Química e Metabolismo de Glicídios

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Estudo Dirigido - Química e Metabolismo de Glicídios
 
Andréia Engel Bom e Elea Paz Dalla Porta.
 
 
1. Definir: ose, derivado de ose, diolosídio (dissacarídeo), oligolosídio
(oligossacarídeo), poliolosídio (polissacarídeo), homo e
heteropolissacarídio, heterosídio. Exemplifique.
Oses são aldeídos ou cetonas que possuem duas ou mais hidroxilas. São os
glicídios mais simples (mono ou dissacarídeos) e apresentam fórmula C
n
H
2n
O
n
. As
menores oses são chamadas trioses (n=3). Ex: gliceraldeído, diidroxiacetona, .
Derivados de ose são conversões de açúcares simples a compostos químicos.
Muitos deles são componentes metabólicos e estruturais dos seres vivos. Ex:
aminoaçúcares, desoxiaçúcares e ácidos urônicos.
Dissacarídeo é a união de dois monossacarídeos por ligação glicosídica. Ex:
sacarose, lactose, maltose.
Oligossacarídeos são polímeros formados por 3 a 10 unidades de monossacarídeos.
Muitas vezes são encontrados ligados a polipeptídeos e a glicopeptídeos. São divididos
em duas classes: N-ligados e O-ligados.
Polissacarídeos são açúcares complexos formados por mais de 10 moléculas de
monossacarídeos. Ex: celulose, amido, glicogênio, quitina, glicosaminoglicanos,
peptideoglicanos.
Homopolissacarídeo é um polímero que consiste em apenas um tipo de
monossacarídeo. Ex: celulose, amido, glicogênio, quitina.
Heteropolissacarídeo é um polímero que consiste em mais de um tipo de
monossacarídeo. Ex: glicosaminoglicanos, peptideoglicanos.
Heterosídeos são açúcares hidrolisáveis que contêm uma porção não-glicídica (dita
aglicona ou genina). Ex: proteoglicanos, glicoproteínas e glicolipídeos.
 
2. Classificar uma ose através dos seus grupos funcionais.
As oses podem ser classificadas como aldoses (quando o grupo funcional for um
aldeído –CHO) ou como cetoses (quando o grupo funcional for uma cetona –CO–).
 
3. Classificar uma ose através do número de carbonos presentes na molécula.
As oses podem ser classificadas como trioses (3 carbonos), tetroses (4 carbonos),
pentoses (5 carbonos), hexoses (6 carbonos), heptoses (7 carbonos) ou nonoses (9
carbonos).
 
4. Identificar se uma ose pertence à série D ou L através de sua estrutura
acíclica. (não confundir com isomeria óptica).
Nas estruturas acíclicas, os prefixos D e L referem-se à configuração do carbono
quiral mais distante do átomo de carbono da carbonila. Dessa maneira, quando o
grupo hidroxila do carbono mais distante estiver para a direita na fórmula de projeção,
denomina-se D-açúcar. Já quando estiver projetado para a esquerda, denomina-se L-
açúcar.
 
5. Identificar se uma ose é um isômero alfa ou beta através de sua estrutura
cíclica.
Quando um monossacarídeo cicliza-se, seu carbono anomérico (carbono da
carbonila) torna-se um centro quiral que pode assumir duas configurações: alfa e beta.
O par de estereoisômeros que se diferem em configuração no carbono anomérico é
chamado de anômero. No anômero alfa, o OH substituinte do carbono anomérico está
do lado oposto do anel do açúcar a partir do grupo CH2OH no centro quiral,
designando configuração D ou L (C5 nas hexoses). A outra forma é conhecida como
anômero beta. Esses dois anômeros da D-glicose apresentam poucas diferenças em
suas propriedades físicas e químicas e incluem diferentes rotações óticas. Também se
interconvertem em soluções aquosas, sendo assim, a D-glicose em equilíbrio é uma
mistura dos dois anômeros, com maior proporção da forma beta.
 
6. Enumerar os epímeros da glicose no carbono 2 e no carbono 4.
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Epímeros são diastereoisômeros que diferem apenas na configuração de um
carbono. A D-glicose e a D-manose são epímeros do carbono 2, já a D-glicose e a D-
galactose são epímeros do carbono 4.
 
7. Escrever as estruturas acíclicas e cíclicas das seguintes oses: glicose,
galactose, manose, frutose e ribose.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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8. Identifique o tipo de ligações osídicas existentes nos seguintes compostos:
lactose, maltose, sacarose, amido (amilose e amilopectina), glicogênio.
 
AÇÚCAR TIPO DE LIGAÇÃO OBSERVAÇÃO
Lactose galactose-beta (1 ->4)-glicose 
Maltose glicose-alfa (1 -> 4)-glicose 
Sacarose glicose-alfa (1 -> beta2)-frutose 
Amido * amilose: alfa (1 -> 4)
* amilopectina: ramificações que iniciam
nas ligações alfa (1 -> 6) ao longo de uma
cadeia alfa (1 -> 4), a cada intervalo de 24
ou 30 resíduos de glicose.
 
Glicogênio cadeia de ligações alfa (1 -> 4) com
ligações alfa (1 -> 6) nos pontos de
ramificação.
A única diferença entre
glicogênio e amilopectina é
que o glicogênio é muito
mais ramificado,
apresentando intervalo de
ligações alfa (1 -> 6) a cada
10 resíduos de glicose.
 
9. Explique porque uma mistura equimolecular de D-glicose e D-frutose
formada pela hidrólise da sacarose é chamada de açúcar invertido pelas
pessoas que trabalham na indústria de alimentos? Qual, então, o outro
nome da enzima sacarase?
A hidrólise da sacarose dá origem a dois açúcares, a glicose e a frutose. Quando
essa reação acontece na presença de um ácido, surge uma espécie de xarope. A
molécula de sacarose é opticamente ativa; originalmente dextrógira, desvia o plano da
luz polarizada para a direita. Após o procedimento de hidrólise, entretanto, passa a
desviar o plano da luz polarizada para a esquerda (tornando-se uma molécula
levógira), daí o nome de açúcar invertido. A enzima sacarase, responsável pela catálise
da reação hidrolítica, pode também ser chamada de invertase ou ainda de beta-
frutofuranosidase.
 
10. Por que a sacarose não reage com o reagente de Fehling? Justifique.
A sacarose não reage com o teste de Fehling porque o carbono anômero está
envolvido na ligação da glicose com a frutose, ou seja, não está livre para reagir com o
cobre.
 
11. Enumerar as principais fontes alimentares de glicídios para o homem.
As principais fontes são o amido e o glicogênio, além da celulose, que não é
absorvida pelos animais. Ingerimos esses compostos na forma de pães, massas,
grãos, doces, entre outros.
 
12. Descrever a digestão salivar, pancreática e intestinal dos glicídios.
A digestão dos glicídios inicia na boca e termina no intestino. O processo inicia com
a ingestão de di e polissacarídeos que, para serem absorvidos pelo organismo,
precisam ser quebrados em oses simples. Os di e polissacarídeos ingeríveis são o
amido, a lactose, a sacarose, a celulose (fibras) e o glicogênio. A digestão do amido e
do glicogênio inicia na boca, durante a mastigação, por meio da liberação de amilase
pelas glândulas salivares. Muitas ligações glicosídicas alfa (1 -> 4) desses dois
compostos são hidrolisadas pela amilase produzindo maltose, glicose e
oligossacarídeos. A digestão dos açúcares é terminada então no intestino delgado,
onde sofre a ação da amilase pancreática, que é sintetizada e liberada na papila maior
do duodeno pelo ducto pancreático. É no duodeno que ocorre a maior parte da
digestão dos glicídios, pois ele recebe do pâncreas um fluido com HCO3-, responsável
por neutralizar o pH estomacal, e enzimas digestivas que reagem com os açúcares
produzindo maltose, maltotriose e oligossacarídeos com ligações alfa (1 -> 6).
 
13. Discuta a absorção das principais oses no intestino humano.
As oses são absorvidas, principalmente, na porção duodenal do intestino delgado.
A celulose não consegue ser digerida, porque não existem enzimas capazes de
hidrolisar as ligações beta (1 -> 4) da celulose. Os dissacarídeos são hidrolisados pelas
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enzimas localizadas no bordo externo das células epiteliais que revestem o intestino
delgado. A sacarose da cana-de-açúcar é hidrolisada a D-glicose e D-frutose pela
sacarase; a lactose é hidrolisada a D-glicose e D-galactose pela lactase; e a maltose é
hidrolisada pela maltase, produzindo dois d-glicose. Nas células epiteliais que
revestem o intestino delgado, a D-frutose, a D-galactose e a D-manose são
convertidas em parte em D-glicose. A mistura resultante de hexoses simples é
absorvida nas células epiteliais que revestem o intestino delgado e levadas através do
sangue para o fígado.
 
14. Quais são os monômeros que compõem o amido e o glicogênio? Quais são
os tipos de ligações e qual a diferença entre ambos?
O monômero do amido e do glicogênio é o anômero alfa da glicose. O amido
apresenta duas formas: a amilose, que apresenta apenas ligações alfa (1 -> 4), e a
amilopectina, que apresenta ramificações nas ligações alfa (1 -> 6) em uma cadeia de
ligações alfa (1 -> 4). A diferença entre o glicogênio e o amido é que o glicogênio é
muito mais ramificado, apresentando intervalo de ligações alfa (1 -> 6) a cada 10
resíduos de glicose, enquanto o amido apresenta ramificações a cada 24 ou 30
resíduos.
 
16. Tanto a celulose como a alfa-amilose são formadas por resíduos de D-
glicose unidos por ligações (1®4). Apesar destas semelhanças uma
pessoa que se alimenta principalmente de alfa-amilose ganha peso,
enquanto que uma pessoa com dieta predominante de celulose passará
fome. Justifique.
A pessoa que se alimenta de alfa-amilose ganha peso porque o organismo de todos
os animais contém enzimas que hidrolisam o amido (alfa-amilase e beta-amilase).
Assim, ele é absorvido, fazendo com que se ganhe peso. A alfa-amilase ataca as
ligações alfa (1 -> 4), produzindo glicose e maltose. Já a beta-amilase cliva a partir do
final não-redutor do polímero, produzindo maltose.
A pessoa com dieta predominante de celulose passa fome, pois a celulose é um
homopolissacarídeo linear de beta-D-glicose. Ele possui todos os resíduos unidos por
ligações glicosídicas beta (1 -> 4) e os animais não possuem celulases, enzimas que
hidrolisam celulose em glicose. Essas enzimas atacam as ligações beta entre glicoses.
As celulases são encontradas em determinadas bactérias, incluindo a bactéria que
habita o trato digestivo de insetos e de animais de pasto.
 
17. Explique a intolerância à lactose.
A lactose é o açúcar do leite que os seres humanos ingerem. Para digeri-la, existe
uma enzima chamada lactase que se encontra nas vilosidades intestinais. A lactose é
convertida em galactose e glicose para ser absorvida. No entanto, sem a enzima
lactase, há o acúmulo de lactose, que pode sofrer a ação das bactérias intestinais (ao
invés da lactase das vilosidades), levando a produção de gás hidrogênio, dióxido de
carbono e ácidos orgânicos. Essa alteração de rota é chamada de intolerância à lactose
e leva o indivíduo a problemas digestivos, afetando um décimo da população
caucasiana dos EUA, sendo mais comum entre afro-americanos, asiáticos, nativos-
americanos e hispânicos.
 
18. Descreva os principais transportadores de glicose (Glut 1,2,3,4,5).
 
Transportador Onde é encontrado Observações
GLUT 1 Células com função de
barreira. Ex: barreira
hematoencefálica, barreira
hematorretiniana, barreira
hematoplacentária, barreira
hematotesticular.
Está envolvido na captação
de glicose basal e de glicose
não-mediada por insulina
em várias células. Ele
aumenta o baixo-nível de
glicose e diminui o alto. É
também um dos principais
receptores de vitamina C
em não-mamíferos.
GLUT 2 Fígado, rins, superfície
serosa das células da
mucosa intestinal, células
beta do pâncreas.
Possui grande capacidade
transportadora, mas baixa
afinidade. Pode ser usado
como sensor de glicose no
pâncreas, juntamente com
a glicocinase.
GLUT 3 Cérebro, neurônios. Sistema de alta afinidade.
Atua no sistema nervoso
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central captando a glicose
não-mediada por insulina no
cérebro.
GLUT 4 Tecido adiposo, músculos
esquelético e cardíaco.
É responsável pela captação
da glicose estimulada por
insulina. Na presença desse
hormônio, o número de
transportadores Glut 4
cresce. Alta afinidade.
GLUT 5 Superfície apical dos
enterócitos no intestino
delgado, espermatozóides.
Transportador de frutose,
permite que ela seja
transportada do lúmen
intestinal (onde apresenta
alta concentração) para os
enterócitos por difusão
facilitada.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19. Escreva as reações da glicólise, mostrando as fórmulas estruturais dos
intermediários e os nomes das enzimas que catalisam as reações.
 
 
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20. Descreva os três possíveis destinos do piruvato.
Os três destinos que pode ter o piruvato são: ciclo do ácido cítrico, fermentação
alcoólica e fermentação láctica. Em condições aeróbias, em animais e vegetais, os
carbonos do piruvato são oxidados a acetil-coA para entrada no ciclo do ácido cítrico.
Em condições anaeróbias, o piruvato é reduzido reversivelmente a lactato nos
músculos e convertido a CO2 e etanol nas leveduras, por exemplo.
 
21. Explique as condições que levam o piruvato a ser transformado em
lactato:
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Quando a demanda por ATP é alta e o nível de oxigênio é baixo, durante uma
atividade física mais puxada, por exemplo, os músculos trabalham anaerobicamente
reduzindo o piruvato a lactato através do que chamamos glicólise anaeróbia. Esse
processo é reversível e fornece energia mais rapidamente.
 
22. Qual é a importância bioquímica dessa transformação?
A transformação de piruvato em lactato envolve as concentrações relativas de
NAD+ e NADH das células. O NADH produzido a partir de NAD+ pela oxidação do
gliceraldeído-3-fosfato é esgotado sem nenhuma variação final nas concentrações
relativas de NADH e de NAD+ nas células. A regeneração nas células é necessária sob
condições anaeróbicas de modo que o NAD+ esteja presente para que ocorra a
glicólise. Sem essa regeneração, as reações oxidativas em organismos anaeróbicos
logo seriam interrompidas, em razão da falta de NAD+ para servir como agente
oxidante nos processos de fermentação. A produção de lactato ganha tempo para o
organismo que sofre o metabolismo anaeróbio e transfere parte da carga dos músculos
para o fígado, onde a gliconeogênese pode reconverter o lactato em piruvato e glicose.
 
23. Descreva a descarboxilação do piruvato a acetil-CoA:
O piruvato, na glicólise aeróbia, é oxidado a acetil-coA pela perda do seu grupo
carboxila na forma de CO2. A descarboxilação oxidativa do piruvato é feita através do
complexo multienzimático piruvato-desidrogenase, que catalisa cinco reações
seqüenciais por meio de cinco coenzimas diferentes.
 
24. Descreva os mecanismos que regulam a atividade da fosfofrutocinase.
A fosfofrutocinase apresenta dois estados conformacionais, R e T, que estão em
equilíbrio e possui muitos moduladores estimuladores e inibidores. Entre outros,
podem-se citar os ativadores: AMP, ADP, frutose 1,6-difosfato, K+, fosfato; e os
inibidores: ATP, citrato, Mg+2, Ca+2.
 
25. Qual é a vantagem metabólica de um ciclo de substrato?
A vantagem metabólica de um ciclo de substrato é sua função regulatória, por meio
da combinação de efetores alostéricos sobre reações contrárias em um ciclo. A ação
combinada desses efetores é muito mais eficaz do que a regulação alostérica de uma
só enzima.
 
26. Descreva de que forma a frutose,a galactose e a manose entram na via
glicolítica.
FRUTOSE: presente em dietas que contenham frutas ou sacarose, a frutose pode
seguir duas diferentes vias metabólicas: músculos ou fígado. Na via glicolítica
muscular, a entrada de frutose envolve apenas uma etapa reacional: a hexocinase
converte glicose em glicose-6-fosfato e fosforila a frutose, produzindo frutose-6-
fosfato. Já no fígado, a hexocinase conhecida como glicocinase possui baixa afinidade
por frutose, o que diferencia os metabolismos. O fígado converte a frutose em
intermediários glicolíticos por meio de uma via que contempla sete diferentes enzimas.
A primeira reação é a fosforilação de frutose em frutose-1-fosfato; a segunda reação
representa a clivagem aldólica da frutose-1-fosfato; a terceira reação é a fosforilação
do gliceraldeído (produto da clivagem) em intermediários glicolíticos GAP
(gliceraldeído-3-fosfato). Ao mesmo tempo em que a terceira reação acontece, o
gliceraldeído é convertido em DHAP (diidroxiacetona-fosfato) pela redução a glicerol,
que representa a quarta reação. A quinta reação é a fosforilação a glicerol-3-fosfato; a
sexta representa a reoxidação a DHAP. Por último, converte-se DHAP em gliceraldeído-
3-fosfato. As duas vias que levam do gliceraldeído ao GAP apresentam o mesmo gasto
líquido.
GALACTOSE: ainda que a hexocinase seja capaz de fosforilar glicose, frutose e
manose, ela não reconhece a galactose. Dessa forma, faz-se necessária uma reação de
epimerização para que a galactose entre na via glicolítica (a galactose e a glicose são
epímeros que se diferem apenas na configuração do carbono 4). A epimerização é feita
após a conversão de galactose em uridina-difosfato. A entrada da galactose na via
glicolítica envolve quatro reações. A primeira reação é a fosforilação da galactose em
galactose-1-fosfato; na segunda reação, a galactose-1-fosfato recebe o grupo uridil do
UDP-glicose, produzindo glicose-1-fosfato e UDP-galactose. A terceira reação envolve a
conversão de UDP-glicose novamente em UDP-galactose, provocando reações redox no
C4 da hexose. Por fim, a G1P é convertida em G6P.
MANOSE: a manose entra na via glicolítica por meio de duas reações, após sua
conversão a frutose-6-fosfato. A primeira reação é sua conversão em manose-6-
fosfato, pela hexocinase. A segunda reação é a conversão dessa aldose no
intermediário frutose-6-fosfato.
 
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27. Explique a diferença bioquímica e clínica entre galactosemia clássica e
não-clássica:
A galactosemia ocorre quando os indivíduos são incapazes de metabolizar a
galactose em metabólitos da glicose. Ela é diferenciada em clássica e não-clássica. A
galactosemia clássica é resultado da deficiência celular de galactose 1-fosfato
uridililtransferase causando deficiência severa que pode manifestar danos ainda na
fase pré-natal e, muitas vezes, levar à morte. Alguns desses danos são: cirrose
hepática, retardo mental, catarata, sindrome de Fanconi (nos rins) e amenorreia
primária ou secundária. Já a galactosemia não-clássica é resultado da deficiência da
atividade da galactoquinase, causando danos principalmente aos olhos, por formação
precoce de catarata. Atinge uma criança em cada quarenta mil, sendo menos grave
que a galactosemia clássica.
 
28. Faça um esquema das reações da via das pentoses-fosfato. Cite duas
funções da rota.
Estágio 1 – reações oxidativas que produzem NADPH e ribulose-5-fosfato (Ru5P)
 3 G6P + 6 NADP+ + 3 H2O -> 6 NADPH + 6H+ + 3 CO2 + 3 Ru5P
Estágio 2 – reações de isomerização e epimerização que transformam Ru5P em ribose-
5-fosfato ou em xilulose-5-fosfato (Xu5P).
 3 Ru5P ó R5P + 2 Xu5P
Estágio 3 – reações de clivagem e a formação de ligação carbono-carbono que
convertem duas moléculas de XuP5 e uma molécula de R5P em duas moléculas de F6P
e uma molécula de gliceraldeído-3-fosfato.
 
C5 + C5 ó C7 + C3
C7 + C3 ó C6 + C4
C5 + C4 ó C6 + C3
 3 C5 ó 2 C6 + C3
 
A via das pentoses-fosfato não tem como interesse principal a produção de ATP, e
sim, a produção de açúcares de cinco carbonos. Dessa maneira, possui como funções
converter hexoses em pentoses, servir como fonte de pentoses para a síntese dos
ácidos nucléicos, formar o NADPH extramitocondrial necessário para a síntese de
lipídios, entre outras.
 
29. Como o fluxo da via das pentoses-fosfato é alterado em resposta à
necessidade de NADPH, ATP ou de ribose-5-fosfato?
Os principais produtos das pentoses-fosfato são ribose-5-fosfato e NADPH. As
reações da transaldolase e da transcetolase convertem o excesso de ribose-5-fosfato
em intermediários glicolíticos quando a necessidade metabólica de NADPH excede a de
ribose-5-fosfato na biossíntese de nucleotídeos. O Gliceraldeído-3-fosfato e a frutose-
6-fosfato resultantes podem ser consumidos pela glicólise e pela fosforilação oxidativa
ou recicladas por gliconeogênese para formar glicose-6-fosfato.
Quando a necessidade de ribose-5-fosfato supera a necessidade de NADPH, de
frutose-6-fosfato e de glicaraldeído-3-fosfato essas substâncias podem ser desviadas
da via glicolítica para uso na síntese de ribose-5-fosfato por meio das reações inversas
da transaldolase e da transcetolase.
Quando a necessidade de ribose-5-fosfato e NADPH é grande, a glicose-6-fosfato é
convertida em ribose-5-fosfato com auxílio de 2NADP+, liberando além da ribose-5-
fosfato, 2NAPH e CO2.
Quando o NADPH é muito mais requerido do que a ribose-5-fosfato, ocorrem três
reações: uma de oxidação, uma em que a ribose-5-fosfato é convertida em frutose-6-
fosfato e gliceraldeído-3-fosfato pela transaldolase e pela transcetolase e uma em que
a glicose-6-fosfato é ressintetizada da frutose-6-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato
através da gliconeogênese.
Já quando NADPH e ATP são requeridos, a ribose-5-fosfato, alternadamente, é
convertida em piruvato pela via oxidativa. Frutose-6-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato
derivado da ribose-5-fosfato entram na via glicolítica ao invés de formar glicose-6-
fosfato. Assim, ATP e NADPH são gerados e cinco dos seis carbonos da glicose-6-
fosfato convertem em piruvato. A concentração de NADPH regula o direcionamento de
glicose-6-fosfato para via glicolítica ou para via das pentoses.
O fluxo pela via das pentoses fosfato e a velocidade de produção de NADPH são
controlados pela velocidade da reação da glicose-6-fosfato-desidrogenase. A atividade
dessa enzima, que catalisa a primeira etapa marca-passo dessa rota, é regulada pela
concentração da NADP+ (ou seja, regulação pela disponibilidade de substrato).
Quando a célula consome NADPH, a concentração de NADP+ aumenta, aumentando a
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velocidade da reação da glicose-6-fosfato-desidrogenase e, consequentemente,
estimulando a regeneração de NADPH. Em alguns tecidos, a quantidade de enzima
sintetizada também parece estar sob controle hormonal.
 
30. Explique a correlação entre a via das pentoses-fosfato e a anemia
hemolítica:
A via das pentoses-fosfato é a única fonte de NADPH nos eritrócitos. Uma
deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase leva a uma deficiência da NADPH, o que
pode, por sua vez, produzir uma anemia hemolítica em decorrência da destruição em
massa dos eritrócitos. A deficiência de NADPH e a anemia têm relação indireta. O
NADPH é necessário para reduzir glutationa na forma dissulfeto para a forma tiol livre.
Os eritrócitos dos mamíferos não possuem mitocôndrias que abrigam muitas reações
redox. Assim, essas células são limitadas quanto ao modo de conseguir o equilíbrio
redox. A presença da forma reduzida da glutationa é necessária para a manutenção
dos grupos sulfidrila da hemoglobina e de outras proteínas em suas formas reduzidas,assim como para manter o Fe (II) da hemoglobina em sua forma reduzida. A
glutationa também mantém a integridade dos eritrócitos ao reagir com peróxidos que,
de outro modo, degradariam as cadeias laterais de ácidos graxos na membrana celular.
Essa condição provoca maior resistência à malária.
 
31. Qual é o papel do NADPH na detoxificação dos radicais de oxigênio?
Um dos papeis da Glutationa é proteger as células dos derivados muito reativos do
oxigênio. A glutationa reduzida (GSH) protege as células, reduzindo o peróxido de
hidrogênio e os radicais livres. A regeneração de GSH a partir da sua forma oxidada
(GS-SG) requere NADPH produzido na via das pentoses fosfato. O NADPH protege as
células da destruição causada pelo processo de oxidação do H2O2 e por radicais livres
do superóxido. Além disso, o citocromo P450 (CYP) constitui uma superfamília de
heme proteínas envolvidas na fase I da biotransformação que participa da
detoxificação de compostos endógenos e exógenos. Para que esta atividade seja
exercida, existe a necessidade da associação do CYP com o citocromo b5 e com a
enzima NADPH citocromo P450.
 
 
 
32. Discuta as fontes e produtos metabólicos da glicose-6-fosfato.
A glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH) é uma enzima amplamente distribuída
na natureza, sendo encontrada em quase todos os tecidos de origem animal e vegetal
e em células de microrganismos. Dentre as principais fontes de obtenção são
destacadas as leveduras de panificação, Torula, Bacillus stearothermophillus,
Leuconostoc mesenteroides, adrenais de bovinos e eritrócitos humanos. A maioria das
enzimas produzidas por microrganismos é intracelular e algumas delas têm sido
produzidas com sucesso em escala industrial. O mercado para produtos microbianos
intracelulares visando aplicação industrial se encontra em crescimento contínuo devido
aos novos desenvolvimentos em engenharia genética e tecnologia do DNA
recombinante. Além da importância em estudos bioquímicos e médicos a enzima
G6PDH apresenta grande interesse como reagente analítico.
 Muitos produtos de interesse econômico como combustíveis líquidos, adoçantes
naturais, ração animal e enzimas, têm sido obtidos através da bioconversão de
materiais lignocelulósicos os quais são fontes ricas de carboidratos. A palha de arroz,
um dos principais resíduos lignocelulósicos no contexto brasileiro, contém uma fração
hemicelulósica rica em xilose a qual vem sendo utilizada principalmente para a
obtenção de xilitol por via biotecnológica.
 A glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH) é uma enzima-chave no metabolismo.
Ela é responsável pela manutenção de um nível adequado do cofator reduzido NADPH.
Ela pode formar frutose-6-fosfato e pode ser convertida em glicogênio e amido.
 
33. Qual é o mecanismo de regulação da glicose-6-fosfatase? Qual é a
importância dessa enzima no fígado?
O mecanismo de regulação da glicose-6-fosfatase é seu próprio substrato, a
glicose-6-fosfato. Essa enzima é importante por ser responsável pelo controle da
glicemia do organismo, defosforilando glicose-6-fosfato em D-glicose livre.
 
34. Como a estrutura do glicogênio está relacionada com a sua função
metabólica?
A estrutura altamente ramificada do glicogênio possibilita a liberação de diversos
resíduos de glicose ao mesmo tempo para satisfazer as necessidades energéticas. Se
ele fosse um polímero linear, isso não seria possível. Quanto mais pontos de
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ramificação de resíduos de glicose houver, mais resíduos terminais estarão disponíveis
em um determinado momento.
 
35. Descreva a degradação e a síntese enzimática do glicogênio:
O glicogênio é o polímero da glicose e pode ser chamado de amido animal pela
similaridade do amido, diferindo apenas no grau de ramificação. Ao ser degradado,
diversas glicoses podem ser liberadas simultaneamente, devido a grande quantidade
de ramificações existentes.
O glicogênio é encontrado principalmente no fígado e nos músculos. A liberação do
glicogênio armazenado no fígado é desencadeada pelos baixos níveis de glicose no
sangue. O glicogênio hepático é desdobrado em glicose-6-fosfato, que por sua vez, é
hidrolisada para fornecer glicose. A liberação da glicose do fígado por meio dessa
degradação do glicogênio reabastece o suprimento de glicose sanguínea. Nos
músculos, a glicose-6-fosfato obtida a partir da decomposição do glicogênio entra
diretamente na via glicolítica em vez de ser hidrolisada em glicose e exportada para a
corrente sanguínea.
Para converter-se em glicose-6-fosfato, o glicogênio sofre três reações:
- Cada resíduo de glicose clivado a partir do glicogênio reage com fosfato para fornecer
glicose-1-fosfato (fosforólise). A enzima que catalisa essa reação é a glicogênio
fosforilase (cliva as ligações alfa (1 -> 4) no glicogênio);
- Glicose-1-fosfato é isomerizada para originar glicose-6-fosfato. A enzima que catalisa
essa reação é a fosfoglicomutase;
- Desramificação que hidrolisa as ligações glicosídicas dos resíduos de glicose nos
pontos de ramificação da estrutura de glicogênio (ligações alfa (1 -> 6)). A
desramificação do glicogênio envolve a transferência de um ‘ramo-limite’ de três
resíduos de glicose para a extremidade do outro ramo, onde são subsequentemente
removidos pela glicogênio fosforilase. A mesma enzima de desramificação do
glicogênio hidrolisa a ligação glicosídica alfa (1 -> 6) do último resíduo de glicose
remanescente do ponto de ramificação.
A formação do glicogênio a partir da glicose requer energia, que é fornecida
pela hidrólise de um nucleosídeo trifosfato, o UTP. Primeiramente, a glicose-1-fosfato
(derivada da glicose-6-fosfato por uma reação de isomerização) reage com o UTP para
produzir uridina difosfato glicose (UDP-glicose) e pirofosfato (PPi). A enzima que
catalisa essa reação é a UDP-glicose pirofosforilase. A liberação de energia ocorre
quando a enzima pirofosfatase inorgânica catalisa a hidrólise do pirofosfato a dois
fosfatos, uma reação altamente exergônica. A energia liberada pela hidrólise do
pirofosfato combinada à energia livre da hidrólise de um nucleosídeo trifosfato mais
uma reação não energeticamente favorável permite que ocorra uma reação
endergônica. O suprimento de UTP é reabastecido por uma reação de troca com o ATP,
que é catalisada pelo nucleosídeo fosfatoquinase. Essa reação de troca faz com que a
hidrólise de qualquer nucleosídeo trifosfato seja energeticamente equivalente à
hidrólise do ATP. Na próxima etapa, ocorre a adição de UDPG a uma cadeia crescente
de glicogênio. Cada etapa envolve a formação de uma nova ligação glicosídica alfa (1 -
> 4) na reação catalisada pela enzima glicogênio sintase. Essa enzima não pode
simplesmente formar uma ligação entre duas moléculas de glicose isoladas, ela deve
acrescentar uma cadeia existente contendo ligações glicosídicas alfa (1 -> 4). Assim, o
início da síntese de glicogênio requer um primer. O grupo hidroxila de uma tirosina
específica da proteína glicogenina serve para esse fim.
Na primeira etapa da síntese de glicogênio, o resíduo de glicose é ligado a essa
hidroxila de tirosina, e os resíduos de glicose são sucessivamente acrescentados ao
primeiro. A glicogenina age como catalisadora para adição de glicoses até que haja,
aproximadamente, oito delas unidas em conjunto. A essa altura, a glicogênio sintase
assume o comando.
A síntese de glicogênio requer a formação de ligações glicosídicas alfa (1 -> 6)
assim como alfa (1 -> 4). Uma enzima ramificadora realiza essa tarefa, transferindo
um segmento de aproximadamente sete resíduos de comprimento da extremidade de
uma cadeia crescente para um ponto da ramificação onde catalisa a formação da
ligação glicosídica alfa (1 -> 6) necessária.
 
36. De que forma a regulação do metabolismo do glicogênio difere no fígado e
músculo?
Aenzima glicogênio fosforilase existe em duas formas, a forma T (tensa) inativa e
a forma R (relaxada) ativa. Na forma T ela pode ser modificada pela fosforilação de um
resíduo específico de serina em cada uma das duas subunidades. A esterificação da
serina com ácido fosfórico é catalisada pela enzima fosforilase quinase, a
desfosforilação é catalisada pela fosfoproteína fosfatase. A forma fosforilada é
chamada de fosforilase a, e a forma desfosforilada é chamada de fosforilase b.
No fígado, a glicose é um inibidor alostérico da fosforilase a que se liga ao local do
substrato e favorece a transição para o estado T. Ela também expõe as serinas
fosforiladas, de modo que a fosfatase possa hidrolisa-las. Isso desvia o equilíbrio para
a fosforilase b. Nos músculos, os principais efetores alostéricos são o ATP, o AMP e a
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glicose-6-fosfato (G6P). Quando o músculo utiliza ATP para se contrair, os níveis de
AMP aumentam. O aumento de AMP estimula a formação do estado R da fosforilase b,
que é ativo. Quando o ATP é abundante e ocorre acúmulo de G6P, essas moléculas
atuam como inibidores alostéricos, desviando o equilíbrio de volta para a forma T.
Essas diferenças garantem que o glicogênio seja degradado quando houver
necessidade de energia, como ocorre quando há [AMP] elevado, [G6P] baixo e [ATP]
baixo. Quando o inverso acontece ([AMP] baixo, [G6P] elevado e [ATP] elevado), a
necessidade de energia e de degradação de glicogênio é menor.
 
37. Descreva a regulação alostérica e hormonal do metabolismo do glicogênio:
- Regulação Alostérica: tanto a glicogênio-sintase como a glicogênio-fosforilase
estão sob controle alostérico dos efetores que incluem ATP, G6P e AMP. A glicogênio-
fosforilase do músculo é ativada por AMP e inibida por ATP e G6P. Isso sugere que,
quando há uma demanda alta de ATP (pouca [ATP]), a glicogênio-fosforilase é
estimulada e a glicogênio sintase é inibida, o que favorece a degradação do glicogênio.
Ao contrário, quando [ATP] e [G6P] estão altas, a glicogênio-sintase é favorecida.
- Regulação Hormonal: quando a epinefrina é liberada pela glândula adrenal em
resposta ao estresse, desencadeia uma série de eventos que suprimem a atividade da
glicogênio sintase e estimulam da glicogênio fosforilase. Os sinais hormonais (glucagon
e epinefrina)estimulam a fosforilação da glicogênio-sintase por meio de uma enzima
chamada proteína quinase dependente de cAMP. Após a fosforilação, a glicogênio-
sintase é inativada ao mesmo tempo em que o sinal hormonal está ativando a
fosforilase. Ela também pode ser fosforilada por outras enzimas, incluindo a fosforilase
quinase e várias enzimas chamadas glicogênio sintase quinase.
 
38. Descreva as glicogenoses que têm como causa falta de enzimas que levam
a liberação de glicose no fígado ou músculo:
- Tipo I - Doença de von Gierke (deficiência de glicose-6-fosfatase): aumento da
[G6P] intracelular que leva acúmulo de glicogênio no fígado e nos rins.
- Tipo II - Doença de Pompe (deficiência de alfa-1,4-glicosidase): grande acúmulo
de glicogênio de estrutura normal nos lisossomas de todas as células, que causa
morte, geralmente por falência cardiorrespiratória.
- Tipo III - Doença de Cori (deficiência de Amilo-1,6-glicosidase): o glicogênio de
estrutra normal acumula-se tanto no fígado quanto nos músculos, já que o glicogênio
não pode continuar sendo degradado.
- Tipo IV – Doença de Andersen (deficiência da amilo (1,4 -> 1,6-transglicosilase):
glicogênio do fígado presente em concentrações normais, mas contém cadeias-longas
não-ramificadas que reduzem sua solubilidade.
- Tipo V - Doença de McArdle (deficiencia de fosforilase muscular): afeta o
metabolismo do glicogênio apenas no músculo, causando cãibras musculares
dolorosas.
- Tipo VI - Doença de Her (deficiência da fosforilase hepática): incapacidade da
glicogênio-fosforilase do fígado responder as necessidades de glicose na circulação
sanguínea.
- Tipo VII - Doença de Tarui (deficiência da fosfofrutocinase muscular): acúmulo
anormal de metabólitos glicolíticos G6P e F6P, ocorrendo acúmulo de glicogênio no
músculo.
- Tipo VIII - Deficiência da fosforilase-cinase ligada ao X: incapacidade de
converter a fosforilase b em fosforilase a.
- Tipo IX - Deficiência da fosforilase-cinase: mutação em um dos genes que
codificam as subunidades beta, gama e alfa da fosforilase-cinase.
 
39. Descreva as glicogenoses que impedem o armazenamento da glicose no
fígado ou músculo na forma de glicogênio:
- Tipo 0 - Deficiência da glicogênio-sintase hepática: atividade da glicogênio sintase
no fígado extremamente baixa.
 
40. Descreva as reações da gliconeogênese.
O processo de gliconeogênese superpõe-se ao da glicólise, sendo que, iniciando
pelo piruvato, a maioria das reações de síntese de glicose são no sentido inverso aos
da glicólise. As enzimas envolvidas na catalização desses passos são reguladas para
que, ou glicólise, ou gliconeogênese predomine, dependendo das condições
fisiológicas. A maioria das etapas da gliconeogênese usa as mesmas enzimas que
catalizam o processo da glicólise, porém, o fluxo de carbonos, é claro, é na direção
reversa. Entretanto, em três pontos as reações da glicólise são irreversíveis in vivo
(por liberarem energia livre em forma de calor): conversão de glicose em glicose 6-
fosfato pela hexoquinase, a fosforilação da frutose 6-fosfato em frutose 1,6-bisfosfato
pela fosfofrutoquinase-1 e a conversão de fosfoenolpiruvato em piruvato pela piruvato
quinase. Para contornar essas barreiras energéticas, reações e enzimas especiais são
necessárias.
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Portanto, três etapas diferem da glicólise:
1° etapa: A reação que era catalisada pela piruvato quinase na glicólise passa a ser
catalisada pela piruvato carboxilase e pela fosfoenolpiruvato carboxiquinase. O
piruvato é transformado em oxaloacetato pela piruvato carboxilase. O oxaloacetato é
convertido em fosfoenolpiruvato pela fosfoenolpiruvato carboxiquinase. O
fosfoenolpiruvato é transformado em frutose-1,6-bisfosfato por enzimas participantes
na glicólise, que catalisam reações reversíveis, podendo operar a via no sentido
inverso.
2º etapa: Há a conversão da frutose-1,6-bisfosfato em frutose-6-fosfato. Esta
reação é catalisada pela frutose-1,6- bisfosfatase.
3º etapa: Nesta etapa faz-se a conversão de glicose-6-fosfato em glicose. O grupo
fosfato ligado ao carbono 6 da glicose-6-fosfato sofre hidrólise catalisada pela glicose-
6-fosfatase. O produto dessa reação é a glicose não fosforilada que, assim, pode
atravessar a membrana plasmática. A enzima glicose-6-fosfatase só ocorre no fígado e
rins.
 
41. Qual é a importância fisiológica da gliconeogênese?
A gliconeogênese é essencial para a sobrevivência humana e de outros animais,
pois mantém os níveis sanguíneos de glicose, oferecendo suporte metabólico para
tecidos como o cérebro, o cristalino, os testículos, a medula renal, a córnea e os
eritrócitos, que utilizam a glicose como substrato primário. Esses níveis são mantidos
por muito tempo depois da absorção e da oxidação de toda a glicose da dieta e do
consumo total da glicose armazenada como glicogênio.
 
42. Quais são as moléculas utilizadas para a síntese de glicose no fígado?
Para a síntese de glicose, o fígado utiliza carboidratos (no estado alimentado),
glicogênio (no jejum) e aminoácidos, lactato e glicerol (no jejum prolongado).
 
43. Descreva o ciclo de Cori e sua importância:
O ciclo de Cori mostra a ligação entre o metabolismo da glicose no músculo e o do
glicogênio no fígado. Ele descreve como a glicose produzida pela gliconeogênese no
fígado é convertida em lactato, produzido pelaglicólise no músculo em atividade,
hemácias e outras células, e como o lactato retorna ao fígado, onde será usado para
sintetizar glicose armazenada como glicogênio e utilizada quando necessário.
O ciclo de Cori é importante, pois mantém constante o nível glicêmico durante a
atividade física, em um período de privação de oxigênio. Ele ainda evita que o lactato
produzido se acumule na corrente sanguínea provocando acidose lática: mesmo o
sangue agindo como solução tampão, com excesso de lactato seu pH poderia baixar.
 
44. Por que o sistema de lançadeira malato-aspartato é importante para a
gliconeogênese?
A gliconeogênese só ocorrerá da maneira correta se o oxaloacetato for convertido
em fosfoenolpiruvato depois de sair da mitocôndria, ou ainda se o fosfoenolpiruvato for
formado dentro da mitocôndria, mas passar para o citosol. Contudo, a membrana
mitocondrial não apresenta sistema transportador para oxaloacetato, por isso ele deve
ser convertido a malato ou aspartato, para os quais há sistema de transporte.
 
45. Descreva a função da frutose-2,6-bifosfato na regulação da glicólise e da
gliconeogênese hepáticas.
Na glicólise, a frutose-2,6-bifosfato atua como ativador alostérico da
fosfofrutoquinase I, que catalisa a reação de fosforilação da frutose-6-fosfato a
frutose-1,6-bisfosfato. Já na gliconeogênese, essa enzima inibe a frutose-1,6-
bisfosfatase, que atua no processo inverso, desacelerando a produção de glicose.
 
46. Além da Fosfofrutocinase e da frutose-1,6-bisfosfato fosfatase, quais os
outros pontos de controle da glicólise e da gliconeogênese, quais os seus
respectivos efetores e de que forma atuam?
PIRUVATOQUINASE: ponto de controle secundário, a piruvatoquinase é uma
enzima alostérica que possui no mínimo três formas isoenzímicas diferentes. Acetil-
coA, ácidos graxos de cadeia longa, altas concentrações de ATP e determinados
aminoácidos, como a alanina, inibem alostericamente a ação dessa enzima. Altos
níveis de glucagon e frutose-1,6-bisfosfato ativam a piruvatoquinase.
GLICOQUINASE: enzima regulada alostericamente, possui pouca afinidade pela
glicose. Diferencia-se quanto ao local de atuação. No fígado, apenas altas
concentrações de glicose ativam a glicoquinase, que não é inibida pela glicose 6-
fosfato. No músculo, a glicose 6-fosfato inibe a enzima e evita a fosforilação de glicose
até que seu excesso seja consumido.
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47. Descreva quais as rotas do metabolismo da glicose estarão ativadas no
fígado, músculo, hemácias, coração e cérebro no jejum:
FÍGADO: Via das pentoses-fosfato, Glicólise, Glicogênese, Glicogenólise, Lipogênese,
Gliconeogênese.
MÚSCULO: Via das pentoses-fosfato, Glicólise, Glicogênese, Glicogenólise.
HEMÁCIAS: Via das pentoses-fosfato, Glicólise.
CORAÇÃO: Via das pentoses-fosfato, Glicólise, Glicogênese, Glicogenólise.
CÉREBRO NO JEJUM: Gliconeogênese.
 
48. Descreva como os eventos que foram descritos acima foram escolhidos
pela célula:
A célula escolhe a via de acordo com sua necessidade, agindo de forma específica
em cada tecido. Altas concentrações de glicose promovem armazenamento de glicose
em forma de glicogênio, enquanto baixas concentrações promovem a quebra desse
estoque.
 
 
 
 
 
 
49. Após a dieta, existe uma grande elevação na quantidade de glicose
circulante, fazendo com que a sua concentração, se eleve de 4-5mM para 10-
20mM. Quais são os eventos metabólicos que ocorrerão nos principais tecidos
após essa elevação de glicose?
Quando nos alimentamos, a glicose absorvida pelos intestinos é distribuída
através da corrente sangüínea para todas as células do corpo. O organismo tenta
manter um nível glicêmico constante para as células, mantendo uma concentração
constante de glicose no sangue, caso contrário, as células teriam mais glicose do que o
necessário logo após a refeição e ficariam sem nada entre as refeições e durante a
noite. Quando há um suprimento excessivo de glicose, o corpo armazena o excesso no
fígado e nos músculos, estocando na forma de glicogênio.
No estado alimentado, as células beta das ilhotas pancreáticas liberam
insulina. Ela é necessária para quase todas as células do corpo, mas seus principais
alvos são as células do fígado, as células adiposas e as células musculares. A insulina
armazena os nutrientes logo após a refeição, diminuindo as concentrações de glicose,
ácidos graxos e aminoácidos na corrente sangüínea. Logo após a dieta, o corpo está
pronto para receber as moléculas absorvidas. A presença dessas substâncias no
intestino estimula as células beta do pâncreas a liberarem insulina no sangue e impede
as células pancreáticas alfa de secretarem glucagon. Os níveis de insulina no sangue
começam a subir e agem sobre as células (particularmente do fígado, adiposas e
musculares) para que absorvam as moléculas de glicose, ácidos graxos e aminoácidos
que estão entrando. Essa ação da insulina impede que a concentração de glicose no
sangue aumente demasiadamente. Desse modo, o organismo mantém constante a
concentração de glicose sangüínea, em particular.
 
50. Explique porque o cérebro e a hemácia possuem características peculiares
no metabolismo:
​O cérebro possui muito pouco glicogênio armazenado, por isso necessita de
glicose via corrente sanguínea a todo tempo. A glicose é seu único combustível e é
utilizada por meio da via glicolítica e do ciclo de Krebs. Apesar disso, não consegue
transpor a barreira hematoencefálica diretamente. Para entrar no cérebro, a glicose
recebe ajuda de proteínas transportadoras, Glut 1, por exemplo, que permitem sua
passagem por difusão facilitada. A energia fornecida pelo ATP é necessária para que os
neurônios mantenham os potenciais elétricos, particularmente aqueles que envolvem
seu axônio e dendritos. O ATP também é utilizado para a síntese das substâncias
neurotransmissoras responsáveis pelas sinapses.
​As hemácias, por não possuírem mitocôndrias, metabolizam glicose sem
realizar o ciclo de Krebs. Anaerobicamente, a via glicolítica produz piruvato, que é
convertido em ácido láctico, caracterizando fermentação láctica. Esse processo produz
bem menos energia que o ciclo de Krebs, mas é a única fonte de glicose das hemácias
já que não há estocagem de glicogênio.
 
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BIBLIOGRAFIA:
 
Voet - FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA
Lehninger - PRINCÍPIOS DE BIOQUÍMICA
Marks - BASIC MEDICAL BIOCHEMISTRY – A clinical approach
Devlin - MANUAL DE BIOQUÍMICA COM CORRELAÇÕES CLÍNICAS
Campbell e Farrell - BIOQUÍMICA vol. 3
Champe - BIOQUÍMICA ILUSTRADA
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