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1) Qual a diferença entre anabolismo e catabolismo?
No anabolismo, há gasto de energia, pois há formação ou transformação de ligações químicas; enquanto que, no catabolismo, há ganho de energia, pois são quebradas ligações químicas. Um exemplo de anabolismo é o processo de formação de moléculas orgânicas usando energia solar pelos autótrofos, enquanto que um exemplo para catabolismo é a quebra dessas moléculas pelos heterótrofos.
2) Defina oxidação e redução. Por que essas duas reações sempre ocorrem juntas?
Oxidação é o ganho de elétrons, redução é a perda. Esses dois tipos de reações ocorrem juntos, pois sempre que uma molécula ou átomo perde elétrons, um outro átomo ou molécula recebe esses elétrons.
3) Quais são a primeira e a segunda leis da termodinâmica?
A primeira lei diz que a energia não pode ser criada, a energia pode apenas ser transformada de um tipo para outro. A quantidade de energia total no universo permanece constante.
A segunda lei diz que a desordem do universo, a entropia, está continuamente aumentando.
4) O que é calor? O que é entropia? O que é energia livre?
Calor é uma medida da quantidade de movimento, energia cinética, das moléculas.
Entropia é medida de desordem de um sistema. Em células, refere-se à quantidade de energia que tornou-se dispersa demais para realizar trabalho.
Energia livre é a quantidade de energia efetivamente disponível para quebrar e em seguida formar outras ligações químicas. O termo também pode ser utilizado como sendo a energia disponível para a realização de trabalho em qualquer sistema.
5) Qual é a diferença entre uma reação endergônica e uma reção exergônica? Qual tipo de reação tende a ocorrer espontâneamente? Por que?
Reações endergônicas são aquelas que ocorrem com gasto de energia, enquanto que as reações exergônicas liberam energia. Ambas estão representadas na Figura 1. As exergônicas ocorrem espontâneamente, pois há um aumento na desordem do sistema com a liberação da energia.
Figura 1: esquema de reações endergônicas e exergônicas, indicando a energia de ativação. Traduzido e adaptado de Raven et al. (2005).
6) Defina energia de ativação. Como um catalizador afeta a proporção final dos reagentes convertidos em produto?
Energia de ativação é a energia necessária para desestabilizar as ligações químicas existentes e, assim, iniciar uma reação química. Pode-se ver a representação da energia de ativação na Figura 1 tanto para reações exergônicas quanto para reações endergônicas.
Um catalizador não afeta a proporção final dos reagentes convertidos em produtos, pois, reduzindo a energia de ativação, ele acelera as reações em sentido normal e reversa com a mesma intensidade.
7) Como a temperatura e o pH afetam as taxas de reação catalizadas por enzimas? Qual é a base molecular desses processos?
A taxa com a qual a reação catalizada por enzimas aumenta com o aumento da temperatura, mas até um certo ponto: o ótimo de temperatura. Isto ocorre porque, abaixo da temperatura ótima, as ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas que dão forma às enzimas não são flexíveis o suficiente para permitir o encaixe ótimo para que a reação ocorra; por outro lado, a cima do ótimo de temperatura, essas forças são muito fracas para manter a forma da enzima frente ao movimento desorganizado dos átomos que compõe-na.
Há também o ótimo para pH, pois as interações iônicas entre amino-ácidos de cargas opostas também mantêm a forma da enzima e essas interações são sensíveis à concentração de H+.
8) Qual é a diferença entre um sítio ativo e um sítio alostérico de uma enzima?
O sítio ativo de uma enzima é a parte que efetivamente se liga ao substrato para que a reação ocorra, já o sítio alostérico é a parte na qual um inibidor alostérico, também chamado inibidor não competitivo, pode ligar-se à enzima para inibir seu funcionamento. Essa inibição de funcionamento é causada pela deformação da enzima e, conseqüentemente, de seu sítio ativo quando ocorre a ligação do inibidor com o sítio alostérico.
9) Qual parte do ATP contém as ligações que fornecem energia para a maioria das reações endergônicas das células?
Conforme pode ser visto na Figura 2, as ligações que fornecem energia estão entre os grupos fosfato.
Figura 2: Estrutura de uma molécula de ATP com indicação das ligações de maior energia. Adaptado de Raven et al. (2005).
10) O que é uma via bioquímica? Como elas são, em geral, reguladas?
Vias bioquímicas são as seqüências nas quais as reações ocorrem em uma célula. Nessas vias, o produto de uma reação torna-se o substrato da reação seguinte até que o produto final seja formado. As vias bioquímicas são reguladas por inibição alostérica: o produto final da via atua como inibidor alostérico da enzima que cataliza a primeira reação da via, assim, essa enzima cessa sua atuação e, conseqüentemente, a via toda pára.
11) Qual é a diferença entre um organismo autótrofo e um heterótrofo? Como cada um obtém energia?
Autótrofos são organismos que obtém sua própria energia, da luz solar ou de reações químicas, enquanto que os heterótrofos são organismos que obtém energia alimentando-se de autótrofos.
12) O que é fosforilação ao nível de substrato? Quanto ATP esse processo forma durante a glicólise e o ciclo de Krebs?
Fosforilação ao nível de substrato é a formação direta de ATP pela transferência direta de um grupo fosfato para o ADP, vindo de uma outra molécula fosforilada. Durante a glicólise, ele produz quatro moléculas de ATP, já no ciclo de Krebs, duas.
13) Por que o ATP é uma boa molécula para ser utilizada como “moeda corrente” do organismo?
Porque é uma molécula que guarda muita energia, a repulsão eletrostática dos grupos fosfato, e esta energia pode ser transferida rapidamente.
14) Defina bioenergética.
Bioenergética é a análise de como a energia flui e como é usada pelos organismos.
15) Quais são os destinos da energia ingerida por um heterótrofo?
A energia pode ser utilizada para crescimento e reprodução ou pode ser perdida: como calor, nas fezes e em excretas nitrogenados.
Questionário Ciclo de Krebs 
1. Escrever a reação de formação de acetil-CoA a partir de piruvato e indicar: a) as 5 coenzimas necessárias; b) as vitaminas envolvidas; c) a localização celular. 
egue esquema da reação: 
 
a. as 5 coenzimas necessárias: tiamina pirofosfato (T PP), coenzima A ( CoA), 
nicotinamida adenina dinucleotideo (NAD+), flavina adenina 
dinucleotideo (FAD) e acido lipóico. 
b. as vitaminas envolvidas: Vitaminas hidrossolúveis ( tiamina, ácido 
pantotenico, nicotinamida, riboflavina e ácido lipóico. 
c. a localização celular: 
O piruvato do citosol entra na mitocôndria at ravés de 
translocase especifica, sendo transformado em acetil-CoA e, conectando 
a glicólise ao ciclo de Krebs.
egue esquema da reação: 
 
a. as 5 coenzimas necessárias: tiamina pirofosfato (T PP), coenzima A ( CoA), 
nicotinamida adenina dinucleotideo (NAD+), flavina adenina 
dinucleotideo (FAD) e acido lipóico. 
b. as vitaminas envolvidas: Vitaminas hidrossolúveis ( tiamina, ácido 
pantotenico, nicotinamida, riboflavina e ácido lipóico. 
c. a localização celular: 
O piruvato do citosol entra na mitocôndria at ravés de 
translocase especifica, sendo transformado em acetil-CoA e, conectando 
a glicólise ao ciclo de Krebs.
Segue esquema da reação: 
 
a. as 5 coenzimas necessárias: tiamina pirofosfato (T PP), coenzima A ( CoA), 
nicotinamida adenina dinucleotideo (NAD+), flavina adenina 
dinucleotideo (FAD) e acido lipóico. 
b. as vitaminas envolvidas: Vitaminas hidrossolúveis ( tiamina, ácido 
pantotenico, nicotinamida, riboflavina e ácido lipóico. 
c. a localização celular: 
O piruvato do citosol entra na mitocôndria at ravés de 
translocase especifica, sendo transformado em acetil-CoA e, conectando 
a glicólise ao ciclo de Krebs.
tiamina pirofosfato (TPP), coenzima A (CoA), nicotinamida adenina dinucleotideo (NAD+), flavina dinucleotideo (FAD) e acido lipóico.
Vitaminas hidrossolúveis(tiamina, ácido pantotenico, nicotinamida, riboflavina e ácido lipóico.
O piruvato do citosol entra na mitocôndria através de translocase específica, sendo transformado em acetil-CoA e, conectando a glicólise ao ciclo de Krebs.
2. Descrever a regulação alostérica e por modificação covalente do complexo da piruvato desidrogenase. 
Os moduladores alostéricos, inibem as atividades catalíticas. Tais inibidores são os produtos da via: NADH, acetil-CoA e ATP (ativam a quinase e inibem o complexo).
Em relação à modificação covalente reversível, este complexo enzimático é inibido por fosforilação (mediado pelo piruvato desidrogenase) e ativado por desfosforilação (mediada pela presença de piruvato desidrogenase fosfatase).
3. Indicar o composto rico em energia do ciclo de Krebs e a reação que o produz. 
Succinil-CoA e GTP
4. Citar os compostos que devem ser fornecidos ao ciclo de Krebs para: 
a) Iniciá-lo; É necessária a presença de piruvato/aspartato e acetilCoA.
 b) Mantê-lo em funcionamento; NAD+ e acetilCoA
c) Citar as vitaminas que participam do ciclo de Krebs. Nicotinamida (precursora de NAD+), riboflavina (precursora de FAD) e ácido pantotenico (precurosor de CoA). 
5. Indicar a localização celular do ciclo de Krebs. 
O ciclo de Krebs ocorre na matriz da mitocôndria.
6. Na reação catalisada pela aconitase, indicar o composto predominante no equilíbrio. 
Pela reação (citrato -> isocitrato) tem-se que o citrato é o composto predominante.
7. Listar as funções do ciclo de Krebs. 
Oxidação de compostos (ex: acetilCoA), queima de lipídios, síntese de precursores em vias biossintéticas (aspartato, glutamato, lipídio, heme).
8. Que composto é oxidado no ciclo de Krebs? 
Isocitrato -> @-cetoglutamato, succinato -> fumarato e malato -> oxaloacetato.
9. Simultaneamente que tipo de composto sofre redução? 
FAD -> FADH2 e NAD+ -> NADH + H+
10. Descrever a regulação do ciclo de Krebs em função das relações ATP/ADP e NAD+/NADH. 
R- A respiração aeróbia é o processo pelo qual a célula degrada compostos orgânicos (carboidratos) para obtenção de energia metabólica armazenada na molécula de Adenosina Trifosfato - ATP, com produção de compostos inorgânicos dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). A respiração aeróbia é didaticamente subdividida em três etapas associadas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória, existindo diferenças entre os organismos procariontes e eucariontes.
Como as células procarióticas são desprovidas de mitocôndrias (organela citoplasmática), tanto a glicólise quanto o ciclo de Krebs ocorrem no hialoplasma da célula, enquanto a cadeia respiratória acontece próximo à face interna da membrana plasmática (mesossomo).
Nas células eucarióticas, a glicólise também acontece no hialoplasma, contudo por se tratar de uma célula provida de mitocôndria, as etapas referentes ao ciclo de Krebs e a cadeia respiratória ocorrem necessariamente no interior dessa organela.
Nesse mecanismo são produzidos ATD de forma direta, no entanto, são formadas moléculas (FAD e NAD) receptoras de prótons H+, sendo cada molécula de FADH2 e NADH responsáveis pela reconstituição respectiva de 2 e 3 moléculas de ATP.
O saldo energético por etapa da respiração:
- Glicólise 
São utilizadas 2 moléculas de ATP para ativar o catabolismo da molécula de glicose, porém são formadas 2 moléculas de NADH, 4 ATP e 2 moléculas de piruvato. 
Portanto, o saldo energético somente da cadeia respiratória é de: 
4 ATP + 2 NADH – 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH
- Ciclo de Krebs
A partir dessa etapa todo o resultado deve ser dobrado (duplicado), essa consideração é conseqüente do ciclo de Krebs envolvendo cada molécula de piruvato. 
Assim, são formadas 4 moléculas de NADH, 1 de FADH2 e 1 de ATP em cada ciclo. 
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
- Cadeia respiratória 
Etapa de conversão das moléculas de NADH e FADH2 em moléculas de ATP, quando os prótons H+ por difusão são forçados a passar pela proteína sistetase ATP (enzima transmembranar) restituindo ADP em ATP. 
2 NADH da glicólise → 6 ATP 
8 NADH do ciclo de Krebs → 24 ATP              34 ATP
2 FADH2 do ciclo de Krebs → 4 ATP
Balanço Energético da Respiração Aeróbia 
Glicólise = 2 ATP 
Ciclo de Krebs = 2ATP 
Cadeia respiratória = 34 ATP 
Total energético da respiração celular aeróbia = 38 ATP 
11. Defina “reações anapleróticas” e descreva a sua importância. 
O ciclo de Krebs é uma rota anfibólica porquê possui reações catabólicas e anabólicas. 
Para que esse ciclo tenha, ao mesmo tempo, a função anabólica e catabólica, as concentrações dos compostos intermediários são mantidas e controladas através de um complexo sistema de reações auxiliares que chamamos de reações anapleróticas. 
Um exemplo de reação anaplerótica é a carboxilação de piruvato para se obter oxalacetato, catalisado pela enzima piruvato carboxilase (essa é a reação anaplerótica mais importante).
A degradação de vários aminoácidos também produz intermediários do ciclo de Krebs, funcionando como reações anapleróticas adicionais.
Questionário Cadeia Transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa 
1. Na célula em que local ocorre a cadeia transportadora de elétrons (CTE)? 
Também chamada de fosforilação oxidativa, a cadeia respiratória é a terceira etapa da respiração celular ou aeróbica, e ocorre na membrana interna da mitocôndria. Nessa etapa, os elétrons obtidos na quebra do átomo de hidrogênio são transportados através do NADH e FADH 2 até o oxigênio.
2. Qual o objetivo da CTE/fosforilação oxidativa? 
	A cadeia transportadora de elétrons, cadeia respiratória ou fosforilação oxidativa é a convergência final de todas as vias de degradação oxidativa. A oxidação dos mais variados combustíveis metabólicos libera elétrons que são entregues pelas desidrogenasesa transportadores específicos, reduzindo-os (de NAD+ e FAD a NADH+ e FADH2). Na CTE estes elétrons serão entregues ao oxigênio.
	A energia livre disponibolizada pelo fluxo de elétrons criado é acoplada ao transporte contracorrente de protóns através da membrana interna da mitocôndria (impermeável a estes prótons), conservando parte desta energia como potencial eletroquímico transmembrana.
	O fluxo transmembrana dos prótons "de volta", a favor de seu gradiente de concentração através de poros protéicos específicos fornece energia livre para a síntese de ATP.
3. Descreva a ATP-Sintase e sua função. 
A ATP-sintase é uma enzima responsável pela síntese de ATP, através do fluxo de prótons que são lançados para o espaço intermembranas (durante transporte de elétrons), produzindo um gradiente através da membrana mitocondrial.
4. Como ocorre o acoplamento entre a CTE e a fosforilação oxidativa? Como isso permite a síntese do ATP? 
A ATP-sintase é uma enzima localizada na cadeia transportadora de elétrons, cuja função é catalisar a síntese de ATP através da fosforilação oxidativa.
5. Quantos complexos protéicos estão envolvidos na CTE? Nomeie esses complexos. 
Complexo I = desidrogenase do NADH (oxidoredutase do NADH-ubiquinona)
Complexo II = desidrogenase do succinato (oxidoredutase do succinato-ubiquinona)
Complexo III = Citocromo b-c1 (oxidoredutase da ubiquinona-citocromo c)
Complexo IV = Oxidase terminal ( oxidoredutase do citocromo c-O2)
6. Nomeie os carreadores móveis de elétrons da CTE. 
OS CARREADORES DE ELÉTRONS DE OCORRÊNCIA MAIS AMPLA SÃO: NAD+ e FAD
O NAD (Nicotinamida-Adenina-Dinucleotídeo) e FAD (Flavina-Adenina-Dinocleotídeo) são coenzimas de ampla ocorrência que atuam como “carreadores” de íons hidretos (H- = hidrogênio com um próton e dois elétrons), porque possuem sítios reversíveis de redução (veja o FAD na figura ao lado).
O FAD pode aceitar um ou dois elétrons, produzindo a forma semiquinona FADH ou a forma hidroquinona FADH2. Esta molécula recebeu o nome de flavina porque possui uma cor amarelada, que é brilhante na forma oxidada (FAD) e fica pálida na forma reduzida (FADH2).
As funções metabólicas de carreadores de Hidretos, do NADe do FAD, exigem que eles possam sofrer redução reversível de maneira a receber e transferir elétrons para outro carreador, regenerando-se para participar de novos ciclos de oxidação e redução.
7. Quais moléculas são oxidadas pela CTE? 
As moléculas oxidadas pela CTE são FADH2, NADH e o succinato que é oxidado à fumarato.
8. Qual propriedade da membrana mitocondrial permite que o gradiente de prótons seja formado? 
A diferente concentração de prótons dentro e fora da membrana permite a formação do gradiente de prótons.
10. O que regula a fosforilação oxidativa? 
11. Quantos ATPs aproximadamente são formados quando uma molécula de NADH é oxidada pela CTE? E quando uma molécula de FADH2 é oxidada? 
25 ATP são formados quando o NADH é oxidado pela CTE e 15 quando o FADH2 é oxidado.
12. Qual complexo catalisa a redução do oxigênio? 
Oxidase Alternativa (AOX) – Este complexo protéico permite a redução de O2 com pequena produção de ATP.
13. O que acontece com a fosforilação oxidativa na ausência de oxigênio? 
Na ausência de oxigênio na fosforilação oxidativa geralmente ocorre a fermentação através da quebra da glicose, gerando 2ATP e ácido pirúrvico que será convertido em ácido lático ou etanol.
14. Qual molécula transfere elétrons do complexo III para o complexo IV? 
O citocromo c, do complexo III, é um transportador móvel que leva os elétrons para o complexo IV.
15. Explique a teoria quimiosmótica. 
A teoria quimiosmótica que justifica esta proporção, postulada por Peter Mitchell, ainda na década de 60, admite que os prótons bombeados para o espaço intermembrana, durante o fluxo de elétrons na cadeia respiratória, criam um gradiente de baixo pH (devido à alta concentração de H+) e carga elétrica positiva no espaço intermembrana. A partir dessas diferenças de gradientes há movimentação de uma outra bomba de prótons, agora no sentido do espaço intermembrana para a matriz mitocondrial, através de um complexo protéico denominado complexo V que corresponde à enzima ATP sintase.
16. O que são agentes desacopladores? Dê exemplos. 17. Quando os agentes desacopladores estão presentes como a energia é dissipada? 
Existe uma importante classe de reagentes que afetam a síntese de ATP, mas de uma maneira que não envolve ligação direta a nenhuma das proteínas da cadeia transportadora de elétrons ou mesmo à partícula FoF1-ATP sintase. Esses agentes são conhecidos como desacopladores, porque eles corrompem o fino acoplamento que existe entre o transporte de elétrons e a ATP sintase. Esses desacopladores agem pela dissipação do gradiente de prótons através da membrana mitocondrial interna, criado pelo sistema de transporte de elétrons. Exemplos típicos desse tipo de substância incluem o 2,4-dinitrofenol, dicumarol e o fluorocarbonil-cianeto fenilhidrazona ou FCCP.
    Esses compostos apresentam duas importantes peculiaridades comuns: caráter hidrofóbico e próton dissociável. Como desacopladores, eles funcionam como carregadores de prótons através da membrana interna. Sua tendência é adquirir prótons na superfície citoplasmática da membrana, ou espaço intermembrana, onde a concentração de prótons é grande e carregam os prótons para o lado da matriz, portanto destruindo o gradiente de prótons que acopla o transporte de elétrons e a ATP sintase. Na mitocondria tratada com desacopladores, o transporte de elétrons continua, e os prótons são levados para fora da membrana interna. Contudo, eles retornam para dentro tão rapidamente via desacopladores que a síntese de ATP não ocorre. Consequentemente, a energia liberada no transporte de elétrons é dissipada como calor.