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O metabolismo é uma atividade celular altamente coordenada, em que muitos sistemas multienzimáticos (vias metabólicas) cooperam com a finalidade de: O metabolismo tem quatro funções específicas: Obter energia química pela degradação de nutrientes ricos em energia, oriundos do meio ambiente; Converter as moléculas dos nutrientes em unidade fundamentais precursoras das macromoléculas celulares; Reunir e organizar estas unidades fundamentais em proteína, ácidos nucléicos e outros componentes celulares; 4- Sintetizar e degradar biomoléculas necessárias ás funções especializadas das células. Os organismos vivos podem ser divididos em dois grandes grupos de acordo com a forma química pela qual obtêm carbono do meio ambiente. Quais? Os organismos vivos podem ser divididos em dois grandes grupos de acordo com a forma química do carbono que eles requerem do meio ambiente: autotróficos e heterotrófcos. Como ocorre a captação de carbono dos organismos autotróficos? As células autotróficas podem usar o CO2 da atmosfera como única fonte de carbono e construir todas as suas biomoléculas a partir dele. São exemplos deste grupo as bactérias fotossintetizantes e as células das folhas verdes das plantas. Como ocorre a captação de carbono dos organismos heterotróficos? As células heterotróficas não podem usar o CO2 atmosférico e necessitam obter os átomos de carbono do meio ambiente na forma de moléculas orgânicas relativamente complexas. As células dos animais superiores e da maioria dos microorganismos são heterotróficas. Como ocorre a captação de nitrogênio pelos animais, plantas e microrganismos? Várias espécies de bactérias fixadoras de nitrogênio ocorrem no solo. Algumas delas vivem simbioticamente em nódulos das raízes de certas plantas, especialmente de membros da família das leguminosas, realizando a fixação simbiótica do nitrogênio. Outros microorganismos (bactérias nitrificantes) realizam a oxidação da amônia até nitritos e nitratos, e outros microorganismos (bactérias desnitrificantes) podem reconverter os nitratos em amônia. O que é metabolismo? é o conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem no interior dos organismos vivos. O termo "metabolismo celular" é usado em referência ao conjunto de todas as reações químicas que ocorrem nas células. Estas reacções são responsáveis pelos processos de síntese e degradação dos nutrientes na célula e constituem a base da vida, permitindo o crescimento e reprodução das células, mantendo as suas estruturas e adequando respostas aos seus ambientes. O que é catabolismo? O catabolismo é o conjunto das reacções metabólicas que libertam energia. Tais reacções incluem a degradação e oxidação de moléculas encontradas em alimentos, assim como reacções que captam a energia luminosa da luz solar. O que é anabolismo? O anabolismo é o conjunto de reacções metabólicas de síntese em que a energia libertada pelo catabolismo é utilizada para construir moléculas complexas. Em geral, as moléculas complexas que constituem estruturas celulares são construídas passo a passo a partir de precursores mais simples. Explique o que são vias catabólicas convergentes e vias anabólicas divergentes? Vias catabólicas: Reações catabólicas têm como propósito capturar a energia química obtida na degradação demoléculas ricas em energia, formando ATP. Processo convergente. Vias anabólicas: Suas reações reunem moléculas pequenas para formar moléculas complexas. Elas necessitam de energia, que, via de regra, é fornecida pela quebra de um ATP em ADP e Pi. Processo divergente. Os organismos modernos realizam uma notável variedade de transduções da energia. Como isso ocorre? Usam a energia quimica dos combustiveis para sintetizar macromoléculas complexas, altamentes organizadas, a partir de precursores simples. O que é bioenergética? Estudo dos vários processos químicos que tornam possível a vida celular do ponto de vista energético. Explane sobre a primeira lei da termodinâmica: Chamamos de 1ª Lei da Termodinâmica, o princípio da conservação de energia aplicada à termodinâmica, o que torna possível prever o comportamento de um sistema gasoso ao sofrer uma transformação termodinâmica. Explane sobre a segunda lei da termodinâmica: Dentre as duas leis da termodinâmica, a segunda é a que tem maior aplicação na construção de máquinas e utilização na indústria, pois trata diretamente do rendimento das máquinas térmicas. Células vivas e organismos são considerados sistemas abertos. O que isso significa? Pois trocam tanto energia como matéria com o meio ambiente e, ao fazerem isso, transformam ambos. É uma característica dos sistemas abertos o fato deles não estarem em equilíbrio com os seus meios ambientes. O que significa “Energia livre de Gibbs, G”? A energia livre de Gibbs G é uma função de estado que diminui em todas as mudanças espontâneas e assume um valor mínimo no equilíbrio termodinâmico. Reações espontâneas são aquelas cuja variação em G, isto é, são negativas. O que significa “Entalpia, H”? Entalpia é definida como uma função de estado que depende apenas do estado de equilíbrio predominante identificados pelas variáveis de energia interna, a pressão e volume. O que significa “Entropia, S”? Variação da entropia do sistema durante um processo que leva o sistema de um estado inicial para um estado final. As células são considerados sistemas isotérmicos. O que isso significa? As células dos organismos vivos operam como sistemas isotérmicos (funcionam à temperatura constante) que trocam energia e matéria com o ambiente. A energia que as células podem e devem utilizar é a energia livre, descrita como uma função da “energia livre de Gibbs, G”, o que isso permite predizer? A energia livre de Gibbs (G) de um sistema é a parte da energia total do sistema que está disponível para realizar trabalho útil, sob temperatura e pressão constantes. As células heterotróficas adquirem energia livre a partir do quê? Os heterotróficos aproveitam fontes de carbono que fazem parte de outros organismos. Nas cadeias alimentares atuam como consumidores, dependendo direta ou indiretamente dos seres autotróficos. A variação da energia livre padrão está diretamente relacionada à constante de equilíbrio. Explique isso é possível? Em outras palavras, ΔG é a alteração de energia livre de um sistema quando este vai de um estado inicial, como, por exemplo, todos são reagentes, a um outro estado, final, como, por exemplo, todos são produtos. Este valor nos indica a energia máxima aproveitável liberada (ou absorvida) neste processo do estado inicial para o final. Além disso, seu sinal (de positivo ou negativo) nos diz se a reação vai ocorrer espontaneamente, ou seja, sem adição de energia. Calcule a variação de energia livre padrão da reação catalisada pela enzima fosfoglicomutase: Glicose-1-fosfato glicose-6-fosfato sendo que, iniciando a reação com 20 mM de glicose-1-fosfato e ausência de glicose-6-fosfato, o equilíbrio final da mistura a 37°C e pH 7,0 contém 1,0 mM de glicose-1- fosfato e 19 mM de glicose-6-fosfato. A reação no sentido da formação de glicose-6-fosfato ocorre com perda ou ganho de energia livre? Quais reações ocorrem em sistemas biológicos e quais não é algo determinado por (1) sua relevância para um sistema metabólico em particular e (2) sua velocidade? A instalação do processo de estresse oxidativo decorre da existência de um desequilíbrio entre compostos oxidantes e antioxidantes, em favor da geração excessiva de radicais livres ou em detrimento da velocidade de remoção desses. Tal processo conduz à oxidação de biomoléculas com consequente perda de suas funções biológicas e/ou desequilíbrio homeostático, cuja manifestação é o dano oxidativo potencial contra células e tecidos. Explique as características de uma ligação covalente. os compostos covalentes podem ser encontrados nos três estados físicos à temperatura ambiente, conforme mostra o quadro abaixo. Porém, em razão de suas moléculas se atraírem menos intensamente,os compostos covalentes são, em geral, gases ou líquidos. Como ocorre uma clivagem homolítica. é uma ruptura de uma ligação química em uma moléculana qual cada átomo participante da ligação retém um elétron do par que constituia a união formando-se radical. Como ocorre uma clivagem heterolítica. nesse caso, quandoocorre a quebra da ligação covalente, um dos átomos fica com o par de elétrons e o outro sai sem os elétrons de ligação. Segundo princípio básico, muitas reações bioquímicas envolvem interações entre nucleófilos e eletrolíticas. Descreva interações nucleofílicas e eletrofílicas. Mecanismo de uma reação é a descrição das várias etapas pelas quais ela passa, como a ruptura das ligações, os ataques eletrofílicos e nucleofílicos ao reagente orgânico, a formação de novas ligações e de compostos intermediários etc. Um mecanismo proposto é sempre um modelo que se baseia em evidências experimentais, mas nem sempre é a única maneira de se explicar a formação de determinado produto. Descreva sobre as Reações que criam ou quebram ligações carbono-carbono. O mecanismo para esta reação é chamado de SN2, que significa que a reação depende tanto da concentração do substrato quanto do nucleófilo. Portanto, esta é uma reação bimolecular. Este mecanismo envolve apenas uma etapa, com formação de um estado de transição. Neste tipo de reação envolve a inversão da configuração do átomo de carbono. Se era R passa a ser S e vice-versa. Descreva sobre as condensações aldólicas. A condensação aldólica é uma reação química que envolve de um íon enolato de um composto carbonílico com outra molécula de composto carbonílico. Descreva sobre os rearranjos internos, isomerizações e eliminações. Uma reação de transposição é uma ampla classe de reações químicas onde a estrutura de carbono de uma molécula é rearranjado (de onde também são chamadas de reações de rearranjo ou comumente de rearranjos simplesmente) para dar um isômero estruturalda molécula original. Uma reação de isomerização por exemplo, é aquela na qual um composto se rearranja e se transforma no seu isômero As reações de eliminação são reações orgânicas na qual ocorre a eliminação de átomos ou grupos de átomos de moléculas, num processo inverso às rea- ções de adição. Descreva sobre as reações envolvendo radicais livres. As camadas eletrônicas de um elemento químico são denominadas K, L, M e N, e seus subníveis, s, p, d, f. De maneira simples, o termo radical livre refere-se a átomo ou molécula altamente reativo, que contêm número ímpar de elétrons em sua última camada eletrônica1,2. É este não-emparelhamento de elétrons da última camada que confere alta reatividade a esses átomos ou moléculas. Descreva sobre as reações de transferência de grupos. Reações de transferência de grupo são reações pericíclicas onde uma ligação pi é convertida em uma ligação sigma, ao mesmo tempo que uma ligação sigma migra. Descreva sobre as reações de reações de oxidação-redução. Os elétrons são transferidos de um reagente para outro. Alguns tipos de coenzimas servem como transportadores universais de elétrons. Quais são? Coenzima A, biotina, piridoxal fosfato, metilcobalamina, tetrahidrofolato e tiamina pirofosfato.
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