exercicios metabolismo bioenergetica resposta

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Bioquímica II – Lista de exercícios e fixação de conceitos sobre
Bioenergética/Metabolismo, Prof. Gustavo, MMXIV
 1. A reação A→B a 25 oC tem uma DH = - 7 kJ/mol e DS = - 25 J/K.mol. Se a reação não for
favorável, a temperatura deveria ser aumentada ou diminuída para torná-la favorável no sen-
tido indicado? Explique. R: DH é favorável, DS é desfavorável. A saída para tornar a reação
favorável de A para B é diminuir a temperatura, a qual deve ser menor do que DH/DS =
(7000/25) – 273 = 7 oC. Ex: a 0 oC : -7000 – 273.(-25) = -175 J/mol ou -0,175 kJ/mol.
 2. V ou F? Se considerar que a opção é falsa, justifique:
 2.1. A energia flui através dos seres vivos dos fotossintéticos para os quimiotróficos, en-
quanto a matéria circula entre ambos os tipos de organismos. R: V
 2.2. Os seres vivos podem realizar trabalho por transferência de calor de partes quentes
para as mais frias do organismo. R: F (os seres vivos são isotérmicos)
 2.3. Um sistema se encontra em equilíbrio termodinâmico quando sua entropia diminui a
um valor mínimo. R: F (no equilíbrio a entropia se encontra no máximo, e a energia livre
no mínimo)
 2.4. Um valor de DGo' de 0,0 indica que a reação está em equilíbrio. R: F (DG é que deve
ficar igual a 0,0; DGo' é uma constante para uma dada reação, dada pela equação DGo' =
-R.T.Ln Keq)
 3. No que se refere à reação ATP →ADP + HPO42-, se [ATP]= 5 mM, [ADP]=0,5 mM e Pi*= 5
mM, a reação estaria em equilíbrio na célula? Dados: Keq = 2,22.105 M. Explique o porquê.
Atenção : Se tivermos mais de um produto ou reagente, somos obrigados a expressar as
concentrações em molaridade. Se for apenas um reagente e um produto, isso não é
necessário, por exemplo no exercício 12. R: A razão de massas Q = [ADP].[Pi]/[ATP] =
0,5.10-3 M x 5.10-3 M/ 5.10-3 M = 5.10-4 M, ou seja, longe do valor da Keq e, assim, do
equilíbrio. A contínua extração de energia dos nutrientes permite à célula a síntese de ATP a
partir de ADP e Pi. Se a célula permitisse atingir o equilíbrio não teria mais energia livre
estocada como ATP.
 4. Se a Keq = 2,22.105 M para a reação de hidrólise de ATP, calcule a DGo' para a síntese de
ATP a partir de ADP e Pi a 25 oC. R: para a hidrólise de ATP DGo' = - R.T.Ln Keq =
-8,315.10-3 x 298 x Ln 2,22.105 = -30,5 kJ/mol. Para a síntese trocamos o sinal e mantemos o
valor: +30,5 kJ/mol.
 5. Dado que a DGo' da reação glicose + Pi →glicose-6-fosfato é de 13,8 kJ/mol e DGo' da rea-
ção ATP → ADP + Pi é -30,5 kJ/mol, (a) qual é a DGo' da reação glicose + ATP → glicose-
6-fosfato + ADP? (b) prove que a Keq da reação global é igual ao produto das constantes de
equilíbrio das duas reações. R: (a) reação 1: glicose + Pi → G6P DGo' = 13,8 kJ/mol. Reação
2: ATP →ADP + Pi DGo' = -30,5 kJ/mol. DGo'(global) = DGo'(1) + DGo'(2) = 13,8 + (-30,5) =
-16,7 kJ/mol. (b) Keq(1) = e(-13.800/298x8,315) = 3,81.10-3. Keq(2) = e-(-30500/298x8,315) = 2,22.105.
Keq(global) = Keq(1) x Keq(2) = 844,57. Fazendo o cálculo de DGo' = - R.T.Ln Keq = -16,7
kJ/mol, confirmando o valor calculado em (a).
* Pi = HPO42-
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 6. Uma rota biossintética leva do composto A ao E em quatro etapas, e então se ramifica. Um
dos ramos é uma rota em duas etapas até G; o outro, uma rota em três etapas até J. O subs-
trato A é um ativador por antecipação (feedforward) da enzima que sintetiza E. Os
produtos G e J são inibidores por retroalimentação (feedback) da enzima inicial da rota
comum e também das enzimas que catalisam a primeira etapa após a ramificação, em suas
próprias rotas. (a) Faça um diagrama mostrando os metabólitos (representados pelas letras
acima citadas) e a regulação. (b) por que é vantajoso para cada um dos dois produtos inibir
duas enzimas na rota? R: (a) ver figura (b) a inibição da primeira etapa da via comum por G
ou por J evita o acúmulo desnecessário de intermediários da via. Quando há abundância de
G ou de J, poucas moléculas de A entram na rota. Ao controlar uma enzima após o ponto de
ramificação, G ou J inibe sua própria produção sem afetar a do outro.
 7. A degradação da glicose pode ser realizada por meio de uma combinação das vias glicolítica
e do Ciclo do ácido cítrico (Krebs). As enzimas da glicólise são citossólicas, enquanto as do
Ciclo são localizadas na matriz da mitocôndria. Cite duas vantagens de separar em comparti-
mentos celulares diferentes as enzimas dessas duas rotas. R: A compartimentalização de
processos metabólicos permite que haja concentrações ideais de substratos e produtos para
cada uma das vias, independentemente, em cada compartimento. Além disso, a separação
das enzimas das vias permite, também, um controle independente de cada uma destas, sem a
interferência dos reguladores da outra via.
 8. Nas bactérias, tanto a via glicolítica quanto o Ciclo do ácido cítrico são citossólicos. Por que
as vantagens da questão anterior não se aplicariam às bactérias? R: Bactérias são muito
menores do que a maioria das células eucariontes. Assim, para elas, ter compartimentos
separados pode não ser uma vantagem. É possível, também, que a localização do ciclo do
ácido cítrico nas mitocôndrias seja um acidente histórico e não uma vantagem seletiva dos
eucariontes.
 9. Calcule a Keq da reação glicerol-3-fosfato + H2O → glicerol + Pi a 25 oC e pH 7,0, sabendo
que a DGo' da hidrólise do glicerol-3-fosfato é de -9 kJ/mol. R: Keq = e-(-9000/(298 x 8,315)) = 37,8.
 10. A etapa final da síntese de glicose a partir do lactato (gliconeogênese) é: glicose-6-fostato +
H2O → glicose + Pi. Quando glicose-6-fosfato (G6P) é incubada com a enzima apropriada e
a reação ocorre até atingir o equilíbrio, as concentrações finais encontradas são: G6P 0,035
mM, glicose 100 mM, e Pi 100 mM. Calcule a DGo' a 25 oC e pH 7,0. R: DGo' = - R T
LnKeq = -8,315 x 298 x Ln (0,1 M x 0,1 M/3,5.10-5 M) = -14.012 J/mol = -14,0 kJ/mol.
 11. O valor de DGo' da hidrólise de fosfoarginina é -32 kJ/mol: fosfoarginina + H2O→ arginina
+ Pi.
 11.1.Qual é a variação de energia livre real dessa reação a 25 oC e pH 7,0 no músculo em
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repouso de uma lagosta, no qual as concentrações de fosfoarginina, arginina e Pi são,
respectivamente, 6,8 mM, 2,6 mM e 5 mM? R: DG = DGo' + R T LnQ* = -32 +
8,315.10-3 x 298 x Ln (5.10-3 x 2,6.10-3/6,8.10-3 x 1**) = -47,5 kJ/mol. 
 11.2. E se as respectivas concentrações fossem 10 mM, 1 mM e 3 mM? R: Você tem agora
concentrações em unidades diferentes: micro e milimolar. Deixe tudo na mesma unidade
(molar): DG = DGo' + R T LnQ = -32 + -8,315.10-3 x 298 x Ln (1.10-3 x 3.10-3/10.10-6)=
-35,0 kJ/mol. 
 11.3.Por que esses valores diferem de DGo'? R: enquanto DGo' é definido na condição
padrão pela concentração inicial de 1 M de reagentes e produtos, a DG real depende das
concentrações efetivas de reagentes e produtos.
 11.4.Compostos bastante energéticos possuem valores altos e negativos de energia livre de
hidrólise, indicando que suas reações em meio aquoso ocorrem até quase estarem
completas. Explique como é possível que existam nas células concentrações milimolares
de acetil-CoA, cujo DGo' de hidrólise é de -32 kJ/mol. R: moléculas com elevada
energia livre de hidrólise como a fosfoarginina e acetil-CoA são termodinamicamente
instáveis, porém podem ser estáveis do ponto de vista cinético. Essas moléculas são
hidrolisadas muito lentamente na ausência de um catalisador apropriado.
 12. Quando uma mistura de G6P e frutose-6-fosfato (F6P) é incubada a 25 oC com a enzima
fosfo-hexose isomerase, a mistura final contém duas vezes mais G6P do que F6P. Calcule o
valor da Dgo'. R: DGo' = - R T LnKeq = -8,315 x 298x Ln (2/1) = -1.718 J/mol = -1,72
kJ/mol. 
* Q é a razão de massas fora do equilíbrio; no equilíbrio temos Keq.
** À água é atribuido o valor de atividade = 1. Atividade ~ concentração efetiva.
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Dicas na calculadora (CASIO e genéricas): 
ln A/B? ln ( A / B) = se não fizer assim, vai calcular (ln A) dividido por B.
e(-DG/RT)? SHIFT ln ( (-) DG* / (R x T))
(*) se for deixar em Joules: multiplique x 1000, ou se optar por usar kJ, use R/1000 = 8,315.10 -3 .Na
calculadora lembre: a tecla EXP (última fileira do teclado) é usada para o “10 elevado a algum
número”, e se precisar colocar um número ou expoente negativo, use a tecla (-) antes de digitar o
número, não a tecla de subtração.
 
Mais uma dica: lembre que no sistema inglês a vírgula separa milhares (a gente usa o ponto para
essa finalidade) e o ponto é “nossa” vírgula. Assim, 1,200,000.00 na calculadora equivale a
1.200.000,00.
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