METABOLISMO do ser humano

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SALETA 1
1) Técnicas de biologia molecular, muito utilizadas na atualidade para diagnósticos, envolvem a desnaturação da dupla fita do DNA (melting). Os principais métodos para desnaturação envolvem aumento de pH (11) ou aquecimento. Por que esses procedimentos desnaturam a dupla fita? Justifique.
O aquecimento irá provocar agitação das moléculas e como são ligações fracas (pontes de H) entre as bases, elas irão se romper. Já o elevado pH irá diminuir H+ e desprotonar as proteínas de DNA.
Um aumento de pH desprotonar as bases nitrogenadas e o H+ (próton) que está participando das pontes de H é retirado, então do DNA (dupla fita) separado, devido à quebra das pontes de H.
Um aumento da temperatura provocaria agitação maior de moléculas, fazendo com que as pontes de H (que são ligações fracas) se rompessem com facilidade.
OBSERVAÇÃO:
Reação em cadeia da polimerase (em inglês Polymerase Chain Reaction - PCR) é um método de amplificação (de criação de múltiplas cópias) de DNA (ácido desoxirribonucleico) sem o uso de um organismo vivo, por exemplo, Escherichia coli (bactéria) ou leveduras.
Inventada em 1980 por Kary Mullis, a PCR é uma das técnicas mais comuns utilizadas em laboratórios de pesquisas médicas e biológicas para diversas tarefas, como o sequenciamento de genes e diagnóstico de doenças hereditárias, identificação de "impressão digital" genética (usado em testes de paterninade e na medicina forense), detecção de diagnóstico de doenças infecciosas e criação de organismos transgênicos.
A PCR encontra sua principal aplicação em situações onde a quantidade de DNA disponível é reduzida. Em teoria, é possível amplificar qualquer DNA. Uma das principais aplicações da PCR é na medicina forense, onde pequenas amostras de DNA retiradas da cena de um crime (pedaços de cabelo que contenham bulbo, gotas de sangue ou saliva, pedaços de pelo ou até mesmo a minúscula quantidade de DNA deixada em uma impressão digital) são amplificadas para serem analisadas pelo método de fingerprinting.
2) Explique por que a temperatura de dissociação de uma amostra de DNA aumenta quando a concentração de sódio aumenta.
Quanto mais sódio colocar na molécula de DNA mais estável essa molécula ficará (menor é a repulsão entre os fosfatos) e consequentemente terá que ser maior a temperatura para dissocia-la.
“Mais sal”: maiores quantidades de cátion ligam-se aos grupos fosfato das moléculas de DNA, provocando uma blindagem da dupla fita – mais estável.
Com o aumento da concentração de sódio, irá diminuir a repulsão entre as fitas de DNA, sendo mais difícil haver a dissociação. Nesse caso é necessário um aumento da temperatura para que ocorra a dissociação.
3) O que você encontraria comparando o conteúdo de GC do DNA de Thermus Aquaticus ou Pyrococcus Furiosus com o de uma bactéria comum? Justifique a resposta.
Por possuírem muitas ligações CG, essas bactérias são mais resistentes, sobrevivem em temperaturas elevadas, pois CG faz 3 ligações (pontes de hidrogênio) enquanto que AT fazem 2 ligações e, consequentemente, são menos estáveis.
O DNA dessas bactérias específicas apresentaria maior conteúdo de GC. Por elas viverem em ambiente aquoso (cujas ligações de H são rompidas com mais facilidade devido ao fato do H+ das pontes de hidrogênio sofrerem dissociação em meio aquoso) ou em ambientes com temperaturas muito altas (que provocaria maior agitação de moléculas e rompimento das pontes de hidrogênio) é necessário manter a estabilidade da dupla fita por interações GC que apresentam três ligações entre elas, uma vez que AT apresentam apenas 2 ligações.
4) A Zidovudina ou AZT é um fármaco utilizado como antiviral, inibidor da transcriptase reversa. Indicado para o tratamento da AIDS e contágio por Pneumocystus Carinii. Atualmente é usado no tratamento de infecções por HIV, em associação com outros medicamentos anti-retrovirais. A estrutura do AZT assemelha-se a timidina (base nitrogenada timina) e a enzima transcriptase reversa, apresenta alta afinidade pela AZT. Por que o AZT controlaria a multiplicação viral e como o mesmo provocaria reações adversas ao hospedeiro?
O AZT assemelha-se a timina e por isso a transcriptase reversa a coloca no lugar da timina, como a molécula de AZT não possui OH no C3, possui nitrogênio, isso impede a ligação fosfodiéster, que ocorre entre a hidroxila do C3 e PO4-, impedindo a polimerização do DNA viral.
Controlaria, pois pararia a multiplicação viral. Quanto a reação adversa poderia afetar o hospedeiro quando houvesse replicação do seu DNA, atingindo células que estão em divisão (são as mais afetadas).
5) Síndrome de Bloom (SB), ou Eritema Telangectásico Congênito, é uma doença autossômica recessiva, caracterizada principalmente por eritema telangiectássico na face, fotossensibilidade e retardo de crescimento pré e pós natal. A mutação do gene BLM, responsável pela codificação de uma helicase, faz com que os portadores da síndrome apresentem instabilidade cromossômica importante, responsável pelas manifestações da síndrome e pela maior susceptibilidade a neoplasias, em especial a linfomas. Qual a relação entre mutação no gene BLM apresentado e a SB?
Alteração do gene da helicase (abre a dupla fita do DNA). Problemas na duplicação; para de duplicar; células vão perdendo pedaços de cromossomos (muitas alterações cromossômicas).
6) O diabetes melito mal controlado predispõe a uma infecção do trato urinário, pois níveis glicêmicos acima de 185 mg/L excedem a capacidade de reabsorção tubular para a glicose, sendo a mesma excretada pela urina. Por esse motivo E. Coli pode causar infecções frequentes no trato urinário feminino. Vários fármacos são capazes de inibir as topoisomerases. A norfoxacina e a novobiocina (ciprofloxacina) são antibióticos usados no controle dessas infecções.
Células tumorais humanas podem ter sua multiplicação controlada com o uso de inibidores de topoisomerases (enzima responsável pelo relaxamento da tensão da dupla fita), como a doxorubicina e o etoposídeo (drogas anticâncer). Que propriedades distinguem os antibióticos das drogas anticâncer? Qual o efeito dessas drogas nas células normais do hospedeiro?
Os antibióticos agem em topoisomerases específicos de procariontes (girases) impedindo que elas se dupliquem, pois não alivia a pressão da fita e elas se rompem.
Já as drogas anticâncer agem em topoisomerase de eucariontes de células cancerígenas e também em células normais que estão em constante duplicação como células epiteliais, células sanguíneas. Não sofrem tanta consequência células que se dividem pouco, como neuronais, musculares e ósseas.
Topoisomerase: relaxamento do DNA, se inibir essa enzima a duplicação para.
Os antibióticos (age/inibe a topoisomerase das bactérias, pois são específicos para a topoisomerase bacteriana) atuam em bactérias apenas nos prejudicam (no sentido de afetar bactérias mutualísticas. Já as drogas anticâncer atuariam nas topoisomerases das células que estão em divisão em todas as nossas células que estão em constante divisão como células epiteliais e sanguíneas.
Nas bactérias evitaria o relaxamento da dupla fita assim a duplicação do DNA e a morte bacteriana que tem uma topoisomerase diferente da humana.
7) Diferenças entre as enzimas polimerizadoras do DNA. O DNA polimerase é a principal enzima responsável pela polimerização das novas fitas de DNA em eucariotos. Essa enzima apresenta também a atividade de exonuclease 3’ 5’. Em procariotos, a polimerização é feita pela DNA polimerase III, que também apresenta a atividade de exonuclease 3’ 5’, além da enzima DNA polimerase I. Já a transcriptase reversa possui apenas a função de polimerase, utilizando como molde uma fita de RNA e a função de RNase H. Após as devidas apresentações, responda as seguintes questões:
a) Descreva as funções de polimerase, exonuclease 3’ 5’, da transcriptase reversa e RNase H desempenhado pelas enzimas da questão.
 Polimerase: adição de nucleotídeo de 5’ 3’
 Exonuclease: retira nucleotídeoda cadeia de DNA de 3’ 5’ (função de checagem).
 Transcriptase reversa: transforma RNA em dupla fita de DNA.
 RNase H: hidrolisa RNA de híbridos DNA/RNA; retira primers.
b) O tratamento contra a AIDS utiliza vários fármacos ao mesmo tempo (coquetel). Qual o motivo para esse procedimento?
A transcriptase reversa não tem ação de exonuclease (checagem) o que facilita os erros/mutação da célula do vírus, fazendo com que esse vírus se torne resistente muito rápido, então associa vários fármacos para tentar controlar essa resistência.
O vírus da AIDS se replica rapidamente o que facilita erros na hora da replicação. Dessa forma, são geradas mutações que podem oferecer resistência as drogas, e essa resistência facilita a multiplicação do vírus.
Por isso deve tomar várias drogas (coquetel) para evitar a resistência desse vírus, pois cada fármaco age em uma enzima diferente (inibe a transcriptase reversa, a protease, entre outras).
Transcriptase reversa não tem função de exonuclease, ou seja, não corrige erro).
c) A vacinação contra a gripe tem sido estimulada entre os idosos. Por que a vacinação contra influenza tem que ser reforçada anualmente?
Pelo mesmo motivo da b (mutação de vírus, mudança em seu genoma constantemente).
Pois o vírus da influenza é constituído de RNA fita simples, cujo genoma altera frequentemente (transcriptase reversa não faz correção de erro, então ocorre muitas mutações, sendo necessário o reforço da vacina anualmente).
8) A diminuição crítica no tamanho dos telômeros pode levar a danos nos cromossomos, que serão reconhecidos por uma proteína celular (p53), que quando ativada sinaliza para que a célula não se dividida mais e entre em senescência até a apoptose. A partir dessa informação, responda:
a) Como deve ser o telômero de células cancerígenas? Justifique.
Telômeros são longos pois a enzima telomerase está ativada.
Em células cancerígenas e em células embrionárias (apesar de estarem em constante divisão) têm telomerase ativa, ou seja, telômeros são longos.
b) Por que células do tecido nervoso envelhecem sem diminuir o tamanho do telômero? Justifique.
Porque são células que sofrem pouca divisão durante a vida.
c) Como devem ser os telômeros de um indivíduo portador de Síndromes genéticas relacionadas ao envelhecimento? O que pode causar essas alterações?
Telômeros são pequenos, pois possuem baixas atividades de telomerase (o que causa a síndrome). Envelhecimento precoce diminui a atividade da telomerase no processo embrionário.
9) Tendo como molde a sequência abaixo e sabendo-se que a mesma está mostrada no sentido 5’ 3’, descreva como será a fita de RNA transcrito e qual a sequência de fita codificadora.
TGGCTTGCATGA
	TCATGCAAGCCA
	Fita codificadora
	AGTACGTTCGGT
	Fita molde
	UCAUGCAAGCCA
	RNA Transcrito
	
	Sempre de 5’ p/ 3’
10) As talassemias (gene recessivo) são um grupo heterogêneo de anemias hereditárias que constituem a desordem genética mais comum no mundo, com um porcentagem de portadores de quase 7%. As síndromes de talassemia são causadas por mutações (mais de 170 já identificadas), que diminuem ou eliminam a síntese de cadeias ou da hemoglobina. As síndromes individuais são denominadas de acordo com a cadeia da qual a síntese é afetada. A maioria dos casos envolve alterações no mecanismo de transcrição do RNAm da -globina ou no seu processamento ou tradução. A quantidade de hemoglobina em um indivíduo normal é de 12-16 g/dL.
Explique o motivo pelo qual as seguintes mutações interferem na quantidade final de hemoglobina de um indivíduo -talassêmico:
a) Alteração pontual A G ou A C na região -28 a -31 do gene da -globina.
Essa região é a região promotora onda o RNA polimerase se liga, essa região estando errada, dependendo do grau de comprometimento a RNA polimerase não se liga.
Vai haver uma mutação na região promotora de TATA BOX (-20 a-30 – Dificuldade de reconhecimento da região promotora) não sendo possível que a RNA polimerase se ligue para ocorrer a transcrição desse gene e por consequência não haverá tradução da cadeia da hemoglobina.
b) Alteração pontual na sequência AATAAA AACAAA no gene da -globina.
Alteração na cauda poliA (fim da cadeia), isso fará com que a fita fique vulnerável a ação da ribonuclease e fará com que diminua o tempo de vida útil do RNAm.
Havendo troca da sequência de nucleotídeo, não ocorrerá a transcrição correta da cadeia da hemoglobina.
Diminui a vida útil do RNA, o RNA fica mais suscetível a degradação da ribonuclease, diminui a produção de proteínas.
c) Alteração pontual GT AT na terminação 5’ do primeiro ou segundo íntrons do gene da -globina.
Alteração de splicing (o pior) irá produzir proteínas sem atividade.
Íntron AGGT
Com a troca das bases, o íntrons perde sua sequência e então a nova sequência não é descartada, sendo processada como parte da sequência do mRNA que será transcrita e a proteína traduzida será maior.
11) Bula do medicamento Actinomicina (Cosmegen).
O cosmegen é um antibiótico antineoplásico de uso injetável que tem como princípio ativo a actinomicina D. Ele atua inibindo a multiplicação das células danificadas.
Indicações:
Câncer do endométrio; câncer de testículo; rabdomiossarcoma; sarcoma botrioide; sarcoma de Ewing; sarcoma; tumor de Wilms; tumor trofoblástico.
Efeitos colaterais:
Alterações no sangue; depressão da medula óssea; descamação da pele, entre outros.
Sabe-se que os anéis de fenoxazona intercalam entre as bases GC e os dois depsipeptídeos ligam-se aos nucleotídeos vizinhos, dificultando a abertura da dupla hélice do DNA. A partir desse breve relato, explique os itens abaixo:
a) O que poderia acontecer com os processos de duplicação e transcrição do DNA quando a actinomicina D estiver intercalada entre nucleotídeos GC?
A fenoxazona intercala-se entre as bases CG fazendo elas ficarem mais juntas, dificultando a abertura da dupla hélice, impedindo a duplicação e transcrição, que necessita do desenrolamento das fitas.
b) Qual o motivo dos efeitos colaterais ocorridos depois do uso da actinomicina D?
Todas as células tem transcrição, então ela é pior em efeito colateral do que as drogas anteriores vistas, que só danificam a duplicação.
SALETA 2:
1) A tecnologia do DNA recombinante permite que proteínas de interesse médico, como por exemplo, alguns hormônios humanos sejam produzidos por microrganismos (bactérias). Como fazer a clonagem de um segmento de DNA humano (eucarioto) em um organismo procarioto para que o mesmo seja transcrito e traduzido numa proteína ativa?
É necessário retirar o plasmídeo da bactéria e recortar um segmento com uma enzima de restrição. A partir disso, pega-se um DNA humano e recorta um segmento com a enzima de restrição. As partes recortadas são unidas pela ação da DNA ligase. Esse novo DNA recombinante é colocado de volta na célula vetor após choque térmico e adição de íons cálcio.
O RNAm de eucarioto é transformado em DNA complementar através da transcriptase reversa, e esse DNAc é introduzido na bactéria (plasmídeo recombinante). DNAc originará RNAm procarionte e este produzirá proteína ativa.
OBS: O RNAm é utilizado como fita molde pois já sofreu splicing (Procarioto não faz splicing) gerando proteína ativa.
OBS: a enzima de restrição que corta o plasmídeo é a mesma que corta o DNA humano, porque cada enzima de restrição corta em local específico.
2) A doença de Huntington (HD) é uma doença degenerativa do sistema nervoso que leva à perda das funções motoras, à incapacidade mental e à morte precoce. Este é um raro exemplo de herança autossômica letal dominante. O gene de Huntington normal possui uma sequência CAG que se repete de 6-35 vezes em um determinado exon. Indivíduos com repetições de 36-41 vezes podem não desenvolver os sintomas para a doença de Huntington ou desenvolvê-los tardiamente. Entretanto, sujeitos com 50 repetições desenvolvem a doença antes dos 20 anos. A partir dessas informações,responda:
a) Como poderiam ser diagnosticadas essas alterações em uma família portadora dessas amplificações? Quais as características a serem observadas?
Através do mapeamento gênico (pela repetição sequencial) pela técnica de PCR/VNTR (utilizar primer) em cada membro da família. Repetição em comum dos genes em tandem (CAG G: aa = gln)
As características a serem observadas são: repetição sequencial.
OBS: tandem = lado a lado e na mesma direção.
OBS: não é uma doença hereditária.
OBS: pela eletroforese ele migra menos.
b) Essa amplificação traz alguma alteração na proteína de Huntington expressa?
Como o gene repetido está dentro dos éxons, a proteína aparecerá com o aa da base repetida muitas vezes, e ela acabará perdendo a função (essa proteína é do SNC).
c) Qual o maior problema da doença manifestar-se tardiamente?
Porque a pessoa portadora da doença já se reproduziu e teve filhos que podem ou não manifestar a doença.
OBS: risco de ter filho com a doença.
3) A Secretaria da Justiça e da Defesa da Cidadania, por intermédio do Instituto de Medicina Social e de Criminologia (Imesc), promoveu durante os dias 22 e 23 de agosto, o mutirão de coleta de sangue para exames de paternidade (DNA). A análise laboratorial foi realizada com 1.500 famílias da regional administrativa de São José do Rio Preto, que inclui 98 cidades, entre elas Catanduva, Fernandópolis, Jales, Mirassol, Sales e Votuporanga (www.jusbrasil.com.br/). Esta foi a oportunidade que Mary Help da Silva esperava para resolver uma questão que a intriga há algum tempo, determinar qual a paternidade de seu filho, Waldisney Leonardo da Silva. Três rapazes, que na época relacionavam-se com a moça, mais a própria Mary e o seu filho dirigiram-se até o laboratório para colher o sangue. O resultado do teste de DNA é mostrado abaixo. Sabendo-se que para a identificação dessas pessoas foi utilizada uma sonda específica de DNA, responda os itens abaixo:
a) Que tipo de DNA é utilizado para esse tipo de análise? Por quê?
DNA de micro e minissatélite. Porque se repete várias vezes, então é certeza que é DNA da pessoa mesmo.
b) Descreva como que foi realizada a técnica até chegar a esse resultado.
DNA fingerprinting; procura fragmentos específicos de DNA utilizando sonda molecular que é uma sequência específica de nucleotídeos, marcada com material radioativo ou fluorescente, que reconhece uma região homóloga no DNA genômico.
c) Identifique o pai de Waldisney, justificando a sua escolha.
Os fragmentos do filho que não tem na mãe, só terão no pai 2.
OBS: Cada fragmento tem milhões de nucleotídeos e essa sequência condensada tem que vir do pai ou da mãe.
4) A tabela abaixo mostra a fonte de purificação de algumas proteínas terapêuticas necessárias para o tratamento de um paciente durante um ano.
O desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante (TDR) foi muito bem recebida no meio médico para a produção dessas proteínas. Quais as principais vantagens que podemos citar sobre a produção dessas proteínas por DNA recombinante?
O DNA recombinante permite a produção dessas proteínas análogas às que existem endógena; diminuindo o risco de rejeição consegue maior quantidade em menor tempo, mais barato.
5) O Ativador do Plasminogênio Tecidual (TPA) é uma enzima com função de protease do sangue e converte plasminogênio em plasmina, outra protease responsável pela quebra da fibrina, o principal componente do coágulo. Portanto, a administração de TPA é efetiva em pacientes que sofreram infarto do miocárdio, pois serve para dissolver os trombos que ocluem as artérias coronárias e impedem que o oxigênio chegue ao músculo cardíaco. O TPA já é produzido pela tecnologia do DNA recombinante (TDR). A produção dessa proteína recombinante ocorre em células de ovário de hamster chinês (CHO) cultivadas em escala industrial. Sabendo-se que esta proteína é constituída por mais de 300 aminoácidos, diga as vantagens de se utilizar este sistema de expressão?
Como TPA é uma enzima/proteína complexa que só consegue sua produção em mamíferos (ramsters) que são animais próximos dos humanos (eucariotos que contém complexo de Golgi).
6) Várias doenças humanas envolvendo a ampliação de um trinucleotídeo tem sido identificadas. Esse processo parece ser relativamente comum e um aumento no número dessas cópias corresponde a um aumento na precocidade e gravidade dessas alterações. Qual é a relação existente entre o aumento na instabilidade nessas sequências com o número de repetições? Por que isso acontece?
Quanto maior o número de repetições, maior o risco de ocorrer a doença (se aumentar o número de repetições o indivíduo da próxima geração pode ter a doença).
Função da polimerase relacionada com o aumento das repetições nas gerações.
SALETA 3:
1) Observe o quadro abaixo e depois respondam as seguintes questões:
a) Quando deve ocorrer este armazenamento no organismo?
O armazenamento ocorre quando o consumo de alimento (quantidade de energia cedida ao organismo) é maior que a utilizada pelo metabolismo.
Ingestão maior que atividade física ou atividade física menor que ingestão de alimento provocará o armazenamento (reserva de gordura).
b) Quando essas reservas serão gastas?
Quando o metabolismo for intenso e a produção de energia estiver baixa (pouca ingestão de alimento). O aumento da atividade física e diminuição da alimentação potencializa esse efeito.
2)????
3) Níveis hormonais tireóideos elevados aumentam a utilização de ATP e a oxidação de substratos energéticos, podendo afetar a eficiência na produção de ATP (produz menos). A taxa aumentada de utilização do ATP resulta em uma taxa maior de calor, sendo que estes pacientes se queixam constantemente desse fato e apresentam sudorese.
Qual o motivo desse calor e da sudorese?
Como o organismo compensa a diminuição na taxa de ATP?
A hidrólise do ATP produzirá ADP+Pi, parte da energia é liberada na forma de calor e, como há maior quebra de ATP, libera maior quantidade de energia que se transforma em calor.
A sudorese é a resposta do corpo para compensar o aumento da temperatura (calor) e manter a homeostasia.
Hipertireoidismo aumenta o metabolismo para repor a reciclagem do ATP. Essas pessoas comem mais, oxidam maior quantidade de moléculas orgânicas para aumentar o ATP, ou seja, aumentam o gasto das reservas de energia, gerando pessoas magras, esfomeadas e agitadas.
4) A angina pectoris é caracterizada por uma dor em aperto ou constrição localizada no centro do peito, com frequência irradiando para o pescoço ou os braços. O bloqueio parcial das artérias coronárias por aterosclerose é a causa mais frequente da angina pectoris. O coração é um especialista na transformação do ATP em trabalho mecânico. Cada batida utiliza aproximadamente 2% do ATP do coração, sendo que o estoque de ATP cardíaco esgota-se em menos de um minuto. Qual a relação entre a aterosclerose e o déficit cardíaco?
A aterosclerose é a formação de placas de gordura, cálcio e outros elementos na parede das artérias (que irrigam o coração por exemplo).
Aterosclerose: formação de ateromas dentro dos vasos sanguíneos.
Débito cardíaco: volume de sangue bombeado pelo coração em um minuto.
Aterosclerose causa diminuição do calibre das artérias, chegando menos sangue ao coração e consequentemente diminuindo os nutrientes (glicose e O2). Com isso as células cardíacas produzem menos ATP; sem ATP o coração contrai muito pouco causando o déficit cardíaco.
5) Raras são as reações biológicas que geram diretamente ATP para a célula. A maior parte da síntese de ATP é proveniente de reações de oxidação das moléculas componentes do alimento. Sobre o processo de oxidação podemos afirmar que: (justifique a resposta)
a) Com relação à variação de energia Gº (exergônicas ou endergônicas)
Reações exergônicas são reações que liberam energia, ou seja, reações oxidativas (perde elétrons, então terá maisprodução de ATP através desses elétrons); G < 0.
Reações endergônicas são reações que consomem energia do sistema, ou seja, reações de redução. G > 0.
b) Com relação ao metabolismo (catabolismo ou anabolismo)
Catabolismo: é o processo pelo qual compostos orgânicos complexos são fracionados em compostos químicos simples, liberando energia. Por isso são consideradas reações exergônicas ou de oxidação.
Anabolismo: moléculas simples são transformadas em moléculas complexas (síntese de moléculas orgânicas), consumindo energia. São consideradas reações endergônicas ou de redução.
6) Durante o processo de oxidação do alimento são utilizadas duas vitaminas como transportadoras desses elétrons até a mitocôndria.
a) Que vitaminas são essas
Vitamina B2 (Riboflavina): precursoras do FAD e FMN; e Vitamina B3 (niacina): precursora do NAD e NADP
b) O que caracteriza esse processo
O processo de oxidação é caracterizado pelas reações de transferência de elétrons. Os alimentos oxidam e reduz o NAD e NADH e o FADH e o FADH2, que são reoxidados (perdem elétrons) na mitocôndria.
c) Referente a transferência de elétrons (nº de elétrons e prótons transferidos)
NAD e NADP (vitamina B3) pode receber 2 elétrons e 1 próton.
FAD e FMN (vitamina B2) pode receber 2 elétrons e 2 prótons.
1) Os vírus constituem um grupo complexo de patógenos e são divididos em dois grandes blocos, tendo em vista a composição do seu material genético:
I) Os que possuem o genoma composto por moléculas de ácido ribonucleico (RNA) fita simples ou fita dupla;
II) Aqueles cujo genoma é composto por moléculas de ácido desoxirribonucleico (DNA) fita simples e fita dupla.
Diferencie o material genético desses vírus.
I) RNA: pentose é ribose e possui OH no C2 (mais reativa); bases nitrogenadas (A, U, G, C); possui muitas funções.
II) DNA: pentose é desoxirribose e possui H no C2; bases nitrogenadas (T, A, G, C); possui poucas funções (hereditariedade).
Normalmente o RNA é composto de fita simples e o DNA de fita dupla. No entanto, há exceções.
2) A dupla fita de DNA é mantida por interações fracas do tipo de ligação de hidrogênio (ponte de hidrogênio) que ocorre entre as bases complementares. Dessa maneira sempre encontraremos uma purina associada a uma pirimidina. Qual a importância dessa relação ser sempre respeitada?
Para a uniformidade do diâmetro do DNA; pois para manter a forma helicoidal com a mesma espessura, purina não pode associar com purina, 2 anéis em sua estrutura, a molécula ficaria mais grossa/espessa e nem pirimidina com pirimidina com 1 anel cada, ficando mais fina.
É importante para manter a uniformidade do diâmetro do DNA (forma helicoidal com a mesma espessura), uma vez que a pirimidina tem um único anel ela deve se ligar a purina que tem dois anéis, formando bases complementares. Se a purina se ligar com outra purina ou pirimidina com outra pirimidina geraria uma estrutura irregular.
3) 
4) Sabendo-se que o conteúdo de G de um organismo diploide corresponde a 22,5%, calcule as porcentagens das outras bases nitrogenadas.
	G = 22,5%
	A = 27,5%
	Ao todo 100%
	C = 22,5%
	A = 27,5%
	
7) Histonas são proteínas que associam ao DNA, estruturando-o primariamente para a formação dos cromossomos. Sabendo-se que essa proteína é rica em aminoácidos arginina e lisina, explique como é a interação entre histonas-DNA?
Essas histonas possuem aa carregados positivamente e por isso elas irão se ligar mais facilmente ao DNA que tem carga negativa (ligação iônica/eletrostática).
O DNA tem o grupo fosfato que possui carga negativa interagindo com as histonas, que são proteínas básicas portadoras de cargas positivas, através de ligações eletrostáticas (iônicas).
8) Discuta com os colegas e critique as seguintes definições dadas aos genes:
a) O gene é um segmento de DNA que será transcrito em uma molécula de RNA e traduzido em uma proteína.
b) O gene é a informação responsável por uma característica herdada como a cor dos olhos de um indivíduo.
c) O gene é um segmento de DNA transcrito em todas as células.
a) Errado, só o RNAm é traduzido em uma proteína, os outros RNAs (RNAt, RNAr, iRNA) não.
b) Errado, nem sempre, nem todos os genes podem ser codificados. 98,5% não codifica para gene.
c) Errado. Somente genes específicos são lidos em determinadas células.
a) Errado. Somente o mRNA será traduzido em uma proteína, os outros RNAs não.
b) Errado. Nem todos os genes podem ter a informação responsável por essa característica, por exemplo: gene para codificar RNA.
c) Errado. Somente é lido genes específicos para determinada célula (alguns genes não são transcritos).
10) “A descoberta de que nossas células dispõem de um mecanismo de silenciamento gênico empregando RNA interferência ainda é muito recente. Apesar disso, em menos de uma década a investigação científica já alcançou progresso, suficiente para muito brevemente nos apropriarmos desse conhecimento com fins terapêuticos. Duplexes de RNA são potenciais fármacos e há investimentos altos nessa nova abordagem. Aparentemente, a promessa de terapia gênica parece finalmente atingir sua maturidade com essas novas ferramentas”. In MENCK, CFM. A nova grande promessa da inovação em fármacos: RNA interferência saindo do laboratório para a clínica.
Após o relato, responda aos itens abaixo:
a) Qual a função do iRNA nos seres vivos? Quais as suas características estruturais?
Inibidor de RNAm específico. RNAi associa-se ao RNAm inibindo sua tradução ou ativando sua destruição. Suas bases são complementares ao RNAm e possui fita dupla.
O iRNA associa-se a um mRNA específico, inibindo a sua tradução ou ativando a sua destruição, fazendo com que um determinado gene pare de ser expresso. É um RNA de fita dupla (suas bases são complementares com o RNA mensageiro) produzido no núcleo.
b) Como essa tecnologia poderá ser utilizada para fins terapêuticos?
Induzindo o RNAi a interferir na síntese proteica de células cancerígenas.
Inibe expressões gênicas indesejáveis. Fazer com que o iRNA interfira na síntese proteica de células cancerígenas (onde ocorre muita produção de proteína).
SALETA 2
1) Uma linhagem de bactéria Escherichia Coli foi cultivada em meio de cultura contendo Timidina tritiada (radioativa) por várias gerações. Após o crescimento da cultura foram isoladas, através de diluição, 1000 bactérias que posteriormente foram cultivadas em meio livre de radioatividade. Considerando que essa linhagem de E. Coli não contém plasmídeo, responda qual o número de indivíduos com material radioativo no seu interior após 5 gerações? Justifique a sua resposta.
 1 Bactéria = 32 filhos (32 fitas duplas de DNA) = 2 alteradas
 1000 Bactérias = 32000 filhos = 2000 alteradas
 Serão sempre 2000 alterados (radioativas)
2) Um fragmento de 1000 Kb de DNA tem 10 origens de duplicação igualmente espaçadas e simétricas e a DNA polimerase move-se a 1 Kb por segundo. Quantos segundos serão necessários para produzir duas moléculas-filhas (ignore problemas potenciais nas terminações dessas peças lineares de DNA)? Justifique a sua resposta.
Bidirecional:
Cada origem terá dois lados para DNA polimerase atuar, por isso o tempo diminui e ficará 50 segundos.
1000:10 = 100
Como a replicação é bidirecional, demora 50 segundos para produzir duas moléculas-filhas.
3) Mutações em regiões promotora de um gene são conhecidas e extensivamente estudadas (ex: -talassemia), enquanto que alterações na origem de replicação não são descritas na literatura científica. Qual o motivo? Qual a consequência dessas alterações para procariotos e eucariotos?
Nos procariotos como há apenas uma origem de replicação se houver mutação não ocorrerá duplicação, pois danificará a molécula inteira (começou errado e fará inteiro errado)
Já em eucariotos, há vários pontos de duplicação, se um ponto der problemaé facilmente corrigido (uma supre a outra).
Em procariontes se houver uma mutação e só há um local de duplicação não terá início a replicação, porque não terá o reconhecimento e o procarionte irá morrer. Já em eucariontes, como há diversas origens (uma supre a outra) de replicação, no local da aplicação haverá parada, mas nos outros lugares continuaria normalmente e a mutação seria reparada, não trazendo consequências para o indivíduo.
SALETA 3
3) Além da classificação em ou -talassemia, essa síndrome também pode ser classificada de acordo com o distúrbio clínico em maior (< 6 g/dL), intermediária (> 6 g/dL) ou menor (traços de alteração). Sugira como as mutações apresentadas no exercício 2 poderiam ser classificadas de acordo com o distúrbio clínico. Considerar se o indivíduo é homo ou heterozigoto.
	(A)
	Homozigoto
	Possivelmente seja maior traço de alteração.
	
	Heterozigoto
	Intermediário
	(B)
	Homozigoto
	Intermediário
	
	Heterozigoto
	Menor traço de alteração
	(C)
	Homozigoto
	Possivelmente maior
	
	Heterozigoto
	Possivelmente intermediário
(A) Homozigoto: sempre que for homozigoto para doença será pior. Comprometi mais cadeia pouco produzido ou nada.
4) Qual o motivo da -talassemia não se manifestar durante o período embrionário e fetal (manifesta-se apenas no período pós-natal), enquanto que pacientes -talassêmicos com mutações graves tendem a morrer no útero?
-talassemia ocorre problema na transcrição do RNAm da -globina, o feto tem HbF composta de 22 e o adulto HbA de 22, por isso não atinge o feto. Já a -talassemia o problema é na -globina e atinge o feto.
	-talassemia
	Hemoglobina fetal: 2 cadeias e 2 cadeias 
	
	Não tem efeito na vida fetal
	-talassemia
	Má formação e aborto
	
	Se for grave: não nasce
	
	Se for leve: nasce e sobrevive com dificuldade
SALETA 4
1) Para manipular a informação genética, o DNA deve ser extraído e purificado das células doadoras. Qual a função dos seguintes reagentes utilizados na metodologia físico-química de preparação de amostras de DNA?
a) Detergente: lise da membrana celular.
b) RNase: hidrolisa RNA
c) Proteinase: desnaturar as proteínas (no caso histonas).
d) Álcool: precipitação do DNA.
a) desestabiliza a membrana celular (bicamada lipídica).
b) hidrolisa/degrada/quebra o RNA (tratamento com enzima ribonuclease). OBS: não quero degradar o DNA, quero purifica-lo.
c) quebra as ligações peptídicas (desproteinização com fenol).
d) precipitação do DNA (DNA é insolúvel em álcool).
2) Endonucleases de restrição são enzimas capazes de cortar o DNA em fragmentos menores, possibilitando métodos de biologia molecular. Sobre essas enzimas, responda:
(a) Por que essas enzimas recebem esse denominação?
Pois corta o DNA em sequências específicas.
Refere a sua função de restringir a multiplicação do vírus que poderia interferir no funcionamento da bactéria.
(b) Que tipo de ligação será rompida por essa enzima?
Ligação fosfodiéster.
Rompem a dupla hélice do DNA, então rompe pontes de hidrogênio.
(c) Qual a função dessas enzimas na natureza?
Impede a multiplicação viral
As sequencias de bases nas quais elas atuam exibem a mesma leitura nos dois sentidos (reconhece políndrome e corta) – Reconhecer e destruir DNA viral.
(d) Por que as mesmas não cortam o DNA da bactéria hospedeira?
Pois o DNA está metilado (CH3) – Funciona como proteção.
Porque a bactéria faz com que seu DNA fique modificado (DNA metilado)
(e) Identifique, entre as sequências abaixo, qual seria um sítio de restrição.
I) GTCCTGCAGGAC
II) TACGATATGCTA
III) CTGCAGGACGTC (palíndrome)
IV) ATCCTATAGGAT
OBSERVAÇÃO:
Uma cadeia de caracteres é chamada de palíndrome se a sequência de caracteres da esquerda para a direita é igual à sequência de caracteres da direita para a esquerda (uma outra definição é que o primeiro caractere da cadeia deve ser igual ao último caractere, o segundo caractere seja igual ao penúltimo caractere, o terceiro caractere seja igual ao antepenúltimo caractere, e assim por diante).
3) O mapeamento de sítios de restrição cria os RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphisms), importante característica para diagnóstico. As variações de sequências do genoma humano podem resultar na alteração de locais de corte de enzimas de restrição. As bandas polimórficas observadas após a eletroforese de amostras de DNA genômico após tratamento com enzimas de restrição (RFLPs) constituíram o primeiro método laboratorial de “impressões digitais” de DNA para identificação de indivíduos em Medicina legal e forense. Da mesma forma, mutações causadoras de doença podem gerar variações nos locais de corte de enzimas de restrição que permitem um fácil diagnóstico da sua presença. O gene humano que codifica a beta-globina possui 3 locais de restrição MstII. A distância entre o primeiro e o segundo local é de 175 bp e a distância entre o segundo e o terceiro local é de 201 bp. Em indivíduos com anemia de células falciformes ocorre uma mutação que anula o segundo local de restrição MstII. Represente esquematicamente o gene normal e o gene mutado, indicando as posições relativas dos 3 locais MstII.
4) Considere um segmento de DNA de 10000 pares de bases (bps) e os fragmentos formados após digestão com as enzimas EcoRI e HindIII:
DNA x EcoRI = 5000 + 3000 + 2000
DNA x HindIII = 5500 + 4500
DNA x EcoRI x HindIII = 5000 + 3000 + 1500 + 500
Com base nesta informação, construa o mapa de restrição.
6) Os alunos do primeiro ano de medicina da UNICASTELO (vocês) foram orientados a serem vacinados contra a hepatite B. Um dos alunos, mostrando um certo receio indagou sobre a eficiência e a segurança de tomar a vacina recombinante contra a hepatite B. Como é produzida essa vacina recombinante? Justifique para o aluno sobre a eficácia e segurança desse tipo de vacina.
Dados: o antígeno para a vacina recombinante de HBV é uma proteína HBsAg, normalmente encontrado na capa proteica do HBV. Essa vacina recombinante é produzida por leveduras (mecanismo de glicolisação).
A parte do DNA do HBV responsável pela proteína HBsAg é introduzida na levedura, que irá produzir essa mesma proteína.
Sobre a eficácia: não há a introdução do vírus HBV no ser humano; a vacina só irá introduzir a proteína do antígeno (parte específica do vírus e não o vírus inteiro).
7) “Biblioteca” genômica em termos de biologia molecular é um grupo de células hospedeiras que coletivamente contém todas as sequências de DNA de um genoma de outro organismo. Do que se trata uma biblioteca de cDNA?
 “Biblioteca”: são guardadas todas as informações.
 cDNA: molécula pequena; guardam informações específicas; trata-se de genes específicos em que todo DNA será utilizado.
SALETA 5
1) Durante coletiva que ocorre em Minas Gerais sobre a conclusão do inquérito do caso Eliza Samudio, o titular do Departamento de Investigação (DI) de Belo Horizonte, Edson Moreira, disse que coletou o material para exame de DNA do menor J., primo de Bruno, a partir de um copo descartável que ele usou na delegacia. O adolescente se recusou a ceder sangue ou cabelo para o exame, para não gerar provas contra ele mesmo. De acordo com Moreira “o procedimento é legal, já que ele bebeu um copo dentro da delegacia que pertencia à polícia”, disse. A partir do exame de saliva os peritos constataram que o sangue da segunda pessoa que estava no carro do jogador Bruno era realmente do adolescente – o que corrobora o relato do menor no seu depoimento, no qual afirmou que teria lutado com Eliza dentro do carro de Bruno para sequestra-la. O outro sangue era de Eliza Samudio. Descreva a técnica utilizada para essa identificação sem ser necessário à exumação do corpo. Monte os resultados positivos e negativos (em gel) para o caso e dê o seu parecer técnico sobre essesresultados.
Dado: utilize 3 locos.
Primeiro realizará a PCR para amplificar as cópias de DNA, depois realizará a eletroforese para separar os fragmentos em agarose que serão submetidos a um campo elétrico, onde as partículas menores migram para longe da origem.
	Assassino
	Elisa
	J. (primo)
	Suspeito
	
	
	
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3) O Dr. Sergio Danilo Pena é um médico geneticista fundador do laboratório GENE, localizado em Belo Horizonte/MG. A equipe do Dr. Pena presta assistência em genética clínica, citogenética e diagnóstico molecular para um grande número de doenças genéticas. Um dos diagnósticos proposto pelo laboratório GENE é a identificação da microdeleção do gene SRY, localizado no braço curto do cromossomo Y, pela técnica de PCR (Polimerase Chain Reaction). Esse gene é o responsável pelo desenvolvimento dos testículos em indivíduos 46 XY. A partir dessas informações e do estudo em genética e biologia molecular realizado por vocês, responda os itens abaixo:
a) Qual o motivo de essa alteração não pode ser detectada pela técnica do cariótipo?
No cariótipo (genótipo: masculino; fenótipo: feminino) dos dois terá o mesmo número de cromossomos, serão iguais, pois o problema está “dentro” do gene (microdeleção no cromossomo Y).
b) Como pode ter sido gerado essa anormalidade na estrutura do cromossomo Y?
Durante a divisão celular possivelmente perdeu esse segmento (foi deletado).
c) Como a técnica PCR identificaria uma alteração parcial do gene?
Com a deleção de uma parte do cromossomo Y o fragmento ficará menor ou não aparecerá, e migrará mais na técnica de eletroforese, podendo identificar a anormalidade.
5) Teste de DNA confirma paternidade de bebê perdido no tsunami. Um casal do Sri Lanka que alegava ser os pais de um bebê encontrado após o tsunami que atingiu a Ásia, em dezembro, obteve a confirmação do fato através de um exame de DNA. O menino, que ficou conhecido como “Bebê 81” por ser o 81º sobrevivente a dar entrada no hospital de Kalmunai, era reivindicado por nove casais diferentes. (Folha online, 14/02/2005 – Adaptado).
Algumas regiões do DNA são sequências curtas de bases nitrogenadas que se repetem no genoma, e o número de repetições dessas regiões varia entre as pessoas. Existem procedimentos que permitem visualizar essa variabilidade, revelando padrões de fragmentos com exceção dos gêmeos monozigóticos. Metade dos fragmentos de DNA de uma pessoa é herdada de sua mãe e metade de seu pai. Com base nos padrões de fragmentos de DNA representados abaixo, qual dos casais pode ser considerado como pais biológicos do Bebê 81? Exclua os demais casais da paternidade do Bebê 81.
	Bebê 81
	(A)
	(B)
	(C)
	(D)
	(E)
	
	Pai
	Mãe
	Pai
	Mãe
	Pai
	Mãe
	Pai
	Mãe
	Pai
	Mãe
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
6) Considerando duas situações hipotéticas, Maria manteve relações sexuais com dois irmãos, gêmeos Dizigóticos, nascendo destas relações Alfredo. Em outra situação, também hipotética, Paula engravidou ao manter relações sexuais com dois irmãos, gêmeos monozigóticos, nascendo Renato. Abandonadas, ambas reclamaram na justiça o reconhecimento de paternidade, determinando o Juiz a realização dos testes de DNA. Após receber os resultados, a Justiça pronunciou-se sobre a paternidade de uma das crianças e ficou impossibilitada de pronunciar-se sobre a paternidade da outra criança. Responda:
a) Sobre a paternidade de qual criança o Juiz pronunciou-se?
Do Alfredo.
b) Por que não pode o Juiz se pronunciar sobre a paternidade da outra criança?
Como os pais são gêmeos monozigóticos o DNA deles são idênticos.
7) Como poderíamos comparar a expressão gênica de um tumor com a expressão de um tecido normal do mesmo indivíduo? Caracterize a técnica.
Técnica de Microarray: extrai o mRNA e através da transcriptase reversa faz o DNAc com genes específicos. Pega o DNAc das células tumorais e DNAc das células normais, coloca o DNAc dos dois e coloca no microchip que é feito de gene, onde liga o DNAc verde é de células normais e onde liga o DNAc vermelho é de células cancerígenas.
8) (CREMESP – 2010) A identificação de pessoas por DNA baseia-se na existência, no genoma humano, de sequências
(A) moderadamente repetitivas e dispersas no genoma, Com LINEs e SINEs.
(B) de centrômero e telômeros.
(C) que codificam proteínas muito conservadas entre espécies indivíduos.
(D) que codificam proteínas e RNA, pouco conservadoras entre os diferentes indivíduos.
(E) repetidas chamadas minissatélites e microssatélites.
SOMENTE PARA REFLETIRMOS: a cirurgia preventiva tornou-se assunto internacional quando a atriz norte-americana Angelina Jolie retirou duas mamas para evitar o desenvolvimento de um câncer, o mesmo que levou sua mãe à morte, aos 56 anos. Portadora da Síndrome Mama-Ovário, a atriz apresenta mutações nos genes BRCA 1 e BRCA 2. Nela, os riscos são de 80% para tumores malignos nas mamas e de 50% no ovário. Angelina baseou-se nos altos índices de penetrância dos genes e teve como prova definitiva das possibilidades cancerígenas o exame de sequenciamento de seu DNA.
OBSERVAÇÕES:
 Genoma de gêmeos univitelinos são idênticos
 Helicase: usa ela para abrir o DNA, já usa no local do crime (já faz a análise no local). Faz eletroforese por capilar, e colori cada sequência.
 Microarray: Chips de DNA
- Vê quais genes estão sendo expressos.
- Compara para ver se o DNA tumoral e DNA do fígado (do mesmo tecido); extrai mRNA e faz o cDNA marcado com material fluorescente (passa pelo microchip), testando vários genes ao mesmo tempo. O DNA de células normais com corante verde; o DNA de células cancerígenas com corante vermelho. Ao comparar com o que peguei do tecido, o tumor expressa tal gene e você pode direcionar o tratamento; pega mRNA da célula tumoral e mRNA de célula normal e coloca o cDNA no microchip que está cheio de genes, e o cDNA se liga em genes que tão parecidos com ele, ai você sabe o que a célula está expressando, podendo direcionar o tratamento.
SALETA 6
1) Descreva como é o método do dideoxinucleotídeos (Sanger) para sequenciar o DNA?
Consiste em utilizar tubos de ensaio com fitas molde de DNA comum (dNTP) e acrescentar ddNTP específicos para cada base.
O primer iniciador vai fazer a duplicação dos segmentos de DNA até ser interrompido pelo ddNTP. Com isso teremos vários fragmentos de diversos tamanhos.
A eletroforese então é realizada com colunas específicas para cada base, lendo-se então dos fragmentos mais longos aos mais curtos, usando uma cor para cada base tem como saber exatamente qual a última base da sequência.
I) Iniciar uma sequência com o primer (se liga no DNA duplicando o núcleo)
II) Dentro de um tubo de ensaio coloca o ddNTP específico (stop)
III) Se é para haver codificação do A, na fita molde terá o T.
IV) Haverá ddATP
V) Marcar o primer de cada base com uma coloração diferente.
VI) Eletroforese
Se o dedioxi entrar para o duplicação do DNA porque tem H no carbono 3; pode entrar adenina normal ou dedioxi de adenina; então fica tudo fragmentado (ex: 100 fragmentos diferentes todos terminados em adenina).Deoxiadenina é normal; é a base.
 Marca cada primer de cada base (com corante fluorescente) com uma cor e eletroforese dos quatro tubos juntos.
Sítio de início de transcrição e sítio de saída de transcrição que é a região codificadora que vem depois da região promotora.
2) O número de curtas repetições intercalares, tais como as sequências Alu no genoma humano, varia entre os indivíduos. Explique por que essas regiões do DNA podem ser exploradas por técnicas de identificação humana?
Pois trata-se de regiões que apresentam um conjunto de sequências que se repetem de maneira adjacente (dispersas).
 Alu:
- DNA variável
- Aparece em vários pontos do genoma.
- Sequências que se repetem de maneiras dispersas.
- Foram transposon
- Em locais diferentes do genoma gerando um perfil diferente, de acordo com o posicionamento no genoma.
 Tandem: sequência que se repete em seguida (mais usado)
 transposon é uma sequência de ácido desoxirribonucleico capaz de se movimentar de uma região para outra em um genoma de uma célula; são segmentos de DNA saltadores ou saltitantes que se deslocam de um sítio a outro dentro do genoma.
3) Uma das grandes surpresas encontradas durante o Projeto Genoma Humano (PGH) foi o pequeno número de genes. Sabendo-se que o homem apresenta cerca de 90.000 proteínas diferentes, era esperado encontrarmos cerca de 100.000 genes e não apenas um pouco mais de 20.000 genes. Explique como isso é possível?
Splicing alternativo: porque o que em um local pode ser éxon passa a ser íntrons, e vice e versa, assim forma várias proteínas dependendo de qual tipo de célula.
 Um gene (sequência de nucleotídeos) codifica mais de uma proteína.
 Um RNAm forma uma proteína.
 Gene RNA heterogêneo (imaturo) sofre splicing alternativo RNAm Proteína
4) Como pode ser reconhecida uma sequência gênica no genoma humano? O sequenciamento do DNA humano envolveu milhões de dólares, como projetos da NASA. Como foi possível realizar um projeto tão grande e tão importante em um espaço de tempo tão curto? Como foi o envolvimento dos grupos de cientistas nesse projeto? Qual a importância do grupo Celera Genomics para a conclusão do projeto?
É muito grande o genoma, então eles fragmentaram para cada pais ir codificando e depois eles juntaram e sequenciaram para patentiar.
6) As descobertas de defeitos genéticos antes do PGH eram muito mais demoradas do que hoje. O que esperamos que aconteça nos próximos anos para facilitar a prática médica? Como o sequenciamento do genoma individual pode colaborar com a medicina?
Daqui a alguns anos estará mais fácil e mais rápido e muito eficiente, podendo tratar o paciente individualizado, com diagnóstico preciso; prevenção de doenças genéticas.
SALETA 7
2) Cientistas da Embrapa e da Unicamp estão desenvolvendo pesquisas com uma variedade de soja geneticamente modificada, onde foram introduzidos genes capazes de produzir o hormônio do crescimento humano e a insulina. A soja modificada, depois de uma rigorosa avaliação da biossegurança, funcionará como uma biofábrica de onde serão extraídas e purificadas as proteínas para a avaliação medicinal. (Rev. Biotecnologia, Junho/2001). Qual a característica desse vetor para expressar essas proteínas?
O plasmídeo Ti normalmente é indutor de tumor nas plantas, porém antes de introduzir nas plantas, retira o gene do tumor e coloca o gene da produção de insulina, injeta no DNA da planta e ela e as próximas que serão duplicadas também terão o gene para a insulina.
3) Um intercâmbio tecnológico com o Indar (empresa de biotecnologia ucraniana) vai permitir que Farmanguinhos (Fiocruz) do Rio de Janeiro produza 50 milhões de doses de insulina humana por ano, a partir de 2010. Atualmente, o Brasil importa 170 milhões de doses do medicamento, dedicado ao tratamento da diabete. A tecnologia da produção será a da insulina humana recombinante produzida em bactéria Escherichia Coli, que gera um produto final mais barato e eficaz. Como é possível um organismo procarioto produzir uma proteína de eucarioto como proposto pelo intercâmbio Indar-Fiocruz?
Inserção de um DNA recombinante; como em procariotos não tem Complexo de Golgi, a cadeia C da insulina não poderia ser retirada; então para produção da insulina em procarioto insere um plasmídeo codificado com cadeia A e um plasmídeo com cadeia B que se juntam na bactéria e produz a insulina.
4) Alba é uma doce coelhinha branca que nasceu na França e vive num centro de pesquisas em Jouy-em-Josas, Avignon. Branca? Não exatamente. Jogue-se uma luz azul sobre ela que ela fica verde e fluorescente. A coelhinha é transgênica. Foi geneticamente modificada pela equipe do biólogo francês Louis-Marie Houbedine sob encomenda, recebendo um trecho de código genético de medusa que produz esse efeito. Por trás da encomenda está um professor da Escolha do Art Institute of Chicago, EUA, o brasileiro Eduardo Kac. Com Alba, Kac quer levantar questões e incentivar o debate. Que é diferença? Que é linguagem? A obra de arte, para ele, não é a coelhinha, mas a relação de sua família com ela. O nome, aliás, foi escolhido em conjunto com Ruth, sua mulher, e Miriam, sua filha. Excêntrico? Talvez. Polêmico com certeza. Alba foi proibida de deixar o centro de pesquisas. Alega-se que Kac não teria condições de cria-la. Kac, 38, é professor de Chicago, carioca, formado em comunicação pela PUC-Rio e cria do Instituto de Artes Visuais do Parque Lage – centro onde nasceu a Geração 80.
Afinal de contas, o que é ético ou não em ciência? Por que em alguns casos podemos afirmar que um procedimento é ético e em outro não?
Não seria ético porque não é utilizado para nenhum fim terapêutico; ético seria se modificasse o gene para produzir alguma proteína.
6) Uma grande expectativa para a área de saúde humana e animal são as vacinas de DNA. O princípio de produção dessas vacinas é muito interessante, pois permite a produção de multivacinas. Apesar dessas descobertas terem ocorrido na década de 90, ainda não temos nenhuma campanha de vacinação em massa utilizando esse tipo de tecnologia. Quais os motivos para essas vacinas ainda não estarem disponíveis para a população? Quais as vantagens encontradas nessa geração de vacinas com relação às anteriores?
 Vantagens:
- Dispensa o cultivo do patógeno.
- DNA é estável.
- Dose única.
 Dificuldade no mercado:
- Indivíduo usará uma vez na vida.
- É cara
- Vacinação que demora para ser aprovada.
7) Como a terapia gênica pode auxiliar no tratamento de doenças relacionadas as células sanguíneas? Qual o tipo celular seria o ideal par ser tranfectada? Justifique a resposta.
Retiram as células troncos (células primordiais da medula) e injetam genes normais.
SALETA 8
1) A molécula de ATP é a moeda corrente nas células humanas e de todos os outros organismos vivos. É como se fosse uma nota de U$ 1,00, ou seja, tem um valor determinado. Como a estrutura química do ATP pode ser transformada em outros tipos de energia, como por exemplo, energia mecânica para a contração muscular?
Através da hidrólise do ATP, haverá quebra da ligação covalente (ligação forte) entre os fosfatos que tem carga negativa, e a repulsão entre os fosfatos é tão grande que na hora da quebra libera alto conteúdo energético que será utilizado em processos endergônicos (consome energia) como a concentração muscular.
ATP ADP + Pi (fosfato inorgânico) - 30,5 KJ/mol.
ATP AMP + PPi (pirofosfato) - 50 KJ/mol.
 O sinal negativo só indica se está liberando ou consumindo energia.
3) O G para a hidrólise do ATP em condições padrões em pH 7,0 e na presença de iontes magnésio é –30,5 KJ/mol.
(a) Como deveria variar este valor se a hidrólise do ATP fosse executada em um pH abaixo de 7,0? (b) Como deveria variar este valor se não houvesse iontes magnésio presente?
Em pH baixo (ácido), a concentração de H+ é maior, então ocorrea protonação de alguns fosfatos ocorrendo a neutralização de suas cargas. Dessa forma, ocorre menos repulsão entre os fosfatos em uma eventual hidrólise, gerando menos energia.
Os íons Mg2+ diminuem a repulsão dos fosfatos devido à blindagem. Com a ausência desses íons, a força de repulsão seria maior, gerando mais energia em uma hidrólise.
8) A oxidação completa da glicose libera uma quantidade considerável de energia. O G para a reação mostrada a seguir é -2.850 KJ/mol.
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
a) Quantos moles de ATP podem ser produzidos em condições padrões na oxidação de um mol de glicose, supondo eficiência aproximadamente de 40%?
b) A oxidação do palmitato, um ácido graxo saturado de 16 C, libera -9.781 KJ/mol.
C16H32O2 + 6 O2 16 CO2 + 16 H2O
c) Quantos moles de ATP podem ser produzidos em condições padrões a partir de 1 mol de palmitato, supondo eficiência de 40%?
d) Calcule o número de moléculas de ATP produzida por carbono da glicose e do palmitato. Explique a razão para a diferença.
Glicose: 6C produziu 37,4, então 1C produz 6,23 mols de ATP
Palmitato: 16C produziu 128,27, então 1C produz 8 mols de ATP.
O palmitato é um lipídeo reduzido e por isso tem mais elétrons para doar, fornecendo mais energia.
SALETA 9
1) Reabsorção de glicose nos túbulos contorcidos renais: In the kidney, glucose is freely filtered at the glomerulus and is reabsorbed via active transport mechanisms in the proximal convoluted tubule. Two sodium-glucose co-transporters are responsible for glucose reabsorption: SGLT1 and SGLT2. SGLT1, which is also found in the gut and other tissues, accounts for about 10% of reabsorption. SGLT2, expressed exclusively in the S1 segment of the proximal tubule, accounts for about 90% of reabsorption.
Figure 1. Renal glucose reabsorption in the proximal convoluted tubule. 90% of the ~180 grams of glucose filtered daily in the kidney is reabsorbed in the S1 segment of the proximal tubule via SGLT2 and GLUT2. The remaining (~10%) glucose that does not get reabsorved in the S1 segment, can be reabsorved in the S3 segment by SGLT1 and GLUT1.
Após conhecermos o processo de reabsorção da glicose nos túbulos renais contorcidos, responda:
a) Qual a importância do sódio para a reabsorção da glicose? Por que o sódio não acumula no interior das células?
Porque o transportador SGLT precisa do Na+ para transportar glicose através do transporte simporte. O sódio não acumula dentro da célula porque sai para o interstício através da bomba de sódio/potássio (importa 2 K+ e joga 3 Na+ para fora da célula).
O Na+ é necessário para abertura do canal transportador SGLT (que se acopla a glicose) que é um transportador de glicose dependente de Na+, para que a glicose entre no meio intracelular. Devido à bomba de sódio/potássio que importa 2K+ e joga 3Na+ para fora da célula.
b) Relacione o GLUT de S1 e S3 com a reabsorção de glicose da urina.
S1: GLUT2 (início do néfron) mais glicose
S3: GLUT 1 (final do néfron)
O GLUT2 reabsorve a maior parte da glicose, porque está com alta concentração de glicose em S1. Apesar de ter menor afinidade pela glicose, o GLUT2 consegue realizar a transferência, pois esta encontra-se em alta concentração.
Em S3 reabsorve pouca glicose (porque a maioria da glicose já foi reabsorvida em S1), mas mesmo assim há a reabsorção em S3 porque o GLUT1 tem muita afinidade pela glicose, mesmo em baixa concentração.
Na S1 há alta taxa de glicose sendo absorvida pelo SGLT2, ao entrar na célula o GLUT2 consegue realizar transferência, pois apesar de ter baixa afinidade pela glicose esta encontra-se em alta concentração (quanto maior a taxa de glicose, maior a taxa de transferência)
Na S3 há baixa taxa de glicose sendo absorvido pelo SGLT1, no interior da célula o GLUT1 consegue realizar transporte, pois tem alta afinidade pela glicose (KM baixo) mesmo em baixa concentração de glicose.
OBSERVAÇÕES:
 GLUT2: KM alto (baixa afinidade);
 GLUT1: KM baixo (alta afinidade);
 SGLT é expresso exclusivamente na S1, segmento próximo ao tubo.
 SGLT1 também encontrado no intestino e outros tecidos (além do rim).
2) Uma droga bastante promissora para o tratamento de diabetes do tipo 2 está em fase final de pesquisa. A Dapagliflozina atua como inibidor do SGLT2. Essa droga foi desenvolvida para ser altamente específica para o SGLT2, minimizando possíveis efeitos adversos decorrentes da inibição de outros transportadores de glicose como o SGLT1 (intestino delgado), GLUT1 e GLUT4 (tecidos periféricos). Qual seria o efeito da Dapagliflozina na glicemia e na glicosúria? Justifique.
Inibindo a SGLT2 a reabsorção de glicose da urina pelos rins para o sangue será diminuída tendendo uma normalização da glicemia e ocorrendo uma hiperglicosúria (aumento da glicose na urina).
Glicemia: iria ter baixa concentração de glicose no sangue, porque o SGLT2 iria ser bloqueado e a glicose não passaria para a célula da parede do rim e nem para o sangue, tendendo a normalização dos níveis glicêmicos.
Glicosúria: a concentração de glicose na urina iria aumentar, porque o bloqueio de SGLT2 não vai deixar passar glicose e ela fica no rim, sendo eliminada (aumento da glicose na urina).
OBSERVAÇÕES:
 Não inibe a SGLT1, pois iria comprometer a absorção do intestino e do rim.
 A glicose da urina não é reabsorvida pelo sangue.
 Dapagliflozina controla diabetes tipo 2, pois atua como inibidor do SGLT2.
3) Uma mulher deu entrada na emergência de um hospital com a pressão sanguínea abaixo do normal, consequência de uma hemorragia (hipovolemia). A diminuição do volume de sangue diminui a capacidade de distribuição sanguínea (perfusão) para os tecidos. Outro problema detectado foi uma doença pulmonar obstrutiva crônica devido ao hábito de fumar por mais de 30 anos. Os plantonistas notaram que a sua ventilação pulmonar era rápida a pele estava fria e úmida, os lábios levemente azulados (cianóticos) e a paciente apresentava-se um pouco confusa. Qual poderia ser a relação entre esse caso e a glicólise? Justifique a resposta.
Como ocorreu uma hipovolemia, ocorreu também uma diminuição no número de hemoglobina, que levará à uma baixa da oxigenação sanguínea. Com a diminuição do fluxo sanguíneo em determinados locais, como no cérebro, não terá nutrientes (glicose) para realizar glicólise pela via glicolítica, faltando energia. Sem O2 e sem glicose o cérebro fica sem fonte de energia que levará a sintomas como pele fria e úmida, confusão mental e lábios cianóticos.
Em um agravante é que a pessoa era fumante (normalmente pulmão está comprometido; diminui a oxigenação), levando a uma acidose metabólica devido à baixa oxigenação provocada pela hemorragia. A ventilação pulmonar rápida era uma resposta compensatória da acidose.
4) Uma senhora diabética não se lembrava se havia tomado a dose de insulina das 18:00, quando de fato tinha tomado. Acabou decidindo tomar a segunda dose. Quando ela não acordou as 6:00 com o despertador, seus familiares tentaram acordá-la sem sucesso. Sua filha chamou a ambulância e a senhora foi levada ao hospital em estado de coma devido à baixa concentração de glicose no sangue (37 mg/dL). Qual o motivo da hipoglicemia?
Ao tomar a primeira dose de insulina, a senhora diabética estabeleceu o estado de normoglicemia. Ao tomar a segunda dose de insulina, já em normoglicemia, ativa o GLUT4 (absorve glicose para a musculatura esquelética, cardíaca e tecido adiposo), que é um transportador insulino dependente. Ele GLUT tira glicose do sangue mesmo em normoglicemia, pois tem alta afinidade, resultando em hipoglicemia, o que atrapalha o absorção de glicose para hemácias e cérebro pelo GLUT1, causando desmaio.
5) A glicólise é uma das principais rotas para a produção de ATP nas células e está presente em todos os tipos celulares. O papel principal da glicólise no metabolismo do substrato energético está relacionado com a sua habilidade de produzir ATP com e sem oxigênio. Pesquisarsobre:
a) Descreva as principais fontes de glicose para o nosso organismo.
Exógena: alimento.
Endógena: glicogênese e glicogenólise.
Amidos (arroz, maisena, farinha de trigo) e açúcares sob a forma de carboidratos que estão presentes nas frutas (frutose), no leite (lactose), nos amidos dos cereais, mandioca, batatas e nas farinhas feitas a partir deles (maltose), no mel, no milho (dextrose).
b) A ordem de prioridade dos tecidos pela glicose. Justifique.
Depende da glicemia: hiperglicemia todas as células recebem glicose.
Normoglicemia ou hipoglicemia: apenas hemácias e cérebro (por causa do GLUT1 e GLUT3).
Hemácias e cérebro (usam exclusivamente glicose); membranas possuem GLUTs com alta afinidade, independente da concentração e o restante dos tecidos.
c) Células que utilizam glicose anaerobicamente (obrigatórias)
Hemáceas e fibras musculares brancas.
d) Células que não utilizam glicose.
Células do epitélio intestinal e células dos túbulos contorcidos distais.
6) O metabolismo dos carboidratos é extremamente regulado, a começar pela entrada de glicose na célula. Sabendo-se que o transporte dessa glicose para o interior da célula depende de um grupo de proteínas transportadoras (GLUTs), que difere no seu Km (afinidade) pela glicose nos tecidos, responda sucintamente os itens abaixo, justificando a resposta.
I) O que determina que um indivíduo não diabético normalize os seus níveis glicêmicos após um período de hiperglicemia (ex: logo depois de uma refeição rica em carboidratos)?
Retirada da glicose pelos diferentes GLUTs, por diferentes tecidos.
Ex: hiperglicemia, há captação de glicose por todos os GLUTs (GLUT 1, 2, 3 e 4).
Normoglicemia e hipoglicemia, captação da glicose pelo GLUT1 e GLUT3.
II) Por que o diabético apresenta-se hiperglicêmico (principal motivo)?
A falta da ação da insulina que não irá provocar a exocitose do GLUT4, e não provocará a captação da glicose em algumas células, elevando os níveis glicêmicos.
III) Por que em normoglicemia o cérebro e as hemácias têm preferência na utilização da glicose?
Pois esses tecidos possuem GLUT1 e GLUT3, que possuem KM baixo, alta afinidade pela glicose. Esses tecidos necessitam de glicose, pois utilizam-na de forma exclusiva.
7) Conversão de glicose em glicose 6-P. A metabolização da glicose inicia-se com a sua fosforilação por uma enzima que transfere o fosfato do ATP para o seu carbono 6 (enzima quinase). Essa reação é realizada por isoenzimas com diferentes afinidades pela glicose. A forma presente no fígado e nas células do pâncreas (glicoquinase) apresenta um Km 10 vezes maior que a isoforma presente nos demais tecidos (hexoquinase). Após essa breve contextualização, responda aos itens abaixo:
I) Qual a importância de a glicose ser fosforilada?
Ao colocar o fosfato, a glicose fica com carga negativa. Moléculas dotadas de cargas não ultrapassam facilmente a membrana e por isso evita que a glicose saia da célula.
Utilize os contextos das questões 4 e 5 para responder os itens II e III.
II) Por que o hepatócito só usa glicose quando a sua concentração plasmática for alta?
Por causa do GLUT2, que tem menor afinidade pela glicose, por isso precisa de alta concentração de glicose.
III) Tecidos insulino-dependentes (exceção do fígado e células do pâncreas) vão utilizar glicose mesmo em concentrações menores.
Esses tecidos possuam GLUT1 e GLUT3, que tem KM baixo e alta afinidade pela glicose, por isso consegue captar glicose mesmo em baixas concentrações.
8) A glicólise é caracterizada por dez citosólicas, catalisadas por enzimas e que tem como principal objetivo produzir energia para a célula. Das dez reações da glicólise, identifique:
(A) Fosforilações: reação 1 e 3
(B) Isomerizações: reação 2 e 5
(C) Oxidação: reação 6
(D) Clivagem: reação 4
Defina o que ocorre em cada reação e diferencie os dois tipos de reações executadas pelas enzimas quinases.
A quinase na reação 7 pega um fosfato do 1,3 BPG e forma ATP.
A quinase na reação 10 tira um fosfato do fosfoenolpiruvato e forma ATP.
9) A terceira reação é que determina se a glicólise irá realmente acontecer. Depois de formada a Frutose 1,6 Bi-P, temos a certeza de que a glicólise irá até o fim. Essa reação catalisada pela enzima PFK1 é o principal ponto de controle da glicólise. Qual o motivo dessa reação ser considerado o ponto crítico da glicólise?
Porque é uma reação irreversível, ou seja, se ela acontecer não tem como voltar atrás.
10) A fase preparatória da glicólise é caracterizada pela conversão de uma glicose (6C) em duas moléculas de gliceraldeído 3-P (G3P) e não em duas moléculas de diidroxicetona-P (DHAP). Entretanto, quando comparamos as concentrações citosólicas de DHAP/G3P, observamos uma relação de 1/0,4. Qual o motivo dessa diferença e por que afirmamos que a fase preparatória produz 2 G3P?
O G3P assim é formado, já é consumido pela glicólise e o DHAP tem que sofrer uma conversão antes de ser utilizado, por isso encontra-se mais níveis de DHAP que G3P.
Porque na quinta reação da glicólise toda DHAP é convertida em G3P.
11) O arsenato é uma droga que inibe a 6ª reação da via glicolítica (enzima gliceraldeído 3 fosfato desidrogenase). Qual o motivo pelo qual o arsenato é considerado um “veneno”? Justifique a sua resposta.
Além de não ter a produção de energia, porque parou a reação, a fase preparatória (reação de 1 a 5) gasta 2 ATP.
Como bloqueou o 6ª reação (fase de pagamento) não terá o retorno do ATP gasto, a pessoa fica sem energia e morre.
FALTA TEXTO ANEXO
SALETA 10
1) O quadro abaixo refere-se ao metabolismo do glicogênio. A síntese das reservas de glicogênio é conhecida como glicogênese e a sua degradação como Glicogenólise. Observe o esquema apresentado e descreva os processos que ocorrem em S1, S2, S3, D1 e D2. Relacione quais as enzimas envolvidas nesses processos?
Relate o que acontece na reação catalisada pela enzima fosfoglicomutase e diga qual a importância da mesma para o metabolismo dos carboidratos?
S1: fosforilação da glicose.
Adiciona um fosfato ao C6 pelas enzimas glicoquinase (fígado) e hexoquinase (outros tecidos) para que a glicose permaneça dentro da célula.
S2: ativação da glicose 1-P.
A enzima glicose 1-P uridiltransferase retira um PPi do UTP e o UDP resultante se liga a glicose para ativá-la.
S3: síntese de glicogênio.
Ocorre adições sucessivas de resíduos de glicose nas extremidades não redutoras do glicogênio, pelas enzimas glicogênio sintase e enzima ramificadora.
D1: glicogenólise.
Ocorre remoções sucessivas de resíduos de glicose das extremidades não redutoras do glicogênio, pelas enzimas glicogênio fosforilase e enzima desramificadora.
D2: desfosforilação.
Retirada do fosfato da glicose, permitindo que ela atravesse a membrana e caia no sangue. Só acontece no fígado pela enzima glicose-6-fosfatase.
Ocorre a mudança da posição do fosfato do C1 para o C6 (ou vice-versa). A importância é que a fosfoglicomutase irá definir o caminho que a glicose-6-fosfato irá seguir, se ela vai perder o fosfato e vai para o sangue (fígado) ou se vai ocorrer a glicólise (sendo quebrada como fonte anaeróbica para o músculo).
E a glicose 1-P será utilizada para a glicogênese e, depende da fosfoglicomutase para virar glicose-6-fosfato.
2) O desenho abaixo mostra a Glicogenólise muscular e a hepática. Quais as particularidades desse processo metabólico em cada órgão (fígado e músculo)? Explique por que isso acontece?
Fígado:
A glicogenólise no fígado ocorre pela degradação do glicogênio em glicose 1-P. Esta se transforma em glicose-6-fosfato, que tira o fosfato da glicose pela enzima glicose-6-fosfatase permitindo que ela atravesse a membrana e caia no sangue, sendo responsável pelo controle da glicemia (portanto o glicogênio hepático é o responsável pelo controle da glicemia).
Músculo:
Como não tem enzima glicose-6-fosfatase para retirar o fosfato da glicose, ela é utilizada dentro da célula para gerar ATP por anaerobiose,produção rápida de energia para contração muscular.
3) O quadro abaixo mostra a quantidade de glicogênio hepático de uma pessoa durante um dia normal de atividade. De acordo com este gráfico responda as seguintes questões:
a) Explique o motivo da alta concentração de glicogênio depois do jantar e baixa concentração depois do almoço.
Após o jantar o indivíduo fica em repouso, ou seja, diminui seu metabolismo, caracterizando um acúmulo de glicose em forma de glicogênio.
No almoço, após a alimentação, o indivíduo realiza tarefas (aumento do metabolismo), gastando suas reservas de glicogênio.
b) Por que os níveis de glicogênio são tão baixos antes do café da manhã?
Pois teve um longo período de jejum.
c) Como deve estar a atividade da glicogênio fosforilase e da glicogênio sintase as 21:00. Justifique a resposta.
Glicogênio fosforilase: inativa.
Glicogênio sintase: ativa (glicogênese).
Esse horário é após o jantar, ou seja, a pessoa está em hiperglicemia, produz insulina que diminui AMPc e ativa fosfatase. Portanto as enzimas serão desfosforiladas.
4) Além do glicogênio hepático, também o nível de glicogênio muscular varia bastante durante o dia. Descreva como é a regulação imediata e tardia do metabolismo do glicogênio muscular e hepático (glicogênese e Glicogenólise)?
Regulação tardia (por hormônios):
- Insulina estimula glicogênese (diminui AMPc, ativa fosfatase)
- Glucagon e adrenalina estimulam glicogenólise (aumentam AMPc, ativa quinase)
Regulação Imediata (alostérica):
- ATP em excesso inibe a glicogenólise muscular.
- A falta de ATP ativa a glicogenólise muscular.
Aumento da glicose que liga a glicogenólise fosforilase inibindo-a, inibe a glicogenólise no fígado.
5) Uma série de erros inatos do metabolismo, doenças do armazenamento do glicogênio, resultam de deficiências na enzima glicogênio fosforilase. Sabendo-se que essas enzimas hepáticas e musculares se diferem geneticamente, explique por que um defeito em uma delas pode gerar uma pequena inconveniência enquanto que na outra enzima pode ser fatal?
Falta de glicogênio fosforilase no músculo não poderá fazer exercícios rápidos, porém existem outras fontes de ATP.
A falta de glicogênio fosforilase no fígado não mandará glicose para o sangue e o cérebro não terá o que consumir, podendo ser fatal.
6) A síndrome de McArdle ou glicogenose do tipo V é causada pela deficiência de miofosforilase. Os portadores dessa doença apresentam dificuldades em realizar exercícios físicos. Seus músculos apresentam um elevado teor de glicogênio (entre 2,5 e 4,1%), no entanto, seu sangue possui pouco lactato sanguíneo após a liberação de glucagon ou adrenalina, indicando que a fosforilase hepática está em seu nível normal. O tratamento para controlar a deficiência de miofosforilase, deve-se, em primeiro lugar, ter muito cuidado, ou seja, não se deve praticar exercícios físicos vigorosos e deve-se ingerir glicose ou frutose antes de qualquer exercício, mesmo sendo este de pequena intensidade ou pouco vigoroso. Baseado nessas informações, responda:
a) Qual das vias está deixando de acontecer? Por quê?
Glicogenólise, pois tem muito glicogênio muscular.
b) Qual o motivo da dificuldade na realização de exercícios físicos? Por quê?
Porque falta glicose que é fonte de energia para contração rápida (para formar ATP).
c) Explique o tratamento proposto.
Deve-se comer frutose e a glicose um pouco antes do exercício para evitar que estas fontes de energia se transforme em glicogênio.
7) Um indivíduo diabético apresenta uma dificuldade maior em controlar a glicemia quando submetido a uma situação estressante (ansiedade) do que em condições normais. Justifique o motivo.
O estresse libera adrenalina que aumenta AMPc, ativa quinase, ativa glicogenólise no músculo e potencializa a glicogenólise, aumentando a glicemia.
OBSERVAÇÕES:
 Diabético é hiperglicêmico pois:
- GLUT4 insulino dependente não vai ser ativado pela falta de insulina.
- Glucagon estimula glicogenólise hepática.
- Glicogênese ativada liberando mais glicose ainda.
 Insulina ativa GLUT4 (exocitose de vesículas de GLUT4), que capta a glicose no músculo. Sem a insulina não ocorre a captação de glicose, indivíduo fica hiperglicêmico.
SALETA 11
1) Justifique a frase “A gliconeogênese não é simplesmente a glicólise invertida”.
A gliconeogênese não é simplesmente a glicólise invertida, pois a glicólise possui três reações irreversíveis: a reação 1, 3 e 10. Para que ocorra a inversão é necessário substituir essas reações.
2) De acordo com o quadro apresentado abaixo, responda o que deve estar acontecendo nas fases I, II, III, IV e V.
I) Glicose exógena (proveniente da dieta) que é usada para glicólise e começo da síntese do glicogênio (glicogênese).
II) Diminui os estoques de glicogênio (glicogênese e então começa a glicogenólise (aumentando progressivamente).
III) Jejum prolongado: caimento da glicogenólise e aumento da Gliconeogênese.
IV e V) Somente gliconeogênese, começa produção de corpos cetônicos.
3) Uma paciente em tratamento com altas doses de um anti-inflamatório (dexametasona) para controlar uma infecção pulmonar, voltou ao médico após 5 dias queixando-se de poliúria marcada (aumento na frequência das micções), polidipsia (sede aumentada) e fraqueza muscular. A glicose sanguínea era de 275 mg/dL (15 mM) sendo o valor de referência 80-100 mg/dL (4,4-5,6 mM). Sabendo-se que a dexametasona é um glicocorticoide sintético que provoca o aumento nos níveis séricos de aminoácidos e de glicose, responda:
a) Qual o motivo da fraqueza muscular
A dexametasona aumenta (“ativa”) a proteólise muscular (quebra de proteína em aa). A proteólise gera grupo amina, sendo assim o aa juntará com o grupo amina e será convertido em piruvato, para ser levado ao fígado. Então, é utilizado pelo fígado par ser transformado em glicose através da gliconeogênese (para ser jogada no sangue posteriormente).
Em condições normais, o aa é utilizado pelo músculo para o seu próprio consumo de energia. Mas como o aa foi utilizado para fazer gliconeogênese, ocorre a fraqueza muscular.
b) Qual o motivo da hiperglicemia
Além do medicamento provocar aumento nos níveis de glicose, ele aumenta os aa que serão utilizados pelo fígado para fazer gliconeogênese, mandando mais glicose para o sangue, provocando hiperglicemia.
4) Um conhecido alcoólatra de uma cidade foi trazido à emergência por um companheiro de boteco. Esse amigo relatou que ele tinha bebido muito na última semana devido à uma discussão com a família e que há praticamente três dias não comia nada. Estava confuso, trêmulo, agressivo e suando profundamente. Quando a sua pressão estava sendo aferida, ele sofreu uma convulsão. A glicemia medida um pouco antes da convulsão era de 28 mg/dL (1,6 mM). Qual a influência do uso abusivo de álcool na taxa glicêmica desse indivíduo?
Fígado intoxicado pelo álcool não consegue fazer gliconeogênese com eficiência. Sendo assim, ocorre o acúmulo de NADH no citosol, que faz com que o piruvato seja transformado em lactato (vai ser reduzido a lactato ao invés de ser transformado em oxalacetato).
Ocorre então a diminuição da quantidade de piruvato para fazer a gliconeogênese e o indivíduo fica em hipoglicemia.
O NADH acumulado doa elétrons para o piruvato e este se transforma em lactato.
5) Uma biópsia hepática de um menino de quatro anos revelou que a atividade da enzima frutose 1,6-biofosfatase era 20% do normal. Os níveis de glicose no sangue do paciente eram normais no começo do jejum, mas a seguir diminuíam repentinamente. As concentrações de piruvato e alanina eram elevados, bem como os níveis de gliceraldeído 3-P e diidroxicetona-P. Explique a razão para esses sintomas.
Como a atividade da frutose 1,6 bifosfatase é comprometida, a frutose 1,6 bifosfatase não é convertida em frutose-6-fosfato e isso interrompe a gliconeogênese (bloqueio da 2ª reação de substituição).
O acúmulode piruvato e alanina (vinda da proteólise) vai ocorrer pela regulação que automaticamente para o resto das reações.
A interrupção da gliconeogênese acarretará em hipoglicemia em casos de jejum prolongado (jejum curto usa glicose proveniente do glicogênio).
Tratamento: comer a cada duas horas; não poderá ficar longos períodos de jejum.
6) O Diabetes Melito Dependente de Insulina (DMDI) é caracterizado por uma hiperglucagonemia. Esse caso, onde mesmo em condições de hiperglicemia o pâncreas continua liberando glucagon, pode ser explicado pela falta da inibição parácrina de secreção de glucagon exercido pela insulina. Dessa forma, a alta presença de glucagon deve agravar o quadro clínico da diabete. Por que ocorre o agravamento desse quadro de hiperglicemia.
No diabetes há uma deficiência na produção de insulina, a qual normalmente ativa células a produzir glucagon.
Sem a insulina, células produzem constantemente glucagon e este promove a ativação da glicogenólise e proteólise (aumenta aa para gliconeogênese).
Com a falta de insulina a glicose não entra em algumas células, aumentando a glicemia. Isso é potencializado com a hiperglucagonemia.
7) Crianças nascidas de mães desnutridas podem apresentar hipoglicemia, sendo necessário a infusão endovenosa de glicose acompanhado de uma dieta rica em carboidratos. Justifique o motivo da hipoglicemia.
Quando crianças normais nascem, há uma hipoglicemia natural, pois, a quantidade de glicose que a mãe envia para o feto é de 40 a 50% da sua glicose (relativamente baixa). Porém a criança não fica hipoglicêmica devido às suas reservas de glicogênio.
Já uma criança gerada em mãe desnutrida (“pode ser hipoglicêmica”), irá nascer hipoglicêmica e sem reserva de glicogênio, pois a gestação utilizava a quantidade de glicose recebida (uma vez que era pouca).
8) A biotinidase é uma enzima hidrolase de fundamental importância no metabolismo da biotina. Sua função é liberar a biotina ligada covalentemente à proteína (dieta) ou aos peptídeos biocitina – substrato natural. A idade de início dos sintomas pode variar de uma semana a dois anos de idade, em média cinco meses, entre eles estão retardo mental, convulsões e ataxia (movimentos descoordenados) que justificam a gravidade da doença. É um distúrbio metabólico com variada expressão fenotípica, caracterizada principalmente por sintomas neurológicos, quais sejam ataxia, crise convulsiva, retardo mental e atraso no desenvolvimento psico-motor; dermatites, alopecia e predisposição a infecções.
Justifique a relação existente entre essa doença genética com o metabolismo da glicose.
Sem a biotina não tem o funcionamento da enzima piruvato carboxilase e não terá a 1ª reação de substituição da gliconeogênese. Sem a gliconeo, haverá hipoglicemia em casos de jejum prolongado, assim faltará glicose para o consumo no cérebro.
9) A anemia hemolítica ocorre a deficiência encontrada na enzima glicose-6-fosfato desidrogenase, primeira enzima da fase oxidativa do desvio das pentoses. Com essa alteração, é observado um aumento nas quantidades de H2O2 e outros peróxidos orgânicos que são capazes de reagir com as duplas ligações dos ácidos graxos de membrana celular levando ao seu rompimento. Nesses casos é bastante comum a lise das células vermelhas do sangue. Após esse breve relato, responda:
a) Qual a relação existente entre a 1ª reação da fase oxidativa do desvio das pentoses com a peroxidação oxidativa da membrana das hemácias?
A 1ª reação do desvio das pentoses produz NADPH, que é utilizado para reduzir a glutationa e esta é usada para converter H2O2 em H2O.
Se houver problema no desvio das pentoses, não haverá NADPH e então o H2O2 não será convertido em H2O.
b) Por que indivíduos com deficiência nessa enzima não conseguem evitar a hemólise?
O aumento de H2O2 fará com que este reaja com os ácidos graxos das membranas celulares das hemácias, provocando a lise (hemólise).
OBSERVAÇÕES:
 BCAA:
- Três aa anticatabólitos.
- Diminui proteólise muscular.
 Dexametasona:
- Hiperglicêmico.
- Ativa a proteólise.
 Glutationa reduzida é usada para reduzir H2O2 em H2O.
SALETA 12
1) A glicose produzida pela gliconeogênese não será utilizada pela glicólise no fígado, a menos que ocorra uma alteração nos níveis glicêmicos. Quais os fatores que garantem essa afirmação.
A glicose produzida pela gliconeogênese foi sintetizada em jejum prolongado (hipoglicemia). Como o KM do GLUT dos hepatócitos é alto, a afinidade pela glicose é baixa e com isso se faz necessária um alto nível glicêmico para ativá-los, justificando assim o não uso da glicose pelo fígado que provem da gliconeogênese.
Em hipoglicemia o GLUT1 e GLUT3 tem alta afinidade pela glicose (KM baixo). Sendo assim, as células que possuem esses GLUTs vão consumir preferencialmente glicose, a menos que ocorra alteração nos níveis glicêmicos.
2) A fosfofrutoquinase 1 (PFK1) é uma enzima limitante da velocidade e controla a entrada da glicose-6-P na glicólise da maioria dos tecidos. Quais são os fatores de regulação que determina que a glicose seja consumida pela glicólise (ativação) ou que a reação seja inibida? Quais as situações metabólicas que esse indivíduo se encontra (considerar regulação alostérica e hormonal?)
Regulação alostérica:
- Glicólise é ativada por: frutose 2,6 bifosfato, AMP e ADP, e diminuição do PEP
- Gliconeogênese é ativada por: aumento do PEP.
Regulação hormonal:
- Glucagon/Adrenalina: ativa a cascata de reação química, aumenta os níveis de AMPc, ativa quinase, fosforila a 2,6 bifosfatase, que diminui a concentração de 1,6 bifosfato, inibe glicólise, ativa gliconeogênese.
- Insulina: diminui AMPc, ativa fosfatase que desfosforila a enzima bifuncional (PFK2) que coloca fosfato na frutose-6-fosfato formando frutose 2,6 bifosfato que ativa a PFK1, ativa glicólise.
O indivíduo encontra-se em hiperglicemia, pois há a atuação da PFK1.
3) Sulfoniluréias (SU) são drogas hipoglicemiantes bastante difundidas. Um dos efeitos da SU é de inibir fosforilação da enzima bifuncional PFK2/F2,6BPase, contrapondo-se ao efeito hepático do glucagon. Portanto, nesse caso, podemos definir o efeito da SU no controle da glicemia através da regulação da glicólise/gliconeogênese. Por que a SU é um agente hipoglicemiante? Explique como será o mecanismo de controle da metabolização da glicose nesse caso.
A SU é um agente hipoglicemiante, pois impede a fosforilação da enzima bifuncional, fazendo com que esta atue como PFK2.
O PFK2 transforma frutose-6-fosfato em frutose 2,6 bifosfato que ativa a PFK1, que converte frutose 6-P em frutose 1,6 bifosfato, ativando a glicólise.
Como os níveis glicêmicos depois de um certo tempo estará reduzido, o organismo como mecanismo compensatório liberará glucagon para estimular a gliconeogênese.
 Sulfoniluréias (SU): faz com que a enzima atue como PFK2.
4) O hábito de ingerir doces pode engordar mais do que a ingestão equivalente da mesma quantidade de amido, apesar dos dois serem carboidratos. Qual o motivo de pelo qual ocorre um aumento na conversão de carboidrato em gordura quando ingerimos doces? Explique o mecanismo de regulação desse evento.
Massa é amido que vira glicose.
Doce é sacarose que vira glicose e frutose.
A frutose entre direto como frutose 1,6 bifosfato, aí não tem a inibição da PFK1 (pois pula essa etapa) mesmo se acumular citrato. O acúmulo de citrato desvia para a síntese de ácidos graxos (lipídeos).
O acúmulo de citrato inibe a PFK1, para a glicólise. Mas a frutose vira 1,6 bifosfato direto sem passar pela regulação da PFK1, ou seja, mesmo com o acúmulo de citrato, não ocorre a inibição da glicólise, continua acumulando citrato que vira lipídeo.
5) Após a cesariana, um recém-nascido (RN) de mãe diabética apresentou as seguintes características: peso 4,1 Kg, feições macrossômicas (corpo e órgãos grandes), abdômen protuberante e face arredondada. A taxa glicêmica estava abaixo do normal e continuoudiminuindo mesmo com a administração endovenosa de glicose. Foi administrado então 15 mg de hidrocortisona a cada seis horas. Após seis dias foi suspensa a hidrocortisona e a partir do 15º dia o dispensou a administração de glicose. Após o relato, responda as seguintes perguntas:
a) Qual o motivo da hipoglicemia do RN? Por que ela persiste mesmo após a administração de glicose endovenosa?
Recém-nascido de mãe diabética, o filho produz insulina normal. Nesse caso, a insulina tira o excesso de glicose do sangue e manda para o músculo. O RN não precisa de muita glicose para o músculo e sim para o cérebro.
Mas, como o excesso de insulina tira glicose rapidamente do sangue, o RN entra em hipoglicemia, comprometendo a distribuição de glicose para o cérebro.
A taxa glicêmica continua abaixo do normal mesmo após a administração de glicose endovenosa, pois o RN não faz gliconeogênese, devido à presença da insulina (insulina: inibidora de gliconeogênese).
b) Qual o motivo do aumento dos órgãos?
O aumento dos órgãos ocorreu devido ao excesso de insulina no feto que captou muita glicose para os músculos principalmente. Depois do fator genético determinante, a insulina é o maior fator de crescimento do feto. Como a mãe é diabética, então passa maior quantidade de glicose para o feto e como ele não tem diabetes o seu pâncreas produz maior quantidade de insulina, causando um maior crescimento.
Ou seja:
A hiperglicemia materna resulta em hiperglicemia fetal com aumento na produção de insulina, determinando hipertrofia e hiperplasia das células . O estado de hiperinsulinismo favorecem a organomegalia e macrossomia fetal.
c) Por que foi administrado a hidrocortisona?
Hidrocortisona: é um cortisol sintético (corticosteroide). É utilizada pois diminui a utilização da glicose e então estimula a gliconeogênese. Aumenta a glicemia por indução de enzimas glicogênicas.
d) Sugira um procedimento pré-natal para evitar a hipoglicemia.
É recomendado fazer a terapêutica glicocorticoide para repor a glicose, no RN hipoglicêmico.
SALETA 13
1) O olho humano contém células que transmitem ou focalizam luz, e essas células não podem ser preenchidas por substâncias opacas como mitocôndrias ou leitos capilares densamente agrupados. Como é o processo gerador de energia nessas células? Justifique. Caracterize essa reação.
Células da retina não tem mitocôndria.
Por processo anaeróbico em virtude da ausência da mitocôndria. Os elétrons do NADH são transferidos para o piruvato que é reduzido, então, a lactato, realizando fermentação láctica.
O piruvato foi produzido na glicólise, mas foi impedido de se converter em oxalacetato pela ausência de mitocôndria.
COLOCAR REAÇÃO QUÍMICA
2) A realização de um teste físico é feito, para dois indivíduos, com várias corridas de 800 metros e o lactato dosado ao final de cada atividade. A primeira corrida é feita em alta velocidade, a máxima conseguida pelo indivíduo. Após uma pequena pausa, faz-se um ciclo de corridas em velocidades baixas e crescentes intercaladas com curtos descansos. Para os dois indivíduos, obtém-se os seguintes dados:
Explique o porquê do comportamento apresentado no gráfico?
Relacione a concentração de lactato no sangue e o desempenho dos dois atletas.
O indivíduo 1 produz mais lactato, porque possui maior quantidade de fibras musculares brancas (necessárias para a contração rápida).
O consumo de lactato também ocorre mais rapidamente para que ocorra a metabolização no fígado para gerar energia.
Em corridas de curtas distâncias (o treino é focado na força muscular) utiliza-se a capacidade anaeróbica (de prontidão) e por isso esse indivíduo foi melhor nessa etapa.
Na etapa seguinte, corrida de longa distância, visa o preparo aeróbico (fornecimento de O2), e esse indivíduo apresentou dificuldade nessa etapa. Mostra que não tem um bom condicionamento físico.
No indivíduo 2, a produção de lactato foi menor, mostrando que este indivíduo não teve muita capacidade de realizar respiração anaeróbica, porém no 2º elemento utilizou energia proveniente das fibras vermelhas (respiração aeróbica), o possibilitou realizar percursos maiores.
3) Células cancerígenas crescem tão rapidamente que acabam apresentando uma maior frequência de metabolismo anaeróbico que outras células do organismo. Por que isso acontece? Aproveitando esta capacidade, pode-se projetar uma droga capaz de inibir este processo, podendo ser utilizado como quimioterápico. Explique o local da célula onde esta droga estaria atuando e qual reação ela estará inibindo?
As células cancerígenas se duplicam muito rápido e, esse aumento no número de células faz a circulação local diminuir (não haverá irrigação suficiente para todas). Sem o oxigênio, essas células são obrigadas a fazer respiração anaeróbica.
A droga atuaria no citosol da célula e inibiria a enzima lactato desidrogenase (respiração anaeróbica), que transforma piruvato em lactato.
O problema de sua utilização é que ela afetaria também células que fazem respiração anaeróbica exclusivamente, como hemácias e fibras brancas.
4) Durante um experimento, o coração de uma cobaia foi isolado e sangue foi perfundido artificialmente através do mesmo. A concentração de glicose sanguínea foi medida antes e após passar pela musculatura cardíaca. Qual deve ser a variação na concentração de glicose no sangue quando:
a) O sangue circulante estiver desoxigenado
A concentração de glicose vai estar baixa, pois o sangue está sem O2. Sendo assim, as células vão utilizar a respiração anaeróbica como fonte de energia, que necessita retirar muito mais glicose do sangue:
- 2 glicose em aerobiose produz 38 ATP
- 2 glicose em anaerobiose produz 2 ATP
Portanto, necessitaria de 19 moléculas de glicose para produzir o mesmo tanto que por via aeróbica.
b) O sangue circulante estiver oxigenado
Justifique a sua resposta.
A concentração da glicose vai estar alta, pois o sangue possui O2 e glicose, podendo realizar a respiração aeróbica para produzir energia (ATP) retira menos glicose do sangue.
5) A fadiga muscular (declínio da força muscular antes ou depois do exercício), apesar de ser muito comentada no meio esportivo, ainda não é totalmente esclarecida. Muitos autores associam esse evento com a produção aumentada de ácido láctico durante a atividade anaeróbica. Entretanto o ácido láctico ou o lactato não podem ser responsabilizados sozinhos pela falta de energia no músculo. Outros eventos, como por exemplo, a depleção dos níveis de glicogênio muscular, diminuição na liberação de cálcio para contração muscular e a hidrólise aumentada de ATP, com liberação de H+ que diminuiria o pH, poderiam colaborar com a fadiga muscular. Por que o ácido não pode ser responsabilizado pela fadiga muscular? Como essa diminuição do pH (acidose) poderia interferir para o desenvolvimento de fadiga?
Pois não forma ácido lático e sim lactato, devido ao fato que o pH do músculo é aproximadamente 7 e o Pka do ácido láctico é 3,8. Se formasse ácido láctico, o pH do músculo seria extremamente ácido.
O lactato não pode ser responsabilizado pela fadiga muscular, pois esta caracteriza-se por falta de energia e o lactato vai ser reutilizado no fígado (ciclo de Cori) para produzir glicose pela gliconeogênese.
A falta de energia no músculo provoca microlesões. Quando o lactato é produzido nos músculos, íons de hidrogênio também são produzidos em excesso. Se houver acúmulo destes íons, o músculo torna-se ácido.
Essa acidose provoca microlesões que causará dor e a falta de energia que provocará fadiga. As microlesões são recuperadas a partir da síntese proteica.
 A diminuição do pH não interfere na fadiga e sim contribui para as microlesões. Fadiga é falta de ATP.
SALETA 14
1) O manuscrito propondo o ciclo do ácido cítrico foi apresentado para publicação na revista Nature, mas foi rejeitado devido ao excesso de trabalhos a serem publicados pela revistana época. Foi por esse motivo então publicado na revista Enzymology. O Dr. Krebs orgulhosamente exibiu a carta de rejeição por toda a sua carreira, como uma forma de encorajar jovens cientistas a persistirem no seu objetivo.
Sobre esse ciclo bioquímico descrito pelo Dr. Krebs, descreva os seguintes itens:
a) As etapas que envolvem oxidação?
As etapas 3, 4, 6 e 8 do Ciclo de Krebs.
b) O número total de carbonos dos metabólitos do ciclo
Há 2C de saldo para 1 piruvato, mas como no ciclo de Krebs são 2 piruvatos há metabolização de 4C. Etapa 3 e 4 ocorre descarboxilação (perde CO2).
c) As etapas que envolvem transferência da coenzima A
1ª reação e 5ª reação: saída do CoA
4ª reação: entra CoA
2) “Uma aflição certamente muito incômoda, que ataca homens, é denominada, pelos habitantes de Beribéri (que significa carneiro). Acredito que aqueles a quem esta enfermidade ataca, com seus joelhos trêmulos e pernas levantadas, caminham como carneiros. É uma espécie de paralisia, ou melhor, tremor: por que atinge os movimentos e a sensação das mãos e dos pés, e, às vezes, até o corpo inteiro”. Esta é a descrição de uma deficiência vitamínica feita em 1630, pelo clínico holandês Jacob Bontius que trabalhava em Java.
Hoje sabemos que essa enfermidade é causada pela deficiência da vitamina tiamina (vit. B1) na dieta. Os principais sintomas observados no paciente são problemas neurológicos e cardíacos. O dano no sistema nervoso periférico se expressa em termos de dor nos membros, fraqueza muscular e sensação cutânea alterada. O coração pode estar aumentado e o débito cardíaco inadequado. Sabemos também que a vit. B1 participa como coenzima das reações catalisadas pelas enzimas piruvato desidrogenase, cetoglutarato desidrogenase e transcelolase. Após essa longa leitura, responda os itens abaixo:
a) Por que a deficiência de vit. B1 leva primariamente a distúrbios neurológicos?
A vitamina B1 (tiamina) é coenzima da piruvato desidrogenase que oxida as moléculas de piruvato em acetil CoA para esta ser usada no ciclo de Krebs. Sem B1 a enzima não funciona, não ocorre a produção de ATP pelo ciclo de Krebs (via aeróbica) e causa problemas neurológicos devido o cérebro usar exclusivamente glicose via aeróbica.
b) Como explicar o aumento nos níveis séricos de piruvato e -acetoglutarato?
 cetoglutarato desidrogenase e piruvato desidrogenase são enzimas derivadas da vitamina B1 (tiamina). Sem ela haverá acúmulo de piruvato e cetoglutarato desidrogenase (presente no ciclo de Krebs).
3) Os organismos ou células podem ser classificados em aeróbios obrigatórios (somente conseguem sobreviver na presença de O2), anaeróbios obrigatórios ou anaeróbios facultativos (podem funcionar na presença ou ausência de O2). A maioria das células que apresentam a capacidade de fazer respiração aeróbica e anaeróbica prefere realizar a primeira. Compare em termos energéticos qual a vantagem para a célula realizar este tipo de respiração.
Respiração aeróbica: 1 glicose produz de 36 a 38 ATP.
Respiração anaeróbica: 1 glicose produz 2 ATP.
Além disso, a respiração aeróbica pode utilizar outros tipos de combustíveis celulares.
4) Qual o motivo do ciclo do ácido cítrico ser considerado como processo aeróbico se não existe a participação direta do O2 em nenhuma das oito reações?
Porque o saldo do ciclo de Krebs será NADH e FADH2, que irão para a mitocôndria (membrana interna) agir na cadeia de transporte de elétrons, proporcionando a fosforilação oxidativa (FO).
O oxigênio é o aceptor final dos elétrons.
5) O que garante que o ciclo do ácido cítrico será o principal fornecedor de energia para o músculo em atividade prolongada? Por que o mesmo não estará inibido durante a atividade física?
O exercício físico gera aumento de NAD+, aumento de ADP e presença de O2, que são ativadores do ciclo de Krebs.
6) O ciclo de Krebs é considerado um importante via catabólicas e também anabólica. O que determina que uma alta ingestão de carboidrato esteja diretamente ligada ao acúmulo de triglicérides no tecido adiposo, ou seja, uma dieta rica em carboidratos engorda?
A glicose vai ser consumida pela glicólise até se transformar em piruvato, que entra no ciclo de Krebs. O acúmulo de citrato trava o ciclo e então ocorre um desvio para a síntese de ácidos graxos e esteróis.
O carboidrato é convertido em ácido graxo no fígado e armazenado como TAG no tecido adiposo.
 Principal órgão lipogênico (síntese de ácido graxo): fígado
 Citrato é convertido em ácido graxo, que pode ser utilizado no fígado, músculo ou tecido adiposo.
SALETA 15
1) Uma atividade diminuída da Cadeia de Transporte de Elétrons (CTE) pode resultar de inibidores, bem como de mutações no mtDNA e do nDNA. Nessa situação, podemos esperar que ocorram os seguintes eventos na célula. Justifique cada situação.
a) Uma diminuição da CTE resulte em acidose láctica
Diminuição da CTE acumula piruvato, que é transformado em lactato na respiração anaeróbica, que aumenta a produção de ácido láctico.
b) Uma diminuição na oxidação do piruvato.
Diminuição da CTE, aumento da NADH (mitocôndria) e FADH2, e isso inibe o ciclo de Krebs, ocorrendo então a redução do piruvato em vez de oxidação (em acetilCoA).
c) Acúmulo de NADH citosólico e diminuição de NAD+
Aumento de NADH mitocondrial trava o sistema de lançadeira (joga do citosol para a mitocôndria) e não envia o NADH citosólico para a mitocôndria, aumenta o NADH mitocondrial, diminui NAD+.
d) O aumento na taxa de NADH/NAD inibe a piruvato desidrogenase (transforma piruvato em acetilCoA) e causa o acúmulo de piruvato.
O acúmulo de piruvato inibe a CTE.
2) Pessoas adultas e fisicamente ativas requerem na dieta a ingestão diária de 160 g de carboidratos e cerca de 20 mg de niacina (B3 – precursor do NAD). Qual o papel da niacina no metabolismo da glicose? Por que a diferença tão grande entre as concentrações de glicose e niacina, já que cada glicólise consome uma molécula de glicose e um NAD? Justifique sua resposta.
Niacina (B3): precursora do NAD e NADP, e esses são utilizados nas reações da glicólise, em 6 reações – leva elétrons para a CTE em aerobiose.
O NAD é muito mais utilizado do que a glicose, mas ele é reciclado enquanto a glicose é gasta totalmente (seus C são eliminados em CO2)
 Tem que ingerir mais carboidratos que vitamina B3 (niacina)
3) O monóxido de carbono (CO) pode ser transportado até a mitocôndria onde se liga fortemente ao complexo IV. Dessa forma podemos afirmar que a intoxicação por CO interfere no metabolismo aeróbico. Justifique a sua atuação nas etapas abaixo:
a) Cadeia de transporte de elétrons
Pois o CO se liga ao complexo IV e inibe esse complexo e então ocorre o acúmulo de elétrons nos outros complexos, pois são reações acopladas (acumula NADH que não consegue doar elétrons).
b) Redução de O2 em água
CO se liga no sítio de ligação do O2 no complexo IV, impedindo que este receba elétrons e se transforme em água metabólica (elétrons vem com o hidrogênio hidreto).
c) Produção de energia
Não haverá transferência de elétrons para a fosforilação oxidativa, o gradiente de H+ no espaço intermembranoso será baixo e não ocorre (ocorre pouco) o retorno dos prótons pela ATP sintase para gerar ATP.
4) Exercise benefits a variety of organ systems in mammals, and some of the best-recognized effects of exercise on muscle are mediated by the transcriptional co-activator PPAR-γ co-activator-1 α (PGC1-α). Here we show in mouse that PGC1-α expression in muscle stimulates an increase in expression of FNDC5, a membrane protein that is cleaved and secreted as a newly identified hormone, irisin. Irisin acts on white adipose cells in culture and in vivo to stimulate UCP1 expression and a broad program of brown-fat-like development. Irisin is induced with exercise in mice and humans, and mildly increased irisin levels in the blood cause an increase in energy expenditure inmice with no changes in movement or food intake. This results in improvements in obesity and glucose homeostasis. Irisin could be therapeutic for human metabolic disease and other disorders that are improved with exercise.
Tradução:
O exercício beneficia uma variedade de sistemas de órgãos em mamíferos e alguns dos efeitos mais reconhecidos do exercício no músculo são mediados pelo co-ativador transcriptional PPAR-γ co-activator-1 α (PGC1-α). Aqui, mostramos no mouse que a expressão de PGC1-α no músculo estimula um aumento na expressão de FNDC5, uma proteína de membrana que é clivada e segregada como um hormônio recentemente identificado, a irisina. Irisin atua em células adiposas brancas em cultura e in vivo para estimular a expressão de UCP1 e um amplo programa de desenvolvimento semelhante a gordura marrom. A Irisin é induzida com exercícios em camundongos e seres humanos, e níveis ligeiramente aumentados de irisina no sangue causam um aumento no gasto de energia em camundongos sem alterações no movimento ou ingestão de alimentos. Isso resulta em melhorias na obesidade e na homeostase da glicose. Irisin pode ser terapêutico para doenças metabólicas humanas e outros distúrbios que são melhorados com o exercício.
Após a apresentação da irisina, relacione a sua produção com o emagrecimento. A possível utilização terapêutica da irisina indica a capacidade de emagrecimento sem alteração na dieta e nem a necessidade da prática aumentada de exercício. Justifique essa previsão por parte dos cientistas.
A irisina é um estimulante da produção de termogenina (poro que está na membrana) que servirá para passar os prótons, passando poucos prótons pela ATP sintase, produzindo pouco ATP.
Como não ocorre o acúmulo de ATP, o ciclo de Krebs não para e há oxidação do moléculas como lipídeos, diminuindo a gordura.
5) O transporte de elétrons e a fosforilação oxidativa podem ser desacoplados por meio de compostos que aumentam a permeabilidade da membrana mitocondrial interna a prótons. Essas substâncias fazem com que o transporte de elétrons funcione em alta velocidade, sem estabelecer um gradiente de prótons. A energia produzida pelo transporte de elétrons é liberada na forma de calor. Após essa explicação, justifique o mecanismo de ação dos seguintes desacopladores com os seguintes efeitos:
a) Altas doses de aspirina (salicilato) com ocorrência de febre
O salicilato (altas doses de aspirina – OBS: tem carga negativa) entra no espaço intermembranoso e se liga aos prótons ficando com carga neutra, atravessa facilmente a MMI, provocando um fluxo de prótons. Esse fluxo produz calor que causará febre.
Ocorre pouco retorno dos prótons pela ATP sintase; não acumula ATP.
 Altas doses de aspirina podem causar hemorragia.
b) Proteínas desacopladora UCP1 (termogenina) encontrada em gordura marrom de recém-nascidos.
Idem a questão 4.
6) A Diaryquinolines é uma droga nova que inibe seletivamente a ATP sintase micobacteriana, mas têm pouco efeito sobre outras bactérias e praticamente nenhum sobre a enzima homóloga em eucariotas. A tuberculose é uma das doenças infecciosas que mais mata no mundo, cerca de 2 milhões de pessoas por ano. É causado pela Mycobacterium tulerculosis, uma bactéria aeróbica estrita.
Sobre o efeito dessa droga, responda por que ela é considerada um importante bactericida?
É uma droga bactericida específica para micobactéria que são bactérias aeróbicas restritas, inibindo especificamente a ATP sintase dessas micobactérias impedindo a formação de ATP. Sem energia essas bactérias morrem (não atingem o hospedeiro).
SALETA 16
1) Como ocorre o estresse oxidativo na célula? Como são os mecanismos antioxidantes enzimáticos e não enzimáticos funcionam?
Através do desequilíbrio entre os radicais livres e os antioxidantes, que pode ser causado por:
- Aumento da CTE (no caso de excesso de exercícios físicos, pois aumenta o O2)
- Fagocitose
- Poluição
- Radiação
- Agrotóxicos
- Álcool, drogas e fumo
- Nutrição inadequada
Enzimáticos: através de enzimas que transformam radicais livres em moléculas não reativas.
Não enzimáticos: principalmente através de vitaminas que neutralizam esses radicais.
2) Observe a figura abaixo e depois responda as questões:
Qual a relação existente entre a deficiência na enzima glicose-6-fosfato desidrogenase, estresse oxidativo e a hemólise?
Se não tiver essa enzima, não ocorre a liberação de elétrons para o NADPH. Este não envia elétrons para a glutationa redutase e essa não reduz a glutationa.
A glutationa oxidada não doa elétrons para a neutralização dos radicais livres. Esses radicais reagem com as membranas das células, podendo romper os ácidos graxos das cadeias carbônicas provocando lesões e, posteriormente, hemólise.
 H2O2:
- Podia encontrar um íon ferroso
- Reage com ácidos graxos
3) Durante a isquemia (diminuição do fluxo sanguíneo), a capacidade do coração em gerar ATP a partir da fosforilação oxidativa está comprometida. O dano parece ser acelerado quando é reperfundido (reintroduzido) oxigênio no tecido. Sabendo-se que durante a isquemia, a CoQ está reduzida (saturada com elétrons), relacione a disponibilidade de oxigênio com os danos no tecido cardíaco.
Com essa saturação de elétrons, além da COQ passar elétrons para o Complexo III, ela irá passar elétrons antecipadamente para os oxigênios formando ânions superóxidos (ºO2) que são radicais livres. Esses podem interagir com as membranas celulares provocando lesões.
 COQ: transfere elétrons do complexo I para o complexo III ou do complexo II para o complexo III.
4) A catarata é mais prevalente na população diabética devido ao sorbitol – poliálcool resultante do metabolismo do açúcar – que se acumula no cristalino, altamente hidrofílico. Em situações de hiperglicemia, o cristalino absorve a água, o que provoca miopia no paciente. Á medida em que a glicemia retorna aos seus níveis normais, o cristalino se desidrata e volta ao seu tamanho original. A repetição dessa situação altera as fibras da estrutura do cristalino, provocando sua opacificação. Isso explica a maior predisposição dos diabéticos a sofrer de catarata mais cedo e com mais frequência, se comparados à população que não sofre da doença. Qual a relação existente entre a via das pentoses fosfato e a catarata?
Em hiperglicemia o excesso de glicose pode ser transformado em sorbitol (por ao contrário) através do NADPH, que é produzido em maior quantidade na célula pelo desvio das pentoses.
O sorbitol provoca aumento da osmolaridade do cristalino deixando-o opaco, causando catarata.
5) Íons ferro e outros metais presentes no nosso corpo, normalmente estão associados a proteínas (ex: hemoglobina, transferrina, ferritina, etc). Qual é a importância desses metais não estarem livres?
Íons ferro associados a H2O2 geram radicais livres do tipo hidroxil (ºOH), que é o mais reativo e pode levar danos as mitocôndrias ou a outras células.
SALETA 17
1) Uma gama de doenças tem sido atribuída a deficiência de carnitina (Transferase ou translocase). Os sintomas vão de cãibras musculares leves, fraqueza muscular grave e mesmo morte. O músculo, rim e coração são os tecidos mais afetados. Com base nestes afirmações, esclareça o motivo da fraqueza muscular observada nesses casos?
A carnitina é responsável por carrear os ácidos graxos para membrana interna da mitocôndria dos músculos, sem ela os ácidos graxos não são metabolizados e não há formação de energia suficiente, pois a glicose produz pouco ATP comparado ao ácido graxo.
2) Durante o processo de -oxidação de um ácido graxo são liberados, dentro da mitocôndria, acetil-CoA, NADH e FADH reduzidos. A quantidade destes compostos liberados na oxidação varia de acordo com a quantidade de carbonos do ácido graxo. Um triglicerídeo formados apenas por ácidos palmíticos (18 Carbonos sem insaturação) produzirá, respectivamente. Justifique a sua resposta.a) 9, 8 e 8
b) 7, 7 e 8
c) 16, 14 e 14
d) 18, 16 e 16
e) 27, 24 e 24
Letra E. Cada 2 carbonos formam um ciclo de Lynen, e cada ciclo de Lynen produz 1 NADH e 1 FADH2.
3) Qual número de ATPs gerados durante a oxidação de um triacilglicerol misto, composto por ácidos graxos saturados contendo 20 carbonos (2 unidades) e 21 carbonos (1 unidade)?
20C 9 ciclos de Lynen
21C
 326 + 156 = 482 ATPs
4) A malonil-CoA tem duas funções muito importantes no metabolismo. Primeiro é um intermediário comprometido na síntese de ácidos graxos. Em segundo lugar inibe fortemente a carnitina palmitoiltransferase I. A enzima produtora de malonil-CoA, a Acetil-CoA Carboxilase (ACC), aparece no genoma humano em duas isoformas, sendo codificadas por dois genes separados. O gene ACC1 é expressado no fígado e no tecido adiposo, enquanto que o ACC2 é produzido na musculatura cardíaca e esquelética. Altas concentrações de glicose e de insulina ativam a ACC2, enquanto que o exercício tem efeito contrário, aumentando AMP, que ativa quinase, fosforilando a ACC2 e inativando-a. Descreva como atuariam esses mecanismos de regulação na lipólise ou lipogênese?
	
	ACC
	
	
	AcetilCoA
	
	MalonilCoA
	(Etapa fundamental para síntese de lipídeos)
Ativando lipogênese e inibindo lipólise
ACC1: hepatócitos e adipócitos.
ACC2: cardíaca e esquelética
- Ativada pela insulina: tem glicose; ativa lipogênese; lipólise não está acontecendo.
- Inibida por adrenalina: não tem produção de MalonilCoA; diminuição do MalonilCoA (não produz lipídeo); lipólise ativada.
O músculo não é especializado em lipogênese.
5) Durante as aulas anteriores afirmei que o excesso de glicose pode ser convertido em gordura, entretanto a gordura não pode ser transformada em glicose. Entretanto essa afirmação não é totalmente verdadeira. Por que isso acontece?
Tem uma parte do lipídeo que vira glicose, porque glicerol pode ser usado para produzir glicose (gliconeogênese) no fígado.
6) As crianças apresentam uma maior tendência a entrar em Cetose que os adultos, pois entram em estado de jejum mais rapidamente. Elas utilizam mais energia por unidade de massa (razão entre músculo e tecido adiposo maior), e as reservas de glicogênio são utilizadas rapidamente (uma razão maior entre massa cerebral e massa hepática). Nas crianças, os níveis de corpos cetônicos atingem 2 mM no sangue em 24 horas e em adultos demora mais de três dias para alcançar o mesmo nível. Após a apresentação do caso acima, responda:
a) Qual a função desses corpos cetônicos no organismo? Como os mesmos são metabolizados e quais os órgãos que utilizam esses corpos cetônicos?
Economiza glicose e usa corpos cetônicos para produção de energia; transformados em AcetilCoA que são metabolizados como produção de energia.
Músculos, coração e cérebro (depois de uma semana).
b) Qual a importância da concentração do oxaloacetato nas células hepáticas para determinar que o indivíduo entre em cetose?
Fígado consome oxalacetato para consumir glicose, acúmulo de AcetilCoA (utilizada para produção de corpos cetônicos) e diminuição de oxalacetato JEJUM PROLONGADO.
c) Qual a consequência de grandes quantidades dos corpos cetônicos no sangue?
Acidose metabólica (cetoacidose) excesso de corpos cetônicos no sangue por muito tempo sai Ca+2 (complexado com os ácidos) para o sangue, situação de osteoporose quem tem cetogênese constante.
Acidose diminui o nível de Ca+2 no sangue, e eles saem dos ossos para tentar arrumar isso.
7) Os corpos cetônicos têm papel importante na economia da utilização de glicose e na redução da proteólise. Estão presentes em pequena quantidade no sangue de indivíduos sadios durante o jejum prolongado e exercícios físicos, e em grande quantidade nos diabéticos descontrolados, alcoólatras e envenenamento por salicilatos. A cetoacidose diabética consiste em uma tríade bioquímica de hiperglicemia, cetonemia e acidemia. É uma das mais sérias complicações agudas do diabetes mellitus. Com base nessas afirmações, responda o motivo das alterações nos níveis dessas moléculas no sangue?
Excesso de glicose no sangue e de corpos cetônicos também.
- A glicose não está entrando em células insulino-dependentes.
- Glucagon (porque diabético não produz insulina) estimula lipólise, ácidos graxos são liberados chegando no músculo e fígado (metabolizado até AcetilCoA, e precisa de oxalacetato estar baixo, produz corpo cetônicos.
- Oxalacetato foi para a síntese de glicose (glicogênese) e glicólise – ativada jogando mais glicose para o sangue.
- Fígado: acumula AcetilCoA porque diminui oxalacetato e o AcetilCoA não entra no ciclo de Krebs.
8) No fígado, a disponibilidade de oxaloacetato (OAA) parece regular o ciclo de Krebs. Durante o período em que o indivíduo se encontra bem alimentado é observado um aumento no NADH e ATP mitocondrial proveniente da oxidação da glicose. Isso promove a transformação de OAA em Citrato que será exportado para o citosol. O que acontecerá com a acetil-coA proveniente do excesso de glicose da dieta? Justifique.
 OAA + AcetilCoA = preciso disso para começar o ciclo de Krebs
 OAA + AcetilCoA = cetogênese
- OAA: em jejum diminui isso porque é usado para glicólise
- AcetilCoA: em jejum acumula isso (citogênese); vem da lipólise.
Bem alimentado:
 OAA + AcetilCoA (glicose) = citrato vai para o citosol (lipogênese)
9) Qual a procedência e o que deve acontecer com o excesso de acetil-coA mitocondrial nas seguintes células:
Justifique sua resposta.
a) Hepatócito em hipoglicemia
AcetilCoA: veio da lipólise, ela produzirá corpos cetônicos (cetogênese)
b) Miócito
AcetilCoA: usado para o ciclo de Krebs
c) Hepatócito em hiperglicemia
AcetilCoA (glicose):
- Usado para síntese de energia (ciclo de Krebs)
- Lipogênese (citrato).
10) Transportadores Monocarboxilato (MCTs) são proteínas de membrana envolvidas no transporte de monocarboxilatos tais como lactato, piruvato, bem como corpos cetônicos. Eles pertencem a uma grande família composta de 14 membros em mamíferos. Os MCTs são encontrados em vários tecidos, incluindo o cérebro, onde três isoformas, MCT1, MCT2 e MCT4, foram descritas. Cada uma destas isoformas exibe uma distribuição regional e celular distinta em cérebro de roedores. Ao nível celular, MCT1 é expressa por células endoteliais de microvasos, por ependimocites bem como por astrócitos. Acredita-se que essa produção seja potencializada durante um jejum mais prolongado. Justifique a necessidade disso acontecer.
MCT: transportador de corpos cetônicos através da membrana celular.
- Aumento da quantidade de MCT no cérebro em jejum prolongado, porque o cérebro precisa de glicose e não tem, ativa MCT para aumentar a permeabilidade celular, como: fonte de energia.
- Adaptação da barreira hematoencefálica.
SALETA 18
1) Funcionamento do etilômetro (bafômetro).
A. Com a ajuda de um catalisador, o álcool expirado reage com o oxigênio presente no aparelho.
B. A reação libera ácido acético, íons de hidrogênio e elétrons.
C. Os elétrons passam por um fio condutor, gerando corrente elétrica. Quanto mais álcool, maior a corrente. Um chip faz as contas e dá a concentração de álcool no sangue.
0,1 mg de álcool por litro de baforada corresponde a 2 dg da substância por litro de sangue. Para atingir essa concentração, basta uma tulipa de chope ou uma taça de vinho.
A margem de erro do aparelho é de 0,007 mg/l (para quantidades menores de 0,4 mg/l), ou seja, cerca de 1%, segundo o Inmetro.
O que permite associarmos a quantidade de álcool exalada com a dosagem sérica da mesma?
De 5 a 20% do álcool ingerido vai ser excretado pelos pulmões, então é possível relacionar a quantidade de álcool exalada com a quantidade existente no sangue.
2) O etanol faz parte da alimentação humana a séculos. Contudo, existe uma grande diferença entre o “beber socialmente” e seu consumo excessivo. As principais alteraçõescelulares observadas nesse segundo caso são a elevações na concentração de NADH citosólico e mitocondrial e o acúmulo dos produtos de oxidação do etanol. Quais são as consequências dessas alterações para o fígado? Justifique.
Ocorre modificações no metabolismo de lipídeos, pois o excesso de NADH citosólico inibe a oxidação de ácidos graxos e então estes são reesterificados formando TAG (esteatose ou fígado gorduroso). Parte desse TAG é exportado com VLDL, causando hiperlipidemia.
Com o aumento do NADH citosólico ocorre também a diminuição do oxalacetato, acumulando AcetilCoA nos hepatócitos e aumentando a produção de acetoacetato (corpos cetônicos).
Já o acúmulo dos produtos de oxidação do etanol como o acetaldeído, irá induzir uma hepatite (entrada de H2O no fígado, provocando inchaço, hipertensão do sistema porta e distorção do órgão).
3) As letras da palavra COMA significam
C: de cérebro nas eventualidades causadas por tumores, acidentes vasculares cerebrais e meningites;
O: de overdose, dosagem excessiva durante as intoxicações por barbitúricos ou tranquilizantes;
M: de metabolismo – nos casos de hipo e hiperglicemia, de hiperamonemia e doenças endócrinas; e
A: de álcool – na intoxicação aguda pelo etanol.
Explique a ocorrência do COMA devido à diminuição glicêmica pelo consumo exagerado de etanol.
O aumento do NADH citosólico desvia a reação para aumento de lactato (piruvato não vira oxalacetato), inibe glicogênese e o indivíduo em jejum prolongado entra em hipoglicemia. Como tem pouca glicose disponível no sangue, faltará glicose para o cérebro provocando o coma alcoólico. Em casos de jejum curto (glicogenólise ativada), o indivíduo manterá a glicemia pelos estoques de glicogênio hepático e não entrará em hipoglicemia.
4) Independente da via metabólica, o etanol é convertido em aldeído acético (acetaldeído) e depois em acetato. O acetato é lançado no sangue, sendo rapidamente metabolizado nos tecidos extra-hepáticos. A enzima aldeído desidrogenase (ALDH) é responsável pela oxidação de cerca de 90% do aldeído acético formado pelo metabolismo. Existem múltiplas formas moleculares da ALDH que estão reunidas em quatro classes de isoenzimas. As ALDH1 e ALDH3 situadas na matriz citoplasmática e as ALDH2 e ALDH4 mitocondriais. O aldeído acético é oxidado principalmente na mitocôndria pela ALDH2 que exibe polimorfismo (ALDH2*1 e ALDH2*2). No Japão, nas regiões adjacentes do leste e sudoeste asiático concentram o alelo ALDH2*2. A ADLH2 mitocondrial ativa é para o alelo ALDH2*2 não metabolizam o aldeído acético.
Esse trecho do artigo mostra uma clara influência genética nos efeitos do consumo de etanol. Explique por que a resposta aos efeitos do etanol varia individualmente.
Os efeitos do etanol variam individualmente, devido à influência genética, à diferença da atividade ADH gástrica no sexo masculino e feminino e à quantidade de álcool ingerido.
Quanto à influência genética, ocorre um polimorfismo, ou seja, há genes diferentes para produção de ALDH. O mesmo gene pode produzir enzimas com velocidades diferentes para a metabolização do acetaldeído.
Quanto ao sexo, a atividade da ADH gástrica é menor em mulheres, então o etanol é mais absorvido que nos homens, geralmente sendo metabolizado no fígado. Em homens, ocorre menor absorção pelo epitélio intestinal, sendo
5) O dissulfiram é um agente terapêutico coadjuvante no tratamento do alcoolismo crônico, que atua de forma a prevenir que o paciente ingira bebida alcoólica. O antietanol é rapidamente absorvido no trato gastrintestinal e lentamente eliminado, provocando desagradáveis efeitos colaterais quando na presença de álcool. Como atua esse medicamento? Por que o mesmo provoca esses efeitos colaterais?
O dissulfiram vai atuar inibindo a enzima acetaldeído desidrogenase (ALDH) que é responsável pela conversão de acetaldeído em acetato. Os efeitos colaterais ocorrem pelo acúmulo de acetaldeído, que é o causador dos sintomas da ressaca/mal estar (e cirrose hepática a longo prazo).
6) A cirrose hepática alcoólica caracteriza-se por alterações funcionais e metabólicas. Após a ingestão e absorção do etanol, o mesmo é oxidado no fígado, por sistemas enzimáticos saturáveis e induzíveis. Então, pela ação da enzima álcool desidrogenase, o álcool é convertido a acetaldeído, que é muito reativo, agredindo os hepatócitos e afetando suas funções. Observa-se também alterações do potencial redox intracelular que provoca um aumento na relação existente entre NADH/NAD. Isso inibe a metabolização de ácidos graxos e a síntese de proteínas. O aumento do acetaldeído hepático relaciona-se também com o acúmulo de Espécies Reativas de Oxigênio (EROs). Qual a relação existente entre o consumo de etanol com a produção de EROs? Qual o efeito desses EROs na integridade celular?
O acetaldeído, quando acumulado no fígado, parte dele é liberado no sangue. Por ser altamente reativo, liga-se a grupos sulfidrilas como glutationa (ocorre dentro das células). Com essa ligação, a glutationa não consegue ser reduzida e então não consegue transformar espécies reativas em não reativas; as células entram em estresse oxidativo, ocorre a peroxidação destrutiva de lipídeos, aumentam os danos mitocondriais, diminuição da ALDH que ocorre exclusivamente na mitocôndria e por consequência diminui a eliminação de acetaldeído (acumula acetaldeído).
Sem mitocôndria, também não tem eliminação de ácido graxo (acumula lipídeo).
SALETA 19
1) O colesterol tem sido considerado um vilão nos últimos tempos, uma vez que as doenças cardiovasculares estão associadas a altos níveis desse composto no sangue. No entanto, o colesterol desempenha importantes papéis no organismo.
a) Qual a utilidade do colesterol no nosso organismo?
Utilizado para produção de sais biliares, vitamina D, hormônios esteroides e como componente de membranas celulares animais.
b) Qual a relação entre a dieta rica em carboidratos e lipídeos com a hipercolesterolemia?
Dieta rica em carboidrato, lipídeos gera excesso de AcetilCoA que poderá entrar no ciclo de Krebs e ser desviado para síntese de colesterol a partir do citrato.
c) Qual a relação entre os níveis glicêmicos e a colesterolemia?
Em hiperglicemia (altos níveis glicêmicos) provocará hipercolesterolemia. Em hipoglicemia (baixos níveis glicêmicos) indica que a dieta está pobre em carboidratos, assim não ocorrerá excesso de AcetilCoA para ser desviado para a síntese de colesterol (hipocolesterolemia)
d) Qual a relação entre alta ingestão de produtos de origem animal com a hipercolesterolemia?
Produtos de origem animal são fontes exógenas de colesterol. Além do nosso organismo realiza a síntese endógena de colesterol, ocorrerá também a ingestão de colesterol vindo da dieta causando hipercolesterolemia.
Enquanto isso, produtos de origem vegetal não fornecem colesterol exógeno.
2) Zocor é um agente redutor do colesterol derivado sinteticamente de um produto de fermentação do Aspergillus Terreus. Após a ingestão, Zocor, que é uma lactona inativa, é hidrolisado ao -hidroxiácido correspondente. Estudos clínicos mostram que Zocor é altamente ecifaz para reduzir as concentrações plasmáticas do colesterol total, do LDL-colesterol, dos triglicérides e do VLDL colesterol e para aumentar o HDL-colesterol nas formas familiar heterozigótica e não familiar de hipercolesterolemia e na hiperlipidemia mista, quando o colesterol elevado for preocupante e a dieta apenas for insuficiente.
Após a apresentação, qual a relação da diminuição da colesterolemia com o uso de Zocor?
Por que a dieta de colesterol deve ser considerada para o tratamento?
O Zocor (nome comercial – Sinvastatina: nome genérico) é um inibidor para diminuir a síntese endógena do colesterol. Sua estrutura é similar ao mevalonato (intermediário do metabolismo do colesterol).
Por isso o Zocor consegue ligar a enzima HMG CoA redutase, impedindo a síntese de colesterol endógeno e assim ocorre a diminuição da colesterolemia.Pois o aumento de colesterol no sangue pode provocar problemas cardiovasculares, como por exemplo: formação de placas de ateroma (aterosclerose).
3) Os aminoácidos alanina e glutamina representam cerca de 50% dos aminoácidos liberados pelo músculo esquelético no sangue, uma quantidade que excede de longe a proporção destes na composição das proteínas musculares. Explique o motivo da alta concentração sérica desses aminoácidos. O que irá acontecer com a molécula da alanina no fígado (cadeia carbônica e amina)?
Há alta concentração desses aminoácidos no sangue, por eles serem responsáveis em levar o grupo amina (presente nos aas) o fígado para ser metabolizado.
No fígado, a alanina vai ser quebrada em piruvato e amina. O piruvato será utilizado principalmente para produção de glicose (gliconeogênese) e a amina, para a síntese de ureia (que ocorre no próprio fígado). A ureia será excretada pelos rins.
4) Protocolos da dieta com alto conteúdo proteico que garantam ao paciente em regime a possibilidade de construir quantas calorias assim o desejar, na forma de proteína, não são apenas opções inadequadas porque não funcionam, como também perigosas em razão da alta carga de nitrogênio que acarretam. Assim a melhor dieta para a perda de peso é aquela que contém quantidades reduzidas de calorias, mas com teor adequado de proteínas. Sobre o texto acima, é correto afirmar que: Justifique a alternativa escolhida.
a) Esta situação poderia induzir a um quadro de hiperglicemia.
b) Existe a possibilidade do excesso de amina não ser metabolizada pelo ciclo da ureia.
c) Ocorreria um aumento no número de células que realizam respiração anaeróbica.
d) Este caso é caracterizado pela alta produção de insulina e aumento da glicogênese.
e) O ciclo de Krebs estaria inibido, pois a alta concentração de aminoácidos inibe o catabolismo.
Alternativa B. Excesso de amina proveniente de aas pode sobrar, sem ser transformada em ureia.
5) Um passo inicial para detectar problemas no fígado é um exame para determinar a presença de certas transaminases no sangue. Elas incluem a aminotransferase de aspartato (AST ou TGO) e a aminotransferase de alanina (ALT ou TGP).
TGO normalmente é encontrado em uma diversidade de tecidos inclusive o fígado, coração, músculos, rim e cérebro. É liberado no sangue quando qualquer um destes tecidos estiver danificado. Por exemplo, seu nível no sangue sobre com ataques de coração e com desordens nos músculos. Não é então um indicador altamente específico de dano no fígado. TGP é encontrado em grande parte no fígado. Este não é produzido exclusivamente pelo fígado, porém é onde se encontra mais concentrado. É liberado na circulação sanguínea com o resultado de dano hepático. Serve então como indicador bastante específico do estado do fígado.
a) Qual é a reação catalisada por essas enzimas?
Essas enzimas (transaminases) transferem o grupo amina de aas para que ocorra a síntese de ureia.
b) Qual a importância dessas reações acontecerem?
É importante para retirar o grupo amina dos aas que chegam no fígado e então, a amina será metabolizada em ureia e impedir que a amina fique livre, por isso ocorre a transferência.
c) Qual o motivo da grande quantidade de TGP no fígado?
Porque a amina precisa ser transferida para formação de ureia e isso ocorre no fígado.
6) A encefalopatia hepática é uma manifestação de doenças no fígado, onde há um excesso de produtos tóxicos provenientes da alimentação e do próprio fígado, que deveria eliminá-las. A encefalopatia surge quando o fígado torna-se incapaz de eliminar ou transformar esses tóxicos pela destruição das suas células e/ou porque o sangue que vem do sistema digestivo é desviado do seu caminho normal e vai direto para a circulação geral (incluindo a do cérebro) sem passar pelo fígado antes. Não há uma explicação clara para o surgimento da encefalopatia hepática. A maioria das teorias baseia-se na comprovação de que a concentração de amônia no sangue está aumentada nos cirróticos, especialmente naqueles com encefalopatia. A amônia é produzida principalmente no intestino. Essa amônia em excesso, no cérebro, afetos os neurotransmissores e, portanto, o funcionamento cerebral. Os efeitos da amônia no cérebro incluem a redução nos potenciais pós-sinápticos, aumento na captação de triptofano (cujos metabólitos, entre eles a serotonina, são neuroativos), redução no ATP com perda de energia e o aumento da osmolaridade intracelular dos astrócitos (pela formação da glutamina), que leva ao seu inchaço e vasodilatação cerebral. Em um indivíduo normal, como essa situação é evitada?
OBSERVAÇÕES:
Rigor Mortos:
DNOC desacopla CTE de FO
 ATP, músculo continua contraído porque precisa de ATP para ser relaxado.
Hipertemia:
CTE ativa o aumento da temperatura.
	Ca+2 
	Ativa CK
	 O2 
	 NADH, inibe CK
	Repouso 
	 ATP, inibe CK
SALETA 20
1) Fundamental para a síntese de purinas e pirimidinas, a PRPP é produzida a partir da ribose 5-P, produto do metabolismo dos carboidratos. Como o PRPP é produzido e qual a sua importância na síntese de purinas e pirimidinas?
A ribose-5-fosfato, produzida no desvio das pentoses, vai ser modificada para ser utilizada na síntese de purina. Assim, a ribose-5-fosfato recebe 2 fosfatos (pirofosforilação) do ATP no carbono 1 e forma 5-fosforribosil-1-pirofosfato (PRPP).
O PRPP (síntese de nucleotídeo e reciclagem de purinas) é importante pois o nucleotídeo é sintetizado em cima dele, ou seja, em função de PRPP. Excesso de PRPP indica que a célula tem que produzir mais nucleotídeos.
2) O alopurinol e o seu principal metabólito, o oxipurinol, possui as ações de anti-hiperuricêmico, agente antigota e antiurolítico (cálculos de ácido úrico; cálculos de oxalato de cálcio), diminuindo os níveis de ácido úrico e urato no plasma e na urina. Essa droga liga-se a enzima 15 vezes mais fortemente que o seu próprio substrato. Com o início da ação, ocorre redução significativa de concentração sérica de ácido úrico geralmente dentro de dois ou três dias. Após a apresentação do alopurinol, responda os itens abaixo:
a) Qual o motivo do alopurinol diminuir a quantidade de urato no sangue e na urina?
O alopurinol inibe a enzima xantina oxidase, que é responsável pelas reações:
	
	
	Guanina
	
	
	
	Xantina oxidase
	
	Xantina oxidase
	
	Hipoxantina
	
	Xantina
	
	Ácido úrico
	(Veio da adenina)
	
	
	
	
Isso é impossível pois o alopurinol (inibidor competitivo – se liga a xantina oxidase) tem uma estrutura semelhante a Hipoxantina (substrato), impedindo que esta se transforme em xantina.
Sem a formação de xantina, não ocorre formação excessiva de ácido úrico e por consequência urato.
	Ácido Úrico
	
	H+ + Urato
No sangue, o pH é maior que pKa, prevalece a forma básica (urato)
 pKa = 5,8
 pH do sangue = 7,4
b) Qual a relação entre a hiperuricemia com a artrite gotosa?
Quando aumenta a concentração de ácido úrico no sangue (hiperuricemia), diminui a solubilidade e então pode começar a se depositar em líquidos sinoviais das articulações e se associa com o sódio formando cristais de urato de sódio provocando artrite gotosa.
c) E a relação urolítica e alta concentração de urato na urina?
Urato que cai na urina vira ácido úrico por causa do pH. Se este estiver em alta concentração, diminui a solubilidade e então o ácido úrico se deposita no rim formando cálculos de ácido úrico.
3) David Vetter Phillip nasceu em setembro de 1971 e faleceu em fevereiro de 1984, aos 13 anos. Ele era americano e sofria de uma doença genética rara, conhecida como síndrome da deficiência imunológica combinada severa (SCID). Essa deficiência genética é verificada em cerca de 40 a 100 bebês/ano nos EUA. Forçado a viver em um ambiente esterilizado, ele tornou-se popular com a mídia como o menino da bolha de plástico. Ele passou a maior parte de sua vida no Texas Children’s Hospital. David apresentava deficiênciana enzima conhecida como Adenosina Deaminase (ADA).
Qual a participação dessa enzima no metabolismo humano?
Por que a deficiência dessa enzima leva problemas imunológicos?
A ADA transforma adenosina em inosina. A deficiência de ADA provoca o acúmulo de adenosina. Isso impede que as outras bases nitrogenadas sejam produzidas.
Células que precisam se multiplicar constantemente, como os linfócitos B e T, são as mais afetadas pois a síntese de DNA está comprometida.
Assim ocorre diminuição de células de defesa causando uma imunodeficiência. Qualquer infecção pode ser letal para quem tem essa doença rara (“menino bolha”).
4) A deficiência na enzima Hipoxantina-Guanina-Fosforibosil-Transferase (HGPRT) é uma conhecida doença genética do metabolismo das purinas (síndrome de Lesch-Nyhan). Indivíduos com esse tipo de alteração apresentam retardo mental e tendem a roer os seus dedos e realizar outros atos de automutilação. Explique a consequência dessa alteração metabólica e o motivoda automutilação observada nesses pacientes.
Deficiência da enzima HGPRTase (enzima envolvida na recuperação de purinas) promove acúmulo de PRPP, acelerando a síntese de nucleotídeos de purina através da adenina, formando AMP. Excesso de AMP inibe a produção de mais AMP e então desloca as reações para produção de GMP.
No entanto, não tem a enzima que transforma guanina em GMP comprometendo a síntese das purinas, ou seja, tem purina pronta, mas não está conseguindo reciclar (acúmulo de PRPP).
O acúmulo de PRPP e nucleotídeos, acúmulo de nitrogênio é tóxico (retardo mental).
Acúmulo de Hipoxantina e guanina aumentará o ácido úrico aumentando a gota (sente muita dor).
5) O metotrexato é um antimetabólito antineoplásico com propriedades imunossupressoras. É um inibidor da diidrofolato redutase e previne a formação de tetraidrofolato, necessário para a síntese de timidilato, um componente essencial do DNA.
Qual o motivo dessa droga ser utilizada como antineoplásico ou imunossupressor?
Por que o mesmo apenas altera a duplicação do DNA celular?
Metotrexato age inibindo a síntese de ácido fólico, sem ácido fólico não tem como acontecer a doação de CH3 (metil) para desoxi UMP, e não forma TMP (timidina), não formando o DNA, as células que se multiplicam ficam prejudicadas, entre elas as células cancerígenas.
TMP (timidina monofosfato) interfere só no DNA (o RNA não fica comprometido).
SALETA 21:
1) O gráfico abaixo mostra a excreção de ureia e de compostos nitrogenados durante um determinado período de jejum. Analisem o gráfico e respondam:
a) Qual o motivo da baixa excreção de ureia quando os níveis de glicose são 700 e 150 mg/d?
Pois ainda não está acontecendo a degradação de proteínas para usar como fonte de energia. Em estado alimentado, a glicose é que está mantendo a glicemia. Sendo assim, pouca proteína, poucos compostos nitrogenados são liberados e gera pouca ureia.
b) Qual o motivo da alta excreção de ureia durante o jejum de 12 horas?
Durante o jejum de 12 horas, ocorre gliconeogênese para manter a glicemia. O organismo utiliza proteínas como fonte de energia e para produção de glicose. Então aumenta a liberação de compostos nitrogenados e aumenta a excreção de ureia.
c) Por que ocorre a diminuição de ureia quando o jejum é maior (semanas)?
Quando o jejum é maior (semanas), o cérebro começa a utilizar corpos cetônicos (economiza glicose) então diminui a proteólise para produzir glicose e diminui compostos nitrogenados. Sendo assim ocorre a diminuição de ureia.
2) O fígado tem como uma de suas principais funções manter o nível de glucose no sangue, através da gluconeogênese e da síntese e degradação do glicogênio. Realiza a síntese de corpos cetônicos em situações de abundância de acetil-CoA e também é responsável pela síntese da ureia. Como deve ser o metabolismo hepático quando estiver ocorrendo as seguintes situações:
a) Dieta rica em carboidratos
 Proteólise
 Síntese da ureia
 Corpos cetônicos (Quando tem pouco oxa e muita AcetilCoA – Acúmulo de AcetilCoA vira corpos cetônicos). Pois nesse caso tem muita oxa e muito AcetilCoA, então eles se ligam e vão para o ciclo de Krebs.
 Glicogênese
 Lipogênese (excesso de carboidrato pode dar origem a ácidos graxos)
 Gliconeogênese
b) Dieta pobre em carboidratos e rica em gorduras
 Gliconeogênese
 Lipogênese (pois acumula gordura – produção de triglicérides).
 Cetogênese (síntese de corpos cetônicos – quebra de gordura libera muito AcetilCoA e seu acúmulo vira corpos cetônicos).
 Lipólise
 Proteólise (para gliconeo)
 Degradação do glicogênio
 Síntese da ureia
 Insulina e glucagon controlam lipogênese e lipólise.
 Glucagon está sendo produzido; baixa taxa de glicose; tem gliconeogênese.
 Gliconeogênese consome oxa; lipólise produz AcetilCoA; muito mais AcetilCoA = cetogênese.
3) A inanição pode ser decorrente do jejum, de uma carência de alimentos, da anorexia nervosa, de uma doença gastrointestinal grave, de um acidente vascular cerebral ou do coma. O organismo resiste à inanição decompondo seus próprios tecidos e usando-os como fonte de calorias, de modo muito semelhante à queima de móveis para manter a casa aquecida. Consequentemente, os órgãos internos e os músculos sofrem lesão progressiva e a gordura corpórea (tecido adiposo) praticamente desaparece. Os adultos podem perder até metade do seu peso corpóreo e as crianças podem perder ainda mais. Com base nessas afirmações, explique qual o motivo da lesão muscular e a perda de gordura? O que desencadeia esses processos?
Ocorre lipólise e proteólise para gerar energia e manter glicemia.
Sobre o efeito do glucagon, ocorre a lipólise para produzir AcetilCoA e então produzir corpos cetônicos para ser utilizado como fonte de energia, então há perda de gordura.
No mesmo instante, ocorre também a proteólise muscular, que degrada proteínas para utilizar aminoácidos como fonte de energia. Então há lesão muscular (aa do músculo).
A falta de glicose e então há liberação de glucagon desencadeia os processos.
4) A regulação de vários processos metabólicos podem ser alostérico (imediatos) ou hormonal (um pouco mais lento). Esses hormônios são produzidos por glândulas do sistema endócrino e atuam em outros órgãos, como por exemplo o fígado, músculo, tecido adiposo, entre outros. De acordo com a capacidade de relacionar-se com alguns fatores e vias metabólicas, assinale as lacunas à esquerda com (I) quando se tratar da Insulina, (G) quando se referir ao Glucagon e (A) para a Adrenalina. OBS: nada impede de uma via ser ativada por mais de um hormônio.
	G
	Gliconeogênese
	I
	Transportadores GLUT4
	A e G
	Lipólise
	Todos
	Metabolismo do glicogênio – Glicogênese e Glicogenólise
	I
	Lipogênese
	I e G
	Produção controlada pela glicemia
	G e A
	Aumento na produção de cAMP celular
 Produção controlada pela glicemia (adrenalina é exercício).
5) O diabetes é a doença metabólica mais comum, afetando cerca de 5% da população. No caso do diabetes tipo I a insulina está ausente e o glucagon é produzido acima do normal. Em essência, a pessoa diabética está num modo de jejum bioquímico, apesar da alta taxa glicêmica. O que essa alteração provoca no metabolismo dos lipídeos do organismo? Justifique.
A diabetes aumenta a lipólise (devido ao glucagon – libera muito AcetilCoA, ativa cetogênese), produzindo ácidos graxos que serão usados pelos músculos esqueléticos que podem dar origem a colesterol.