Estudo dirigido 10 Degradação oxidativa de carboidratos Parte II i

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Ministério da Educação
Universidade Federal Rural Da Amazônia-UFRA
Instituto Sócioambiental e dos Recursos Hídricos - ISARH
	
Disciplina Bioquímica
10o Estudo dirigido - Degradação oxidativa de carboidratos (Parte II)
Quantos estádios da respiração celular estão envolvidos no catabolismo (oxidação) de carboidratos, lipídeos e proteínas? Quais são esses estádios e quais são os principais compostos envolvidos em cada estádio?
	A respiração celular ocorre em três estágios principais:
No primeiro, moléculas combustíveis orgânicas – glicose, ácidos graxos e alguns aminoácidos – são oxidadas para produzirem fragmentos de dois carbonos, na forma do grupo acetil da acetil-coenzima A (acetil-CoA).
No segundo estágio, os grupos acetil entram no ciclo do ácido nítrico, que os oxida enzimaticamente a CO2; a energia liberada é conservada nos transportadores de elétrons reduzidos NADH e FADH2.
No terceiro estágio da respiração, estas coenzimas reduzidas são oxidadas, doando prótons (H+) e elétrons. Os elétrons são transferidos ao O2 – o aceptor final de elétrons – por meio de uma cadeia de moléculas transportadoras de elétrons, conhecida como cadeia respiratória.
Apresente as estruturas químicas envolvidas na descarboxilação oxidativa do piruvato a acetil-CoA e CO2. Quais são as enzimas envolvidas e qual é o nome do complexo formado por essas enzimas? Qual é a função de cada enzima?
	
	O piruvato, derivado da glicose e de outros açúcares pela glicólise, é oxidado a acetil-CoA e CO2 pelo complexo da piruvato-desidrogenase (PDH), um grupo de enzimas localizado nas mitocôndrias das células eucarióticas e no citosol das bactérias. O complexo da PDH contém três enzimas – piruvato-desidrogenase (E1), di-hidrolipoil-transacetilase (E2) e di-hidrolipoil-desidrogenase (E3) – cada uma presente em múltiplas cópias. E1 catalisa a primeira descarboxilação do piruvato, produzindo hidroxietil-TPP, e então a oxidação do grupo hidroxietil a um grupo acetil. E2 catalisa a transferência de grupo acetil para a coenzima A, formando acetil-CoA. E3 catalisa a regeneração da forma dissulfeto (oxidada) do lipoato; os elétrons passam primeiramente ao FAD, e então ao NAD+.
O que é o ciclo de Krebs? Onde ele ocorre? Qual é a importância desse ciclo?
	O ciclo do ácido nítrico (ciclo de Krebs) é uma via catabólica central e praticamente universal por meio da qual os compostos derivados da degradação de carboidratos, gorduras e proteínas são oxidados a CO2, com a maior parte da energia da oxidação temporariamente armazenada nos transportadores de elétrons FADH2 e NADH. Durante o metabolismo aeróbio, esses elétrons são transferidos ao O2,e a energia do fluxo de elétrons é capturada na forma de ATP.
Apresente a estrutura química dos compostos formados no ciclo de Krebs. Quais são as enzimas envolvidas? Observe as estruturas e descreva qual é a modificação feita por cada enzima.
Apresente novamente a estrutura química dos compostos formados no ciclo de Krebs, indicando as enzimas envolvidas. Indique no ciclo os pontos de regulação que existem no ciclo de Krebs. Quais são as enzimas envolvidas na regulação? Quais são os compostos que inibem ou ativam essas enzimas?
	A velocidade global do ciclo do ácido nítrico é controlada pela taxa de conversão do piruvato a acetil-CoA e pelo fluxo pelas enzimas citrato-sintase, isocitrato-desidrogenase e α-cetoglutarato-desidrogenase. Esses fluxos são determinados pelas concentrações dos substratos e dos produtos: os produtos finais ATP e NADH são inibidores, e os substratos NAD+ e ADP são estimuladores.
Qual é o balanço de uma volta do ciclo de Krebs?
	Para cada acetil-CoA oxidada pelo ciclo de Krebs, o ganho de energia consiste em três moléculas de NADH, uma de FADH2 e um nucleosídeo trifosfatado (ATP ou GTP).
Qual é o rendimento energético da oxidação da glicose via glicólise, conversão do piruvato a acetil-CoA, ciclo do ácido cítrico e fosforilação oxidativa? Apresente as reações envolvidas no consumo ou produção de ATP e coenzimas (NADH e FADH2). Quantas moléculas de ATP são formadas a partir de NADH e FADH2?
	
Os vertebrados podem converter os ácidos graxos ou seus derivados (acetatos) em carboidratos? Explique.
	Os vertebrados não conseguem converter ácidos graxos, ou o acetato derivado deles, a carboidratos. As conversões de fosfoenolpiruvato a piruvato e de piruvato a acetil-CoA de tão exergônicas são essencialmente irreversíveis. Se uma célula não consegue converter acetato a fosfoenolpiruvato, o acetato não pode ser material de partida para a via gliconeogênica, que leva de fosfoenolpiruvato a glicose. Sem essa capacidade, portanto, uma célula ou organismo é incapaz de converter combustíveis ou metabólitos que são degradados a acetato (ácidos graxos e certos aminoácidos) em carboidratos.
Por que plantas, alguns invertebrados e microrganismos conseguem converter os ácidos graxos ou seus derivados (acetatos) em carboidratos? Explique.
	Em plantas, certos invertebrados e alguns microrganismos, o acetato pode ser tanto um combustível rico em energia como uma fonte de fosfoenolpiruvato para a síntese de carboidratos. Nesses organismos, as enzimas do ciclo do glioxilato catalisam a conversão líquida de acetato a succinato ou outros	intermediários de quatro carbonos do ciclo do ácido cítrico.
O que é o ciclo de glioxilato? Onde ele ocorre? Qual é a importância desse ciclo?
	O ciclo do glioxilato converte o acetato a succinato ou outros intermediários de quatro carbonos do ciclo do ácido cítrico. Em plantas, as enzimas do ciclo do glioxilato estão sequestradas em organelas delimitadas por membrana chamadas de glioxissomos, os quais são peroxissomos especializados.
Apresente a estrutura química dos compostos formados no ciclo do glioxilato. Quais são as enzimas envolvidas? Observe as estruturas e descreva qual é a modificação feita por cada enzima.
Apresente os intermediários e as enzimas presentes no ciclo do ácido citrico e no ciclo do glioxilato. Quais são os intermediários e as enzimas que estão presentes somente no ciclo do glioxilato?
Quais são as relações entre o ciclo do glioxilato e o ciclo do ácido cítrico?
	As reações do ciclo do glioxilato (nos glioxissomos) acontecem simultaneamente, entrelaçando-se com as reações do ciclo do ácido cítrico (nas mitocôndrias), conforme os intermediários passam por estes compartimentos. A oxidação do succinato a oxaloacetato é catalisada pelas enzimas do ciclo do ácido cítrico.
Explique como ocorre a regulação coordenada entre o ciclo do glioxilato e o ciclo do ácido cítrico.
	A regulação da atividade da isocitrato-desidrogenase determina a participação alternada do isocitrato entre os ciclos do glioxilato e do ácido cítrico. Quando a enzima está inativada por fosforilação (por uma proteína-cinase específica), o isocitrato é direcionado para reações biossintéticas, via ciclo do glioxilato. Quando a enzima é ativada por desfosforilação (por uma fosfatase específica), o isocitrato entra no ciclo do ácido cítrico e ATP é produzido.
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Prof. Reginaldo Alves Festucci Buselli
Universidade Federal Rural da Amazônia (UFRA)
Instituto Sócioambiental e dos Recursos Hídricos (ISARH)
Centro de Tecnologia Agropecuária (CTA)
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