Revisão Geral Bioquímica II AP1

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Revisão Geral – AP1 Bioquímica II
Caracterize o anabolismo e o catabolismo em termos de reações oxidativas, formação ou utilização de coenzimas reduzidas, liberação ou utilização de energia.
R: Anabolismo é o processo de síntese de moléculas inorgânicas. As reações dos processos anabólicos precisam de energia para acontecer e utilizam de carreadores em sua forma reduzida, tornando-se oxidados ao final da reação. Tais eles: NADH.H+, NADP+. 
Já o catabolismo é o processo de quebra de moléculas. Como, por exemplo, a glicólise. As reações catabólicas geram energia na forma de ATP e utilizam de carreadores oxidados, tornando-se reduzidos ao final da reação. Tais eles: NAD+ NADH.H+ e FAD+ FADH2.
O ATP pode ser considerado um composto de alta energia? Justifique a sua resposta, sem deixar de explicar bioquimicamente a importância desta característica.
R: O ATP pode ser considerado um composto de alta energia, pois é uma molécula formada através do armazenamento de energia. Ou seja, ela “guarda” energia para outras reações posteriores poderem usar para acontecer.
Como podemos saber se uma reação é termodinamicamente favorável? Qual a importância da existência das reações acopladas?
R: Através da quantidade de reagentes e o delta G sendo positivo. Porém, nem todas as reações que apresentam delta G positivo é favorável. Dessa forma, para reduzir a situação, temos o processo de acoplamento de reações, onde uma reação favorável ocorre para que uma reação desfavorável possa acontecer.
Ao entrar na célula, qual é a primeira reação que ocorre com a glicose? Discuta se esta reação é reversível ou irreversível e qual a importância da mesma.
R: Ao entrar na célula, a primeira reação que acontece com a glicose é ela ser fosforilada em seu carbono 6, tornando-se glicose-6P. Essa reação é irreversível e sua importância é por ser um dos pontos de regulação da via glicolítica.
Quais são os dois destinos metabólicos mais comuns do piruvato gerado na via glicolítica? Quais são as diferenças cruciais entre tais destinos?
R: O piruvato pode ser utilizado na fermentação, tais elas: alcoólica e láctica; que são as vias anaeróbicas. Ou, seguir a via aeróbica, mais especificamente o complexo piruvato desidrogenase, que gera Acetil-CoA, que irá para o ciclo de Krebs. Na via anaeróbica é gerado menos energia do que na via aeróbica.
Como o Ciclo do Ácido Cítrico contribui com a fosforilação oxidativa? O que ocorreria com o Ciclo do Ácido Cítrico na ausência de oxigênio?
R: O Ciclo do Ácido Cítrico contribui com a fosforilação oxidativa com o fornecimento de moléculas de NADH.H+ e FADH2. Na ausência de oxigênio, o Ciclo do Ácido Cítrico não funciona, pois o NAD+ e FAD+ são regenerados pela transferência de elétrons ao oxigênio.
Explique porque a produção de moléculas ATP é maior quando a glicose é degradada na presença do que na ausência de oxigênio. Não deixe de abordar o Ciclo do Ácido Cítrico, fermentação, cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa na sua resposta.
R: Pois na presença de oxigênio há outros ciclos além da glicólise, e nas reações destes, há a produção de energia na forma de ATP.
Na glicólise, uma molécula de glicose é degradada à piruvato, tendo como saldo final 2 ATPs, 2 piruvatos e 2NADH.H+. Essas duas moléculas de piruvato podem vir a ter dois destinos: na ausência de oxigênio, ocorre a fermentação, sendo: lática, que produz lactato; e a alcoólica, que produz etanol e CO2. E o outro destino é a respiração celular, que ocorre na presença de oxigênio. O piruvato entra na mitocôndria através da translocase, uma proteína presente na membrana interna mitocondrial. Já na mitocôndria, ocorre o complexo piruvato desidrogenase, que produz 2 acetil-coA, 2 CO2 e 2 NADH.H+. Após isso, as moléculas de acetil-coA entram no ciclo de Krebs, dando início a ele, onde será produzido 2 ATPs, 6 NADH.H+, 2 FADH2 e 4 CO2 (considerando as duas voltas do ciclo). Já nas cristas da membrana interna mitocondrial, ocorre a cadeia transportadora de elétrons, que utiliza as moléculas de NADH. H+ e FADH2 derivadas do ciclo de Krebs e NADH. H+ da glicólise (que são transportados por lançadeiras do citoplasma para a mitocôndria). Quando já na mitocôndria, a CTE tem início, realizando o bombeamento de prótons para o espaço intermembranas através da reoxidação de NAD+ e FAD+. Com o fim da CTE, dá-se início a fosforilação oxidativa, que possui a ATPsintase, que funciona como um canal de prótons. De acordo com a passagem dos prótons para a matriz mitocondrial, ocorre a formação de ATP através de ADP+Pi. O saldo final, após todos esses processos que compõem a respiração celular, é de 32 ATPs (10 NADH. H+ + 2 FADH2. Onde cada NADH. H+ equivale a 2,5 ATP e cada FADH2, equivale a 1,5 ATP).
Quais são as reações irreversíveis da via glicolítica, e qual é a importância bioquímica de tal irreversibilidade?
R: A importância da irreversabilidade dessas reações é que elas são os pontos de regulação da via glicolítica.
Reação 1 – Fosforilação da glicose em glicose-6P pela hexoquinase.
Reação 3 – Fosforilação da frutose-6P em frutose-1,6-bifosfato pela fosfofrutoquinase.
Reação 10 – Fosforilação do fosfoenolpiruvato em ATP e piruvato pela piruvato quinase.
Cite três inibidores da cadeia de transporte de elétrons, indicando os complexos transportadores sobre os quais atuam.
R: 
- A baixa disponibilidade de NADH.H+/NAD+ inibe a CTE, pois não será possível a reoxidação desses para realizar o bombeamento de prótons (Complexo NADH desidrogenase);
- Baixa concentração de FADH2, pois não será possível a reoxidação para realizar a redução de ubiquinona (Complexo succinato desidrogenase);
- Baixa concentração de oxigênio molecular, pois impossibilita a aceitação de elétrons (Complexo citocromo oxidase).
Sobre o controle da velocidade da via glicolítica, escreva:
Quais as reações chave da via?
R: Reação 1, que consiste na fosforilação da glicose em glicose-6P, pela hexoquinase; Reação 3, que consiste na fosforilação da frutose-6P em frutose-1,6-bifosfato, pela fosfofrutoquinase 1; e a Reação 10, que consiste na fosforilação do fosfoenolpiruvato em ATP e piruvato, pela piruvato quinase.
Quais as enzimas que catalisam as reações chave?
R: Reação 1 Hexoquinase; Reação 3 Fosfofrutoquinase 1; e Reação 10 Piruvato quinase.
Como se dá a regulação destas enzimas?
R: Hexoquinase inibida pela alta concentração de glicose-6P;
Fosfofrutoquinase 1 inibida pela alta concentração de ATP; Ativada pela frutose-2,6-bifosfato;
Piruvato quinase inibida pela alta concentração de ATP; inibida quando fosforilada; ativada pela frutose-1,6-bifosfato. 
Os processos fermentativos são conjuntos de reações de degradação parcial da glicose presentes em vários organismos vivos. Qual o objetivo deste processo em organismos anaeróbicos? Cite dois tipos de fermentação e seus respectivos produtos.
R: O objetivo do processo de fermentação para os organismos anaeróbicos é a produção de energia para eles.
Fermentação Lática Lactato.
Fermentação Alcoólica Álcool e CO2. 
Sobre o complexo piruvato desidrogenase, responda:
Quais os produtos da reação catalisada por este complexo?
R: 2 moléculas de acetil-coA, 2 moléculas de CO2 e 2 moléculas de NADH.H+.
Qual a importância desta reação para a célula?
R: A importância desta reação para a célula é que ela é uma ponte entre a glicólise e o ciclo de Krebs, pois esta fornece moléculas de acetil-coA para o ciclo de Krebs e NADH. H+ para a cadeia transportadora de elétrons.
Quais as 5 coenzimas necessárias para o funcionamento deste complexo enzimático?
R: Flavino Adenina Dinucleotídeo (FAD), Tiamina pirofosfato (TPP), Coenzima A (CoA), Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) e Ácido lipóico.
Sobre o Ciclo de Krebs, responda:
Como o Ciclo de Krebs contribui para o funcionamento da fosforilação oxidativa?
R: O Ciclo de Krebs contribui com fosforilação oxidativa com o fornecimento de NADH. H+ e FADH2.
O que deve acontecer com o Ciclo de Krebs na ausência de oxigênio?Por quê?
R: Na ausência de oxigênio, o ciclo de Krebs é inibido, pois não há como ocorrer a regeneração de NAD+ e FAD+ pela transferência de elétrons ao oxigênio.
Sobre a cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa, responda:
Em qual compartimento subcelular ocorre a fosforilação oxidativa?
R: Ocorre nas cristas da membrana mitocondrial interna.
Qual a função da cadeia de transporte de elétrons na fosforilação oxidativa?
R: A Fosforilação oxidativa reoxida NAD+ e FAD+ para realizar o bombeamento de prótons para o espaço intermembranas, através da CTE. A Fox utiliza esses prótons presentes o espaço intermembranas para formação de ATP a partir de ADP+Pi.
Quem é o aceptor final dos elétrons na deixa de transporte de elétrons?
R: Oxigênio.
Qual a função do complexo F1F0 – ATPsintase na fosforilação oxidativa?
R: Converter ADP+Pi em ATP através da energia gerada pela passagem de prótons.
Quais são os dois doadores de hidrogênios para a cadeia de transporte de elétrons?
R: São o NADH.H+ e o FADH2. 
Qual dos dois é mais energético? Por quê?
R: O mais energético é o NADH.H+, pois o mesmo equivale a 2,5 ATPs. Já o FADH2, equivale a, apenas, 1,5 ATPs.
Porque podemos afirmar que a via glicolítica tem uma etapa de investimento e outra de pagamento?
R: Porque, na primeira etapa, que é a de investimento, são utilizados duas moléculas de ATP para quebrar a glicose até gliceraldeído-3P. E na etapa de pagamento, são formadas duas moléculas de ATP pela quebra do gliceraldeído-3P, que formou ATP e piruvato.
Sabe-se que a glicólise ocorre no citoplasma e resulta na produção de piruvato. Onde ocorre o Ciclo de Krebs e como este piruvato é transportado?
R: O Ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial, e o piruvato é transportado para a membrana mitocondrial interna através de um translocador.
Descreva e discuta a importância dos destinos aeróbicos e anaeróbicos do piruvato.
R: O destino anaeróbico do piruvato é a fermentação, sendo esta alcoólica, que produz álcool e gás carbônico, e este processo é importante, pois, está envolvida na produção de mantimentos como o pão, vinho, cerveja, queijo e energia para os organismos que realizam este processo. E temos, também, a fermentação lática, que produz lactato, e os músculos do corpo realizam este processo para gerar energia quando em atividade física intensa. Já o destino aeróbico, que é quando o piruvato é transformado em acetil-coA pelo complexo piruvato desidrogenase, e segue para o ciclo de Krebs, até chegar à fosforilação oxidativa e gerar ATP. A importância deste processo é que ele gera energia para as células do corpo.
Qual é o complexo enzimático responsável por converter piruvato em acetil-CoA? Em que parte da mitocôndria está localizado este complexo?
R: Complexo Piruvato Desidrogenase. Este complexo está localizado na matriz mitocondrial interna.
Elabore um texto evidenciando a importância e principais diferenças do catabolismo e anabolismo. Não deixe de mencionar a importância de processos anabólicos e catabólicos no metabolismo energético.
R: O anabolismo é o processo de síntese de moléculas orgânicas, que necessita de energia para ocorrer e utilizam de carreadores em sua forma reduzida, e também, é uma reação divergente. Já o catabolismo, é o processo de degradação de moléculas, gerando energia, e utilizam de carreadores em sua forma oxidada. É uma reação convergente.
A importância desses dois processos é que, na degradação de moléculas, é gerada energia para outros processos celulares poderem acontecer, e, também, transformar uma molécula em um intermediário para outras reações, e essas reações são de síntese, que utilizam a energia gerada e podem, também, utilizar os intermediários produzidos.
Quais são as 3 grandes etapas em que pode ser dividido o Ciclo do Ácido Cítrico?
R: 1ª Formação do Citrato – Reações 1 e 2:
Na reação 1, o acetil do acetil-coA se condensa com o oxaloacetato, formando o citrato – pela citrato sintase.
Na reação 2, o citrato é isomerizado, formando o intermediário cis-isocitrato, e logo é convertido em isocitrato – pela aconitase.
2ª Descarboxilação Oxidativa – Reações 3 e 4:
Na reação 3, o isocitrato é oxidado, formando alfa-cetoglutarato e NADH.H+ - pela isocitrato desidrogenase.
Na reação 4, o alfa-cetoglutarato é oxidado, formando succinil-coA, NADH.H+ e CO2.
3ª Regeneração do oxaloacetato – Reações 5, 6, 7 e 8:
Na reação 5, o succinil-coA é convertido em succinato pela quebra da ligação tioéster (coA), formando ATP – pela succinil-coA sintetase.
Na reação 6, o succinato sofre oxidação, sendo convertido em fumarato e formando FADH2 – pela succinato desidrogenase.
Na reação 7, o fumarato é hidratado e convertido em malato – pela fumarase.
Na reação 8, o malato é oxidado e convertido em oxaloacetato e é formado NADH.H+ - pela malato desidrogenase.
Explique o comportamento oscilatório da via glicolítica e qual o sentido deste fenômeno bioquímico.
R: O sentido deste fenômeno é a geração de energia para as células do corpo, através da degradação da molécula de glicose. Seu comportamento oscilatório se dá pela concentração de ATP nas células pois, quando há quantidade suficiente de ATP, a via tem sua velocidade reduzida, devido a não necessidade de produção de ATP naquele momento.
Explique como o Ciclo do Acido Cítrico é funcionalmente dependente da cadeia transportadora de elétrons e forforilação oxidativa?
R: Sem a reoxidação do NAD+ e FAD+, não há como ocorrer o Ciclo do Ácido Cítrico.
Justifique a afirmação: “A reoxidação da molécula de NADHH+ pode produzir mais ATP do que a transformação de FADH2 em FAD”.
R: Porque o NADH.H+ equivale a 2,5 ATPs, e o FADH2 equivale a, apenas, 1,5 ATPs. Logo, o NADH.H+ é mais energético.
 Explique a importância do acoplamento das reações bioquímicas.
R: Através do acoplamento de reações, há a liberação de energia através da quebra de compostos que conservam a energia. Logo, é possível que uma reação desfavorável ocorra através de uma reação antecessora favorável.
Quais são os quatro mecanismos de regulação metabólica? Descreva um deles, com detalhes.
R: São Controle dos níveis das enzimas, controle da atividade enzimática, compartimento onde ocorre determinada via e regulação hormonal.
Controle dos níveis de enzimas A concentração de enzimas varia de acordo com a necessidade de determinado momento. Por exemplo, quando há alta concentração de ATP na célula, a enzima fosfofrutoquinase 1, que catalisa a terceira reação da glicólise é inibida, fazendo com que a velocidade da via glicolítica seja reduzida.
Sobre a glicólise, responda:
Em qual compartimento subcelular ela ocorre?
R: Ocorre no citoplasma.
Qual a importância das reações de oxirredução nesta via?
R: Pois é nas reações de oxirredução que ocorre a conservação de energia formada em forma de NADH. H+.
Quais são as enzimas chave e os principais mecanismos de regulação da glicólise?
R: São hexoquinase, fosfofrutoquinase 1 e piruvato quinase.
Hexoquinase inibida por alta concentração de glicose-6P;
Fosfofrutoquinase 1 inibida por alta concentração de ATP e ativada pela frutose-1,6-bifosfato;
Piruvato Quinase inibida por alta concentração de ATP, fosforilação e alanina.
Quais são os dois principais tipos de fermentação? Em que situação metabólica a fermentação ocorre com mais intensidade?
R: Fermentação lática, que produz lactato; e a fermentação alcoólica, que produz álcool e CO2. A fermentação com alta intensidade quando o indivíduo está em atividade física intensa, onde o músculo realiza a fermentação lática, utilizando o piruvato de forma anaeróbica para geração de energia.
Quais são os principais destinos do piruvato? Na sua resposta, não deixe de descrever as funções do complexo piruvato desidrogenase.
R: O piruvato pode ser utilizado na fermentação, tais elas: alcoólica e láctica; que são as vias anaeróbicas. Ou, seguir a via aeróbica, mais especificamente o complexo piruvato desidrogenase, que gera Acetil-CoA a partirdo piruvato, e as moléculas de acetil-coA formadas vão para o ciclo de Krebs, dando inicio a ele.
Qual é a importância do ciclo do ácido cítrico? Não deixe de mencionar na sua resposta a importância das reações de descarboxilação oxidativa.
R: O Ciclo do ácido cítrico é o ponto de convergência de todo o metabolismo energético. Ou seja, é neste ciclo que ocorre a total degradação da maioria das moléculas combustíveis. E as reações de descarboxilação oxidativa são os pontos de regulação deste ciclo.
Descreva o ciclo do glioxilato, não deixando de abordar as semelhanças e diferenças entre este e o ciclo do ácido cítrico.
R: O Ciclo do Glioxilato têm inicio com uma molécula de acetil-coA como fonte de carbono, e os carbonos continuam no ciclo em forma de acetil-coA em todos os intermediários subsequentes. Neste ciclo, é formado o citrato até a regeneração do oxaloacetato, porém, não ocorrem as reações de descarboxilação oxidativa.
Descreva como funcionam e se relacionam a cadeia transportadora de elétrons e a fosforilação oxidativa.
R: A cadeia transportadora de elétrons reoxida as moléculas de NAD+ e FAD+ e os bombeia para o espaço intermembranas através de complexos existentes neste ciclo. Já a fosforilação oxidativa possui o complexo F1F0-ATPsintase, que quando recebe os elétrons provenientes da cadeia transportadora de elétrons, formam ATP a partir de ADP+Pi. A formação de ATP a partir de ADP+Pi se dá pela passagem dos eletros pelo complexo. Estes dois processos ocorrem na mitocôndria.