Estudo dirigido - Ciclo de Krebs, cadeia de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa

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Resolução de exercícios
Bioquímica - 1º semestre
Ciclo de Krebs, cadeia de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa.
1. Escrever a reação de formação de acetil-CoA a partir de piruvato e indicar:
a) as 5 coenzimas necessárias
b) as vitaminas envolvidas
- tiamina pirofosfato (TTP)
- coenzima A (CoA)
- nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+)
- flavina adenina dinucleotídeo (FAD)
- ácido lipóico 
- tiamina
- ácido pantotênico
- nicotinamida
- riboflavina
2. Na oxidação de uma molécula de acetil-CoA no ciclo de Krebs, indicar a enzima que catalisa a reação onde há produção ou consumo de:
a) CO2
 b) GTP
c) NADH
d) FADH2
e) H2O
3. Citar os compostos que fazem parte da cadeia de transporte de elétrons.
A cadeia transportadora de elétrons é composta por 4 complexos: 
Complexo I (NADH – CoQ redutase)
Complexo II (Succinato – CoQ redutase)
Complexo III (CoQ – citocromo c redutase)
Complexo IV (Citocromo c oxidase)
4. Esquematizar a sequência dos compostos da cadeia de transporte de elétrons, indicando os transportadores de elétrons e os transportadores de prótons e elétrons.
5. Citar a localização celular da cadeia de transporte de elétrons.
A cadeia transportadora de elétrons é uma das etapas da respiração celular, que se caracteriza pelo transporte de elétrons em uma compilação de moléculas fixadas na membrana interna da mitocôndria de células eucarióticas até um aceptor final de elétrons.
6. Citar 3 inibidores da cadeia de transporte de elétrons, indicando os transportadores sobre os quais atuam.
Inibidores
Complexo
Barbituratos (hipnóticos)
I
Rotenoma(inseticida)
I
Malonato(análogo aosuccinato, inibidor competitivo dasuccinatodesidrogenase)
II
AntimcinaA
III
Cianeto, monóxido de carbono, ácido sulfídrico,azidasódica
IV
Inibidores que a respiração pelo bloqueio da cadeia respiratória em três locais: 
1. Impedindo a oxidação de substratos que se comunicam diretamente com a cadeia respiratória, via uma desidrogenase dependente de NAD, por bloquear a transferência de elétrons da Flavoproteína NADH redutase para a CoQ. 
Ex.: Barbituratos e Rotenona. 
2. Inibindo a cadeia respiratória entre os citocromos b, CoQ e o citocromo c 1. 
Ex .: Antimicina A (antibiótico). 
3. Inibindo a transferência de elétrons do citocromo a e a3 para o oxigênio (podem paralisar totalmente a respiração). São inibidores muito potentes a Azida (N3-), o monóxido de carbono (CO) e o cianeto (CN-).
7. Definir fosforilação oxidativa. O que está sendo fosforilado? O que está sendo oxidado?
 Os componentes da cadeia de transporte de elétrons apresentam-se organizados em ordem crescente de potenciais de óxido-redução, desde as coenzimas reduzidas até o oxigênio. Assim, as transferências de elétrons de um componente para o seguinte, constituem reações de óxido-redução que se processam com liberação de energia, que é aproveitada para a síntese de ATP. O processo chamado fosforilação oxidativa refere-se à fosforilação do ADP a ATP, utilizando a energia liberada por essas reações de óxido-redução.
 A fosforilação ocorre apenas na presença de oxigênio, ou seja, em seres aeróbicos, que é necessário para oxidar moléculas intermediárias e participar de reações para formação da molécula de ATP e produzir energia.
8. Descrever a hipótese do acoplamento quimiosmótico para a fosforilação oxidativa.
No transporte de elétrons, as proteínas dos complexos respiratórios recebem prótons da matriz mitocondrial para transferi-los em reações redox, ao serem reoxidados, esses transportadores de elétrons liberam prótons para dentro do espaço existente entre as membranas, criando um gradiente de prótons. Como consequência, há maior concentração de prótons na intermembrana do que na matriz. Os prótons fluem de volta para a matriz pelos canais de íons na ATP sintase. Esse fluxo é acompanhado pela formação de ATP, que ocorre na unidade de F1. Uma característica desse processo é a ligação direta do gradiente de prótons com a reação de fosforilação.
9. Indicar o número de ATP sintetizados para cada NADH e FADH2 oxidados.
A oxidação completa de 1 mol de glicose produz 2 mols de ATP durante a glicólise, 10 mols de NADH e 2 mols de FADH2
A oxidação posterior de 1 mol de NADH permite a síntese de 3 mols de ATP
A oxidação de 1 mol de FADH2 permite a síntese de 2 mols de ATP
A oxidação de 1 mol de glicose permite a síntese de 36 mols de ATP
10. Citar exemplos de processos biológicos que utilizam ATP.
Processos biológicos que utilizam ATP:
Contração muscular
Transmissão do impulso nervoso
Transporte ativo de moléculas
Síntese e secreção de substâncias
Locomoção e divisão celular
11. Descrever a estrutura da ATP sintase (ou F1F0-ATPase). Descrever a função de cada uma das partes. Onde ela está localizada na mitocôndria?
ATP sintase é o nome dado a enzimas que fornecem energia para o funcionamento das células por meio da síntese de ATP a partir da ADP e de fosfato inorgânico. A sequência da reação, provocada por esta enzima é dada por:
ADP + Pi → ATP
O ATP é a forma mais comum de transferência de energia nas células da maior parte dos organismos. A energia é frequentemente libertada na forma de próton ou H+, gerando um gradiente eletroquímico, como acontece a partir do espaço intermembranoso na matriz das mitocôndrias.
12. Definir desacoplador e citar um exemplo.
Desacoplador é um composto que inibe a fosforilação do ADP sem afetar o transporte de elétrons. 
Ex.: O dinitrofenol é um ácido; sua base conjugada, o ânion dinitrofenolato é o verdadeiro desaclopador, uma vez que reage com prótons no espaço intermembranas, reduzindo, dessa forma, a diferença na concentração de prótons entre os dois lados da membrana mitocondrial interna. 
13. Definir inibidor de fosforilação oxidativa e citar um exemplo.
Inibidores de fosforilação oxidativa são drogas capazes de agir de modo específico sobre cada um dos complexos da cadeia de transporte de elétrons impedindo o prosseguimento da transferência de elétrons. 
Ex: Antimicina A que inibi a cadeia respiratória entre os citocromos b, CoQ e o citocromo c1.
14. A membrana interna da mitocôndria é impermeável a ATP e NADH. Explicar:
A) como o NADH produzido na via glicolítica pode ser oxidado na cadeia respiratória (lançadeiras do malato e de glicerol fosfato).
As coenzimas reduzidas no citoplasma podem ser indiretamente oxidadas pela cadeia de transporte de elétrons através dos circuitos ou lançadeiras. Nelas os elétrons do NADH são transferidos para um composto citoplasmático, que reduzido, pode atravessar a membrana interna da mitocôndria. 
B) como o ATP produzido na mitocôndria pode ser utilizado no citoplasma.
A cadeia respiratória bombeia prótons (H+) para fora da matriz para criar um gradiente eletroquímico de hidrogênio transmembrana. O gradiente transmembrana, por sua vez, é utilizada para sintetizar ATP e para dirigir o transporte ativo de metabólitos específicos através da membrana mitocondrial interna. A combinação dessas reações é responsável por uma eficiente troca ATP-ADP entre a mitocôndria e o citoplasma de tal forma que o ATP pode ser usado para prover muitas das reações celulares dependentes de energia.