Exercícios de Bioenergética

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Universidade Federal de Viçosa
Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular
Exercícios de Bioenergética - Princípios Termodinâmica / Transferência de Energia
1 – Calcule a constante de equilíbrio e a variação da energia livre, a 37°C e pH 7,0 para a reação:
Glicose + Frutose + ATP  Sacarose + ADP + Pi
A partir das energias livre padrão de hidrólise da sacarose (ΔG°’ = -29,26 KJ mol-1) e do ATP (ΔG°’ = -30,93 KJ mol-1), qual seria a variação de energia livre se a concentração de sacarose e ATP fossem de 10-3 M e a dos outros reagentes e produtos de 2. 10-3 M? R: K’eq= 1,95, ΔG°’= -1,67 KJ mol-1, ΔG= -1,67 KJ mol-1
2 – Em condições padrão, e 25°C de temperatura, uma das etapas da produção fotossintética de glicose não ocorre de um modo espontâneo:
Frutose 6 P + Gliceraldeído 3 P  Eritrose 4 P + Xilulose 5 P ΔG°’=6,3 KJ mol-1
Esta reação pode ocorrer em um cloroplasto onde as concentrações destes compostos são Frutose 6 P = 0,53 mM, Gliceraldeído 3 P = 32 mM, Eritrose 4 P = 20 mM e Xilulose 5 P = 2,1 10-5 M? R: ΔG= -2,8 KJ mol-1
3 – Suponha o seguinte sistema acoplado a 300K:
ATP + Glicose + Frutose Sacarose + ADP + Pi ΔG°’ = - 1,67 KJ mol-1
Escreva a expressão da constante de equilíbrio e calcule seu valor. R: K’eq= 1,95
Indicar qual a reação endergônica e qual a exergônica.
Se ΔG°’ de hidrólise do ATP é -30,93 KJ mol-1, qual será o valor de ΔG°’ para a reação de síntese de sacarose a partir de glicose e frutose? R: ΔG°’= 29,26 KJ mol-1
Em que condições deveriam estar as concentrações iniciais de reagentes e produtos para que a reação não seja espontânea? R: [P]/[R] < 1,95
4 – A enzima fosfoglicoisomerase catalisa a reação de isomerização entre Glicose 6 P e Frutose 6 P. Qual deve ser a concentração mínima de Glicose 6 P presente no meio, se a de Frutose 6 P é de 10 mM, para conseguir que a reação seja espontânea no sentido da esquerda para a direita? A constante de equilíbrio da reação de isomerização é de 0,44 a pH 7,0 e 37°C. R: >22,7 mM
5 – L-Glutamato + Piruvato -Cetoglutarato + L-Alanina
Esta reação é catalisada nas células pela enzima L-glutamato piruvato amino transferase. A 300K, a constante de equilíbrio para a reação é 1,11. Predizer se a reação inversa ocorrerá espontâneamente e dizer a razão, se a concentrações de reagentes e produtos são:
L-Glutamato = 3 10-5 M Piruvato = 3,3 10-4 M -Cetoglutarato = 1,6 10-2 M
L-Alanina = 6,25 10-3 M
R: ΔG= -23,26 KJ mol-1
6 – A uma solução de Glicose 6 P 0,1 M foi adicionada quantidade adequada da enzima fosfoglicomutase, que catalisa a reação:
Glicose 6 P Glicose 1 P ΔG°’ = 7,52 KJ mol-1
Considerando que a temperatura é de 298 K, dizer se:
A reação procederá tal como está escrito nas condições propostas? R: Sim
Sendo assim, quais seriam as concentrações finais de glicose 6 P e glicose 1 P?
R: [G6P]= 95,5 mM e [G1P]= 4,5 mM
7 – Uma importante reação no processo de excitação visual é a ativação de uma enzima que catalisa a hidrólise de guanosina trifosfato:
GTP + H2O  GDP + Pi K’eq 298 = 1,9 105
Se as concentrações de GTP, GDP e Pi na célula da retina são 50 mM, 5 mM e 15 mM, respectivamente, qual é o ΔG 298 para esta reação? R: ΔG= - 46,1 KJ/mol
Se a concentração de GTP dobrasse, qual seria o ΔG 298 para a reação? 
R: ΔG= - 47,8 KJ/mol
8 – As concentrações de ATP, ADP e fosfato em um determinado músculo são 1,25 10-3 M, 0,50 10-3 M e 2,5 10-3 M, respectivamente:
Calcular a variação da energia livre ΔG associada a hidrólise de ATP neste músculo, sabendo que no músculo a temperatura é de 25°C e pH 7,0, e que a energia livre padrão em condições bioquímicas é de – 31KJ mol-1.
 R: ΔG= - 48,1 KJ/mol
No músculo existe uma enzima, a creatina quinase, que catalisa a reação:
Creatina P + ADP  Creatina + ATP
Sabendo que a energia livre padrão em condições bioquímicas é –43 KJ mol-1, para a hidrólise da Creatina P,
Creatina P + H2O  Creatina + Pi
Calcular a constante de equilíbrio da reação da creatina quinase. 
R: K’eq= 127,9
Supondo que a quantidade total da soma de creatina e creatina P é de 20 mM e que as concentrações de ADP e ATP se mantém nas células musculares em equilíbrio nos valores de 0,5 10-3 M e 1,25 10-3 M, respectivamente, calcular as concentrações destes compostos no músculo. R: [PC]=0,38mM, [C]= 19,62mM
9 – Um importante passo metabólico é a conversão de fumarato em malato catalisada pela enzima fumarase como parte do ciclo dos ácidos tricarboxílicos:
Fumarato + H2O  Malato
Se a 25°C, a constante de equilíbrio é igual a 4,
Qual é o valor da variação de energia livre padrão a esta temperatura? 
R: ΔG= - 3,43 KJ/mol
Qual é o valor da variação da energia livre a esta temperatura quando se encontra no equilíbrio? Qual é o valor da variação da energia livre padrão quando se transformam 2 mmoles de fumarato em malato? R: ΔG= 0 KJ/mol
Se a concentração de malato na mitocôndria é de 0,05 mM, qual será a variação de energia livre quando a concentração de fumarato na mitocôndria for de 25 mM? Esta reação seria espontânea? R: ΔG= - 18,8 KJ/mol
Qual seria a concentração mínima de fumarato na mitocôndria para que nessas condições a reação fosse espontânea? R: > 0,0125 mM
10 – Calcular o ΔG para hidrólise do ATP a ADP e Pi nas condições que existem em uma célula muscular em repouso: [ATP] = 5,0 mM, [ADP] = 0,5 mM, [Pi] = 5,0 mM. Considerar 37°C. ΔG°’(pH 7) = -32,2 KJ mol-1. R: ΔG= -51,97kJ/mol