidos graxos essenciais? Por que o são? 
Biossíntese do Colesterol
Estude a biossíntese do colesterol procurando localizar os principais intermediários no mapa metabólico.
Como e onde são formados os ésteres do colesterol? Qual enzima cataliza a reação?
Verifique as diferentes lipoproteínas, quais suas características.
Verifique o esquema de transporte das diferentes lipoproteínas e procure entende-lo (como é a distribuição e transporte destes complexos no sangue e tecidos).
Explique como o colesterol é absorvido pelas células.
 Explique o que ocorre na hipercolesterolemia familiar, uma doença genética.
Que tipo de tratamento pode ser utilizado para amenizar esta doença? Qual o princípio deste tratamento? Onde atuam os medicamentos utilizados?
 Como é regulada a biossíntese do colesterol? (enzimas envolvidas, hormônios, fatores reguladores, etc)
Qual o composto chave para biossíntese do colesterol e que pode dar origem a vários outros compostos (ex. vitamina E, A, K, borracha, etc)?
Quais os hormônios que podem se originar do colesterol?
Oxidação de Aminoácidos e Ciclo da uréia.
Quando ocorre a degradação oxidativa de aminoácidos nos animais?
Em termos gerais como ocorre a oxidação dos aminoácidos, em relação ao grupo amino e à cadeia carbonada?
Por que geralmente, os aminoácidos glutamato e glutamina estão presentes em altas concentrações no organismo? Que papel desempenham no metabolismo dos aminoácidos? 
Quais são os dois aminoácidos envolvidos no transporte de grupos aminos para o fígado?
Explique quais as diferentes formas de eliminação dos grupos aminos pelos animais.
Explique resumidamente, como se dá a digestão das proteínas no tubo digestivo (locais e enzimas envolvidas) e a absorção dos aminoácidos.
A que se deve a pancreatite aguda?
Qual o primeiro passo no catabolismo dos aminoácidos? Explique como se dá a transaminação e qual o grupo prostético de todas as transaminases.
Por que o diagnóstico de algumas doenças é baseado nas dosagens de alanina aminotransferase (ALT, também chamada glutamato-piruvato transaminase, GPT) e aspartato aminotranferase (AST, também chamada glutamato-oxaloacetato transaminase, GOT)? Que doenças são essas? Que outras enzimas podem também fornecer informações sobre a severidade de tais doenças?
 Como são excretados os grupos amino do glutamato? (Mostre a reação de formação da amônia, enzima envolvida e quais são os inibidores e ativadores da mesma.
 Nos tecidos, como há formação de amônia (por ex. pela degradação de nucleotídeos) e como esta é tóxica, cite qual a saída que o organismo encontrou para resolver este problema. Esquematize a reação, citando a(s) enzima(s) envolvida(s).
 Em músculo e outros tecidos que degradam aminoácidos, há também uma outra via de controle dos grupos aminos, é pelo ciclo da alanina-glicose. Explique.
Sabe-se que elevados níveis de amônia são tóxicos para o organismo. Em que bases moleculares esta toxicidade é explicada atualmente?
Estude o ciclo da uréia, siga em seu mapa metabólico, verifique como é a entrada do grupo amônio e como e onde ocorrem todas as reações até a geração de uréia. Calcule o gasto energético. Explique porque este gasto é relativo.
Verifique como os ciclos da uréia e o CK estão interligados.
O ciclo da uréia é regulado em dois níveis. Explique como isto ocorre.
Verifiqueos esquemas das vias de degradação dos diferentes aminoácidos (cadeias carbônicas), procurando entender porque alguns são glicogênicos e cetogênicos, outros só são o primeiro ou o segundo. 
Estude mais detalhadamente a via da fenilalanina (ela é glicogênica ou cetogênica, ou ambos?). Verifique no mapa. Veja que enzimas estão envolvidas nos erros metabólicos e quais são eles.
Explique o problema da fenilcetonúria e porque deve ser diagnosticada precocemente.
Quais aminoácidos têm sua degradação afetada na doença da urina de charope de bordo? Quais as consequências, se a doença não for tratada?
Integração Hormonal e Regulação do Metabolismo.
Discuta a flexibilidade do fígado em relação ao controle do metabolismo em relação à dieta ingerida.
Verifique as possíveis vias da glicose no fígado.
O mesmo para aminoácidos e lipídeos.
Discuta o metabolismo nos adipócitos.
a)Verifique quais as possibilidades de fontes de energia para o músculo quando as mesmas são utilizadas (ex. no repouso, atividade moderada, atividade intensa).
b) discuta o papel da fosfocreatina (verifique e aprenda a reconhecer sua fórmula).
Por que o músculo e o cérebro não podem exportar glicose a partir do glicogênio que estocam?
Explique o que é ciclo de Cori. Neste contexto explique também porque após uma atividade intensa há a respiração ofegante.
Metabolicamente como se diferem o músculo cardíaco do músculo esquelético?
Por que num ataque cardíaco normalmente o músculo morre rapidamente?
 Cite quais as fontes de energia utilizáveis pelo cérebro em condições normais e em períodos de jejum, ou jejum prolongado, como são as reservas de glicogênio do mesmo, o uso de oxigênio. Com que o cérebro gasta mais energia?
Explique o papel do sangue no metabolismo e como é sua composição. Verifique quais os limites críticos para a concentração sanguínea de glicose e o que acontece quando tais limites são ultrapassados.
 Explique o que acontece em nível fisiológico e metabólico quando epinefrina (ou adrenalina) e norepinefrina (ou noradrenalina) são liberados no organismo.
O mesmo para glucagon.
O mesmo para insulina.
Mostre quais mudanças ocorrem no metabolismo durante o jejum prolongado. Explique que tipo de implicações (inclusive perigo de morte) que o jejum pode acarretar e porque.
O cortisol é um hormônio que também atua no metabolismo. De modo geral, como ele age?
Há duas principais classes de diabetes mellitus. Quais são elas? Em que se diferem? 
Quais são os sintomas do diabetes?
O que vem a ser glicosúria, cetose e ceto-acidose? Em que consiste o teste de tolerância à glicose? Por que deve ser feito?
Verifique as diversas classes de hormônios do ponto de vista químico, dê exemplos, quais suas origens e seus modos de ação.
Explique como a insulina é processada.
Explique como é a integração geral do sistema hormonal no organismo humano.
Verifique quais hormônios são liberados pela hipófise (ou pituitária) anterior e posterior. 
Compare os hormônios ocitocina e vasopressina. Discuta suas similaridades e a suas funções.
Verifique como é a cascata de liberação hormonal a partir do Sistema nervoso até a atuação dos mesmos nos alvos finais. Mostre como esta liberação é regulada.
Quais os hormônios que são produzidos pelo pâncreas e por quais células?
O que preconiza a teoria lipostática?
Como são as características dos camundongos que têm o genótipo OB/OB ou ob/ob? O que acontece quando animais ob/ob recebem leptina? O que codifica o gene DB? Como são os camundongos db/db?
Onde é produzida a leptina? Onde se encontram seus receptores?
Como age a leptina? (explique em nível cerebral e no adipócito).
Explique a ação dos fatores anorexigênicos e orexigênicos (regulação).
Mostre como é o receptor da leptina no cérebro).