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Monitoria de Bioquímica Integração de todo o metabolismo GABARITO Questão 1 Francisca Júlia está em repouso e de repente sente fome. Isso é um sinal de baixa energia e que ela precisa se alimentar. No corpo dela, várias reações começam a acontecer para manter o fornecimento de energia para as células. Diante disso, pergunta-se: a) Qual é o hormônio metabólico predominante durante esse período de jejum? GLUCAGON b) O hormônio respondido por você no item anterior causa uma série de reações bioquímicas. A primeira delas é sobre a energia armazenada no corpo. Sabendo disso, agora você irá responder a três subitens. I) Qual é a PRIMEIRA fonte de energia a ter sua utilização estimulada por esse hormônio? GLICOSE (GLICOGÊNIO) II) Quais são os órgãos onde tais reservas estão armazenadas? MÚSCULOS E FÍGADO III) Esse hormônio agirá em uma via de sinalização intracelular capaz de aumentar a quantidade de determinado segundo mensageiro. Esse aumento terá dois efeitos: agirá no músculo e no fígado, sobre duas enzimas responsáveis pelo metabolismo do glicogênio. Prossiga da seguinte maneira: comece identificando a via de sinalização citada e o segundo mensageiro produzido; e termine explicando como ocorrerá a regulação alostérica nessas duas enzimas. VIA: ADENILIL CICLASE (VIA DA PKA) SEGUNDO MENSAGEIRO: AMPc REGULAÇÃO ALOSTÉRICA: ATIVAÇÃO DA GLICOGÊNIO FOSFORILASE (FOSFORILASE QUINASE)/INIBIÇÃO DA GLICOGÊNIO SINTASE (GSK3) c) Até aqui estamos vendo um processo que terá como objetivo final o aumento dos níveis glicêmicos do organismo. Isso tem uma justificativa importante: continuar o fornecimento de glicose para os tecidos glicose-dependentes. Diante disso, responda: Qual é o principal tecido glicose-dependente? TECIDO NERVOSO d) Visto que essas primeiras reservas de energia podem ser rapidamente consumidas, o hormônio predominante sobre o metabolismo nesse momento – e respondido por você anteriormente – irá atuar também em um outro tipo de tecido dentro do qual se armazenam elementos bem mais energéticos que o anterior que se esgotou. Você irá responder sistematicamente a mais três subitens. I) Qual é esse SEGUNDO combustível a ser utilizado e qual é esse tecido onde ele está reservado? ÁCIDOS GRAXOS TECIDO ADIPOSO II) Qual é o nome dado ao processo que degrada as RESERVAS desse tecido? LIPÓLISE III) Analisando de perto, para iniciar a degradação em contexto, o hormônio atuante sobre o metabolismo (e respondido por você no item A) irá atuar sobre um outro hormônio, responsável pelo início da degradação das reservas energéticas do tecido estudado. Como se chama esse hormônio ativador do catabolismo desse tecido? LIPASE HORMÔNIO SENSÍVEL (LHS) e) Agora vamos analisar o fígado: nele, o hormônio identificado no item A deflagrará uma série de outras reações bioquímicas que visam continuar o fornecimento de glicose para tecidos glicose-dependentes. Diante disso, responda: como se chama o processo de formação de nova glicose, onde ele ocorre, como acontece o transporte da glicose do fígado para a corrente sanguínea e quais são os três precursores básicos para o início dessa cascata bioquímica. NOME: GLICONEOGÊNESE LOCAL: FÍGADO TRANSPORTE: 1.GLICOSE 6-P PASSA PELO TRANSPORTADOR T1 (CITOSOL PARA RETICULO ENDOPLASMÁTICO). 2.GLICOSE 6- FOSFATASE DEGRADA GLICOSE 6P EM GLICOSE. 3.GLICOSE PASSA PELO TRANSPORTADOR T2 PARA O CITOSOL E DO CITOSOL PARA O SANGUE. PRECURSORES: AMINOÁCIDO (ALANINA), LACTATO E GLICEROL. f) Como foi devidamente respondido por você no item D, o combustível mais energético o qual foi degradado será liberado na corrente sanguínea e, quando chega no tecido hepático, possui uma função importante: ser metabolizado para formar um produto essencial para um outro processo de fornecimento de energia, a cetogênese. É necessário ter em mente que o processo de formação de glicose diminui ao longo das horas de jejum; quanto mais tempo se passa, mais começará o estímulo para a via da cetogênese hepática. Tendo esse contexto em mente, responda aos subitens. I) Como chama o processo de transformação desse combustível? BETA-OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS II) Quais são os produtos formados e sua destinação, caso essas moléculas tenham número par de carbonos? PRODUTOS: ACETIL-CoA e ACIL-CoA DESTINAÇÃO: ACETIL-CoA PARA CICLO DE KREBS E ACIL-CoA PARA BETA-OXIDAÇÃO. III) Quais os produtos formados e sua destinação, caso essas moléculas tenham número ímpar de carbonos? PRODUTOS: PROPINIL-CoA e ACIL-CoA DESTINAÇÃO: PROPINIL -> SUCCINIL PARA CICLO DE KREBS E ACIL-CoA PARA BETA- OXIDAÇÃO g) Na degradação das reservas citadas no item D, seus produtos são liberados na corrente sanguínea e são consumidos por outro grande tecido, além do hepático. Escreva o nome desse tecido, o processo através do qual ele obtém a molécula da qual necessita para manter seu metabolismo energético e o nome dessa molécula. TECIDO: MUSCULAR PROCESSO: BETA-OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS MOLÉCULA: ACETIL-CoA h) Francisca, cujo apelido é Chiquinha, ficou todo esse tempo sem comer e quase teve uma inanição porque estava vidrada no Netflix depois de três semanas exaustivas de provas. Caso não comesse, seu organismo continuaria a cetogênese e algumas transformações poderiam ocorrer em seu organismo. Elabore o raciocínio respondendo aos quatro subitens. I) Quais são os produtos produzidos pela cetogênese? ACETOACETATO D-BETA-HIDROXIBUTIRATO ACETONA II) Qual a afinidade desses produtos nos diversos tecidos? ACETOACETATO: MÚSCULO CARDÍACO E CÓRTEX RENAL D-BETA HIDROXIBUTIRATO: CÉREBRO III) Um forte “bafo” emanava da boca da Chiquinha. Elucide essa questão, explicando qual dos compostos contribui, principalmente, para tal fenômeno. ACETONA (GRANDE VOLATILIDADE) IV) Hipoteticamente, se Francisca fosse diabética tipo I, poderia alcançar um estado de não compensação. Ela apresentaria, então, forte hálito cetônico, urina com odor doce ou frutado característico, além de alterações no pH sanguíneo perigosas para o funcionamento vital. Discorra sobre tais alteração sobre o pH e o tipo de distúrbio ácido-básico ocasionado. DISTÚRBIO: ACIDOSE METABÓLICA ALTERAÇÕES: RESPIRAÇÃO DE KUSSMAUL (ALTERAÇÕES NO CENTRO RESPIRATÓRIO) ARRITMIAS CARDÍACAS ALTERAÇÕES DE GASOMETRIA ARTERIAL (BAIXA PCO2, BAIXO Ph E BAIXO HCO3) HIPERPOTASSEMIA HIPOCALCEMIA Questão 2 Aproveitando o final da temporada, Chica Júlia foi até na cozinha e resolveu comer macarrão com carne moída e bacon. Depois, tomou três copos de suco de laranja. Em seu aparelho digestivo, os nutrientes começaram a ser degradados. A digestão dos carboidratos do macarrão e do suco de frutas, como você sabe, inicia-se na boca com a ação da amilase salivar, porém não é eficiente devido à rápida deglutição e é terminada no duodeno sob ação da amilase pancreática, alfa-dextrinase, maltase, sacarase e lactase. As proteínas da carne moída começam a ser quebradas em oligopeptídeos maiores sob ação da pepsina. No pâncreas ocorrerá a quebra em oligopeptídeos menores, dipeptídeos e tripeptídeos, sob ação da tripsina, quimiotripsina e carbóxipeptidase. O bacon tem sua parte proteica digerida e separada das gorduras, as quais começam a sofrer processo de emulsificação sob ação da lipase gástrica, ácidos biliares e lipase pancreática. Esse turbilhão de reações enzimáticas dispara o gatilho para a secreção de um hormônio essencial para alteração do metabolismo em favor da metabolização desses nutrientes. Nesse contexto, responda aos itens propostos. a) Qual hormônio metabólico passa a ser secretado no sangue a partir dessemomento, opondo-se aos efeitos do hormônio metabólico em atividade anteriormente? Qual órgão o secreta? INSULINA PÂNCREAS (CÉLULAS BETA DAS ILHOTAS DE LANGERHANS) b) Esse hormônio, elucidado por você no item A, possui uma ampla gama de efeitos que visam preparar a maquinaria metabólica das células para armazenamento de energia, síntese de aminoácidos, ácidos graxos e utilização da glicose como molécula energética primária do metabolismo. Para isso, tal hormônio liga-se a um receptor e ativa uma via de transdução de sinal. Qual é esse receptor e como se chama essa via? RECEPTOR DE INSULINA VIA DA TIROSNA QUINASE c) A via de sinalização abordada por você no item anterior desencadeia inúmeros estímulos dentro da célula. Iremos destrinchar um por um e você os responderá nos itens seguintes. Primeiramente, esse hormônio atinge um substrato-alvo que irá formar um segundo-mensageiro responsável pela expressão de canais que transportam a glicose do sangue para o interior das células que necessitam do hormônio respondido por você no item A. Qual é esse segundo mensageiro e qual canal transportador ele irá expressar nas superfícies da célula do tecido adiposo, muscular esquelético e cardíaco? PIP3 CANAIS GLUT4 d) O substrato-alvo não para por aí: se ele vai estimular a absorção de glicose, é necessário preparar o metabolismo energético para degradá-la. Tendo isso em vista, são desencadeados sinais mitogênicos e enzimas-alvo são fosforiladas para iniciar a via de “queima” da glicose e transformação em energia. Sabendo disso, responda aos subitens: I) Transdução de sinais mitogênicos e enzimas-alvo que agem no NÚCLEO tendem a aumentar a transcrição de DNA para produzir uma enzima essencial para a fosforilação da glicose e direcionamento dela para produção de energia ou armazenamento sob a forma de glicogênio. Escreva o nome dessa enzima. GLICOQUINASE II) Outras enzimas-alvo serão reguladas via sítio alostérico para inverter e manter as cascatas bioquímicas. Se antes as enzimas trabalhavam para formar glicose, agora elas devem queimar a glicose. Um dos pontos chaves dessa regulação é sobre as enzimas fosfo-frutoquinase I (PFK I) e frutose I- fosfatase. Qual dessas duas terá regulação alostérica positiva, deslocando as reações no sentido de degradar a glicose? Também identifique o fator regulador positivo do sítio alostérico, sabendo que é um metabólito proveniente da própria via de degradação da glicose, no sentido de estimular a glicólise enquanto esse fator estiver em altas concentrações. FOSFO-FRUTOQUINASE I (PFK I) FRUTOSE 1-6 BIFOSFATO (FRUTOSE 1-6 BP) III) O hormônio respondido por você no item A atua na regulação alostérica da enzima bifuncional, presente em células hepáticas que mantêm a glicemia no sangue, adquirindo um caráter catalítico específico (quinase ou fosfatase). Qual atividade a enzima bifuncional passará a assumir sob a ação desse hormônio? Em quais intermediários da via glicolítica ela agirá? ATIVIDADE DE QUINASE FRUTOSE 2-6 BIFOSFATO E FRUTOSE 6-FOSFATO e) O hormônio em questão também promoverá a regulação da enzima-chave para o processo de formação do glicogênio. Ela controla essa enzima por meio da inibição da enzima que a fosforila triplamente e ela também estimula a fosfatação das enzimas fosforiladas, ativando-as. Identifique a enzima-chave, a enzima quinase que a fosforila e a enzima fosfatase. GLICOGÊNIO SINTASE GSK3 (GLICOGÊNIO SINTASE QUINASE 3) FOSFOPROTEÍNA FOSFATASE I f) A absorção da glicose acontece por meio de canais transmembrana que facilitam a difusão dessas moléculas orgânicas para o meio intracelular. Porém, o fígado é um dos tecidos que não precisam da atuação do hormônio respondido por você no item A para absorver glicose. Explique por quê. PRESENÇA DE CANAIS GLUT2 INSULINA INDEPENDENTES Questão 3 “ (...). As proteínas da carne moída começam a ser quebradas em oligopeptídeos maiores sob ação da pepsina. No pâncreas ocorrerá a quebra em oligopeptídeos menores, dipeptídeos e tripeptídeos, sob ação da tripsina, quimiotripsina e carbóxipeptidase”. A absorção dos aminoácidos e o aumento de suas concentrações na corrente sanguínea inicia sua absorção pelas células, aumentada pela ação da insulina nos tecidos insulinodependentes, utilização para síntese proteica e regulação do turn-over de proteínas. Em uma situação onde o balanço de nitrogênio é muito positivo e ocorre excesso de aminoácidos, inicia-se um ciclo de reações capazes de destiná-los por todo o metabolismo. Diante disso, responda: a) A degradação de aminoácidos faz parte de um ciclo fisiológico e um dos componentes principais do turn-over proteico. Se a degradação não é balanceada por síntese, ocorre balanço negativo. Caso haja mais síntese do que degradação, ou excesso de aminoácidos, o balanço torna-se positivo. Tendo em vista isso, responda: I) Francisca ingeriu uma quantidade de aminoácidos que excede sua necessidade dietética. Como está a atividade do Ciclo da Ureia nesse período de excesso? Qual a rota predominante no metabolismo dos aminoácidos nesse mesmo período? ATIVIDADE AUMENTADA TRANSAMINAÇÃO DE AMINOÁCIDOS II) Se Francisca prosseguisse com o Netflix e continuasse alimentando-se mal, adquiriria um estado de desnutrição. Como estaria a atividade do Ciclo da Ureia nesse momento? ATIVIDADE AUMENTADA III) Se ela realmente ficasse desnutrida ou em estado hipocalórico, aconteceria aumento das concentrações de ADP no organismo. Qual é a relação do ADP com a enzima glutamato desidrogenase? REGULADOR ALOSTÉRICO POSITIVO b) A amônia é um produto tóxico para o organismo, principalmente para o cérebro, pois podem ocorrer depleção de intermediários do Ciclo de Krebs e, pior que isso, depleção de alguns neurotransmissores. Seu acúmulo também pode ocasionar aumento da glutamina intracelular, ocasionando aumento de osmolaridade e turgidez de astrócitos. Esse edema astrocitário está associado à encefalopatia hepática, uma condição de difícil controle. Qual a sustância responsável pelo transporte da amônia dos tecidos extra-hepáticos para o fígado? E qual enzima é responsável pela síntese da substância capaz de transportar essa amônia? GLUTAMINA GLUTAMINA SINTETASE c) Francisca Júlia teve recentemente em seu exame algumas alterações em relação a vitaminas do complexo B, sendo relatada deficiência de algumas enzimas desse complexo, inclusive de uma que reflete nas reações catalisadas pelas transaminases. Escreva o nome da vitamina e qual relação importante ela possui com as transaminases. VITAMINA B6 ATUAÇÃO COMO COENZIMA d) O metabolismo dos aminoácidos tem como consequência final a produção de ureia (NH2)2CO. Tendo em vista isso, identifique qual substância desse ciclo origina os dois átomos de nitrogênio e qual origina o átomo de carbono. BICARBONATO ORIGINA O ÁTOMO DE CARBONO AMÔNIA ORIGINA UM ÁTOMO DE NITROGÊNIO ASPARTATO ORIGINA UM ÁTOMO DE NITROGÊNIO e) Qual composto produzido pelo Ciclo da Ureia pode ser destinado ao Ciclo de Krebs? E qual o saldo energético do Ciclo da Ureia? COMPOSTO: FUMARATO SALDO ENERGÉTICO: DÉBITO DE 4ATPS f) Levando em conta que a mãe de Francisca, a dona Eleneide, nasceu diagnosticada com diabetes mellitus tipo I, responda qual seria o direcionamento do metabolismo dos aminoácidos caso ela estivesse descompensada (ausência de insulina). GLICONEOGÊNESE Questão 5 “O bacon tem sua parte proteica digerida e separada das gorduras, as quais começam a sofrer processo de emulsificação sob ação da lipase gástrica, ácidos biliares e lipase pancreática”. Momentos pós-prandiais desencadeiam regulaçõesentre os principais hormônios metabólicos e também entre seus processos. Acontecerá gliconeogênese? Ou gliceroneogênese? Como procederá os controles da cetogênese e da glicólise? A resposta de tudo isso se dá pela regulação alostérica das enzimas envolvidas nessas rotas metabólicas. Vendo esse contexto, responda os itens propostos: a) Momento pós-prandial ocasiona no acúmulo de glicose. Após um certo tempo, aumenta-se as concentrações de ATP, NADH+, FADH2 e por fim de citrato. Como estará a velocidade do Ciclo de Krebs? Qual a relação entre o citrato e o Ciclo de Krebs? Qual rota metabólica o citrato irá estimular? VELOCIDADE DIMINUÍDA MAIOR CONCENTRAÇÃO DE CITRATO DIMINUI VIA GLICOLÍTICA SÍNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS b) O excesso de moléculas energéticas precisa ser estocado pelo organismo. Uma maneira de promover esse armazenamento é começar sintetizando ácidos graxos. Qual a molécula precursora dessa rota? Em qual compartimento celular ocorre esse processo? ACETIL-CoA CITOPLASMA c) As enzimas Citrato liase e piruvato desidrogenase produzem acetil-CoA, a partir de citrato e piruvato, respectivamente. A atividade destas enzimas é modulada pelos hotrmônios glucagon e insulina. A partir disso, responda: I) Quais são os efeitos dos hormônios insulina e glucagon na atividade da enzima aceteil-CoA carboxilase e na biossíntese de ácidos graxos? INSULINA ESTIMULA ACETIL-COA CARBOXILASE E A BIOSSÍNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS GLUCAGON INIBE ACETIL-COA CARBOXILASE E A BIOSSÍNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS II) Como se comporta a biossíntese de ácidos graxos num caso grave de Diabetes Mellittus? BIOSSÍNTESE INTERROMPIDA Questão 6 Francisca Júlia ficou muito tempo assistindo o seriado Breaking Bad e esqueceu de usar repelentes, inseticidas e de colocar a tela de proteção nas janelas. Com isso, ficou toda picada por pernilongos. Sua região é endêmica para malária e possui alta população do mosquito da espécie Anopheles darlingi. Após 25 dias, foi admitida no hospital com sinais de gripe e ataques paroxísticos. O Dr. Hanz Chucrute pensou se tratar de uma suspeita de malária. A doença foi confirmada pelo achado do parasita em sangue colhido no pico de um dos surtos febris. Foi medicada com primaquina (um antimalárico). Três dias após o início do tratamento, o paciente notou que a urina tornou-se escura, e que seus olhos estavam amarelos. Ele queixava-se de fraqueza e dores abdominais. Imediatamente foram realizados os exames laboratoriais. O Dr. Chucrute decidiu continuar o tratamento e após cinco dias foi observado uma melhora do quadro clínico geral. Dez dias após o primeiro exame o quadro hematológico foi reavaliado e apresentou melhora dos parâmetros. Diante desse cenário, responda: a) Qual o provável diagnóstico do quadro secundário à malária? O que teria provocado tal condição? ANEMIA HEMOLÍTICA ESTRESSE OXIDATIVO CAUSADO PELA PRIMAQUINA ESTRESSE OXIDATIVO CAUSADO PELO PLASMÓDIO ESTRESSE OXIDATIVO CAUSADO PELO SISTEMA IMUNOLÓGICO b) Qual a justificativa para a melhora do quadro? REDUÇÃO DA PARASITEMIA c) Francisca Júlia fez uso de paracetamol em grande dosagem. Sabe-se que ela faz uso de primaquina. Com isso, voltou ao PS do Hospital com sintomas parecidos com o ocorrido anteriormente: fraqueza, dores abdominais e urina escura. Diante disso, discorra: I) Explique por que o uso de paracetamol acarretou nessa condição. ESTRESSE OXIDATIVO POR HEPATOTOXICIDADE II) Explique a relação de paracetamol, primaquina e a infecção malárica no aumento do estresse oxidativo. TODOS CONTRIBUEM DE ALGUMA FORMA PARA EXACERBAR O ESTRESSE OXIDATIVO: PARACETAMOL SOBRECARREGA A GLUTATIONA E CAUSA SEU ESGOTAMENTO, ACUMULANDO SEU METABÓLITO ALTAMENTE OXIDANTE; A PRIMAQUINA AUMENTA RADICAIS DE OXIGÊNIO (H2O2) E A INFECCÇÃO MALÁRICA AUMENTA PRODUÇÃO DE OXIDANTES TANTO POR CAUSA DO PARASITA COMO PELO ATAQUE DO SISTEMA IMUNE.
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