Lista 2 Metabolismo dos carboidratos

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Universidade Federal do Ceará
Centro de Ciências Agrárias
Departamento de Engenharia de Alimentos
Bioquímica de Alimentos
Professora: Luciana de Siqueira
Aluna: Maryana Melo Frota – 385089
Lista de Exercícios 
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
1. Sobre a glicólise responda:
Em quantas fases a glicólise ocorre e qual o produto final de cada fase?
 		Ocorre em duas fases: fase preparatória com o gliceraldeído-3-fosfato como produto final e a fase de conservação de energia ou fase de pagamento com formação de 2 moléculas de piruvato, 2 moléculas de ATP e 2 moléculas de NADH.
Quais as suas principais funções?
Converter uma molécula de glicose em duas de piruvato; 
Produzir ATP e NADH; 
Produzir compostos que são precursores para a biossíntese de componentes celular: Hexose fosfatos – parede celular; triose fosfatos – ácidos graxos (lipídeos), aminoácidos (serina, cisteína); piruvato – aminoácidos (alanina).
A via glicolítica apresenta pontos de regulação ao longo de suas reações. Explique o que são pontos de regulação, citando os pontos que se encontram ao longo da via glicolítica. 
 	Quando alguma perturbação altera a velocidade de formação ou de consumo de um intermediário, ou produto como o ATP, mudanças compensatórias nas atividades enzimáticas são conseguidas por meio das regulações alostéricas ou da modificação covalente, como a fosforilação, de enzimas, que em geral é disparada por sinalização hormonal. 
 	O fluxo de glicose na glicólise é regulado para manter a concentração de ATP contante, bem como fluxos adequados de suprimentos dos intermediários glicolíticos que possuem destinos biossintéticos. Para esse fim, os necessários ajustes na velocidade da glicólise são conseguidos pela regulação da fosfofrutoquinase-1. Essa enzima é regulada pelo ATP, já que ele age no sítio alostérico da enzima diminuindo a afinidade com seu substrato, a frutose – 6 – fosfato. Quando o consumo de ATP ultrapassa sua produção, as concentrações de frutose – 6 – fosfato, ADP e AMP aumentam para diminuir o efeito que o ATP tem em relação à PFK-1. Ela também é inibida pelo citrato o primeiro intermediário do ciclo de Krebs, que age inibindo de forma semelhante ao ATP.
 
2. A reação de fosforólise é uma reação muito importante que ocorre quando o fornecimento de glicose cessa. Explique como esta reação ocorre e qual motivo da sua importância.
 	Usando a fosforólise do glicogênio como objeto de estudo, temos que a fosforilase do glicogênio catalisa a reação em que uma ligação glicosídica (α1→ 4), que une dois resíduos de glicose no glicogênio, sofre o ataque por fosfato inorgânico, removendo o resíduo terminal de glicose com α–D-glicose-1-fosfato. A fosforólise ocorre durante a mobilização intracelular das reservas energéticas armazenadas para suprir a falta de glicose responsável pela etapa inicial do metabolismo de carboidratos.
 3. A via das pentoses fosfato se divide em duas etapas, e tem como objetivo gerar energia sob a forma de poder redutor, sendo bastante utilizada por tecidos em crescimento, que necessitam um sistema rápido de geração de energia. Considerando isso, explique como ocorrem as etapas da via das pentoses fosfato e quais produtos são gerados a cada etapa.
 	A via das pentoses fosfato é composta por duas fases: a oxidativa e não oxidativa. Na fase oxidativa ocorre a oxidação de moléculas de glicoses 6-fosfato com formação de moléculas NADPH, oxidação de moléculas 6-fosfogliconato com formação de mais moléculas NADPH e liberação de moléculas dióxido de carbono e geração de moléculas ribuloses 5-fosfato, que posteriormente se transformam em ribose 5-fosfato pela fosfopentose isomerase. Na fase não oxidativa, parte das ribuloses 5-fosfato continua a se isomerisar a ribose 5-fosfato e parte se epimerisa a xilulose 5-fosfato. Estas duas pentoses fosfato reciclam e regeneram moléculas de glicose-6-fosfato, que é o produto final desta fase, permitindo a formação contínua de NADPH.
 4. A glicólise que ocorre no citosol é encerrada com a síntese de duas moléculas de piruvato, as quais devem entrar no ciclo de Krebs, o qual ocorre na matriz mitocondrial para que haja a continuidade da respiração por via aeróbica. Porém, a matriz mitocondrial é impermeável a molécula de piruvato na conformação em que se encontra. Sabendo disso, responda:
Explique as reações que ocorrem nas moléculas de piruvato para modificar sua conformação e torná-la apta a entrar no ciclo de Krebs.
 	Ao final da glicólise, temos duas moléculas de piruvato que ainda contêm muita energia extraível. A oxidação do piruvato é o próximo passo na captura da energia restante na forma de ATP, embora nenhum ATP seja produzido diretamente durante a oxidação do piruvato. Em geral, a oxidação de piruvato converte piruvato, uma molécula de três átomos de carbono, em Acetil-CoA, uma molécula de dois átomos de carbono ligada a coenzima A, produzindo um NADH e liberando uma molécula de dióxido de carbono no processo. As etapas são realizadas por um grande complexo enzimático chamado piruvato desidrogenase. O Acetil-CoA atua como combustível para o ciclo do ácido cítrico na próxima etapa da respiração celular.
O ciclo de Krebs apresenta duas funções principais, quais são?
Produção de doadores de elétrons (NADH e FADH2) que serão oxidados na CTE com a produção de ATP e síntese direta de uma molécula de ATP por cada volta no ciclo (fosforilação ao nível de substrato).
Porque podemos afirmar que no ciclo de Krebs não ocorre nenhuma remoção líquida de oxaloacetato?
 	O ciclo do ácido cítrico é um circuito fechado, ou seja, a última fase do percurso forma a molécula usada na primeira. Logo, a última etapa do ciclo do ácido cítrico, o oxaloacetato, que é o composto que se liga ao Acetil-CoA, liberando o grupo CoA e formando citrato, é regenerado através da oxidação do malato, pela enzima malato desidrogenase.
 5. Qual a importância da via anfibólica?
	Nos organismos aeróbicos, o ciclo de Krebs é uma via anfibólica, pois serve tanto a processos catabólicos quanto anabólicos. Ela não funciona apenas no catabolismo oxidativo de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos, mas, como nos antecessores anaeróbicos, também fornece precursores para muitas vias biossintéticas. Por exemplo, o oxaloacetato pode ser convertido em glicose por meio da neoglicogênese.
 6. Referente às enzimas que catalisam as reações do ciclo do ácido cítrico correlacione corretamente as colunas: 
	a) Citrato-sintase
	(c) Descarboxilação do isocitrato, dando α -cetoglutarato, e produzindo o primeiro CO2 e NADH do ciclo;
	b) Aconitase
	(f) Catalisa reações de desidrogenação estéreo-específica de succinato à fumarato;
	c) Isocitrato-desidrogenase
	(e) Também conhecida como succinato-tiocinase, hidrolisa o succinil coenzima A em succinato conservando sua ‘alta energia’;
	d)α-cetoglutarato-desidrogenase
	(g) Catalisa a produção de (S)-malato (D)-malato por hidratação da ligação dupla do fumarato;
	e)Succinil-CoA-sintase
	(b) Rearranja o citrato, catalisando a isomerização reversível do citrato e do isocitrato, com o cis-aconitato como intermediário;
	f) Succinato-desidrogenase
	(h) Catalisa a regeneração do oxaloacetato, reação final do ciclo do ácido cítrico;
	g)Fumarase
	(a) Catalisa a condensação de acetil-CoA e oxaloacetato para produzir citrato;
	h)Malato-desidrogenase
	(d) Produz succinil-coenzima A por descarboxilação oxidativa de um α-cetoácido.
 7. Porque as reações anapleróticas são essenciais para o funcionamento do ciclo de Krebs?
Por que intermediários do ciclo de Krebs são removidos por vias biossintéticas e repostos por reações anapleróticas. Ex.: a carboxilação reversível do piruvato por CO2, para formar oxaloacetato, catalisada pela piruvato carboxilase.
 8. Considerando seus conhecimentos sobre metabolismo de carboidratos, marque V para verdadeiro e F para falso.
(V) O ciclo de Krebs pode ser considerado uma rota anfibólica, pois no ciclo ocorre a formação de esqueletosde carbono que podem ser utilizados na síntese de aminoácidos e compostos mais complexos, que atuam com precursores de outras vias biossintéticas.
(V) No ciclo do ácido cítrico, quatro das oito etapas desse processo são oxidações, nas quais a energia é conservada muito eficientemente na forma de coenzimas reduzidas. 
(F) A via glicolítica é a 1ª fase do metabolismo respiratório, ela ocorre no citosol, requer a presença de oxigênio para ocorrência de suas reações, e ocorre em duas fases: A primeira tem como objetivo a fosforilação da glicose para que ela não saia da via e a conversão dessa glicose em duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato tendo o gasto de 2 ATP (fase de investimento). A segunda fase, consiste na conversão de cada uma das moléculas de gliceraldeído 3-fosfato em uma molécula de piruvato e a síntese de 2 ATP e 1 NADH para cada molécula de gliceraldeído 3-fosfato (fase de compensação).
(F) Na fermentação lática a reação de redução do piruvato é catalisada pela enzima lactato-desidrogenase. Ao final desse processo fermentativo são formados: Duas moléculas de ácido láctico, 2 ATP, 2 H+ + 2 H2O. 
(F) Na fermentação alcoólica a reação de descarboxilação do piruvato é catalizada pela enzima piruvato-desidrogenase (responsável pela formação do CO2), resultando na formação do aldeído acético que sofre redução, oxidando o NADH para NAD+ e formando o etanol, a enzima responsável por esta parte da reação é a álcool desidrogenase.
(V) Compostos desacopladores, são compostos que são capazes de atravessar a membrana impermeável interna da mitocôndria, se protonar no meio intramembranar, e levar estes prótons até a matriz. Dessa forma, eles impedem a formação gradiente de prótons, e a energia que seria usada para a síntese de ATP é dissipada na forma de calor, e a glicose é metabolizada mais rapidamente.
 9. As reações catalisadas pela ATP sintase são endergônicas, ou seja, necessitam de energia para sua ocorrência. Explique como a CTE gera essa energia.
	Os transportadores de elétrons da cadeia respiratória estão organizados em complexos supramoleculares embebidos na membrana que podem ser fisicamente separados. O tratamento da membrana mitocondrial interna com detergentes permite a formação de quatro complexos transportadores de elétrons, cada um capaz de catalisar a transferência de elétrons através de uma parte da cadeia. Os complexos I e II catalisam a transferência de elétrons para a ubiquinona a partir de dois doadores de elétrons diferentes: o NADH (complexo I) e o succinato (complexo II). O complexo III transporta elétrons da ubiquinona até o citocromo c, e o complexo IV completa a sequência transferindo elétrons do citocromo c para o O2. A cadeia transportadora de elétrons, como demonstrado, não produz nenhum ATP, sendo responsável apenas por gerar um potencial eletroquímico de prótons. Através de um complexo localizado também na membrana mitocondrial interna, ATP sintase, estes prótons poderão passar de volta ao interior da mitocôndria, sendo a energia liberada neste transporte utilizada pelo complexo para síntese de ATP a partir de ADP e Pi. Portanto, um ATP é sintetizado pela passagem de apenas um H+. Entretanto, o ATP só será liberado quando um novo H+ passar pelo complexo, sintetizando mais um ATP.
 10. Durante o processo de amadurecimento de frutos, ocorrem mudanças bioquímicas responsáveis por características específicas de cada fruto em seu estádio maduro, resultando em alterações sensoriais de cor, sabor e textura. Quais as principais transformações bioquímicas que ocorrem nos carboidratos durante a maturação dos frutos?
 	O amido, a forma de armazenamento dos carboidratos nos vegetais, sofre hidrólise, geralmente, pela α-amilase e β-amilase, liberando dextrinas, essas, por sua vez, têm suas ligações quebradas pela glicose oxidase, liberando glicose que fará parte da glicólise. A fosforilase do amido também age quebrando as ligações glicosídicas do amido objetivando gicose, porém, a glicose liberada já sai fosforilada na forma de glicose – 6 fosfato, sem o gasto de ATP. A glicose também pode ser usada para sintetizar sacarose, através de isomerases a glicose é convertida em frutose. Logo, conferindo o sabor doce e o flavor nos frutos. O amaciamento dos frutos se deve pela degradação dos componentes da parede celular, formada pela celulose, hemicelulose e pectina. As celulases e hemicelulases degradam a celulose e a hemicelulose, respectivamente. Duas enzimas são usadas no processo de degradação da pectina, a Pectinametilesterase (PME) e a Poligalacturonase (PG). A pectina é formada por pequenas unidades de ácido galacturônico. Alguns dele são metilados conferindo maior resistência à parede. A PME age desmetilando esses ácidos, tornando a pectina mais específica para a PG. A PG faz a quebra da pectina transformando-a mais solúvel. Em relação a cor ganha pelos frutos durante o amadurecimento, ocorre a degradação da clorofila pela clorofilase e a síntese de compostos fenólicos pela finilalaninamônio liase.
	Todos os processos durante a maturação dos frutos ocorrem após o etileno, um hormônio de ativação que inicia a respiração após o pico respiratório, conduzir informações para o núcleo da célula sobre a expressão gênica das enzimas responsáveis pela mobilização do amido.
 11. Após o abate de animais destinados à alimentação, são necessárias algumas transformações bioquímicas para que o músculo seja transformado em carne. Comente sobre essas transformações indicando a via utilizada para o metabolismo energético, o produto dessa via e qual fonte energética é utilizada.
	Inicialmente o animal tem que está em jejum, após ser abatido, ocorre a sangria, onde o O2 é cessado e o músculo passa a utilizar a via anaeróbica, para obter energia. Como as reservas de glicose cessaram o glicogênio, que é a reserva energética, é convertido em glicose por meio da fosforólise catalisada pela enzima fosforilase do glicogênio. No final da via glicosídica, o piruvato é formado e, pela falta de O2, a rota segue pela fermentação lática, onde a enzima lactato desidrogenase utiliza NADH para reduzi-lo a forma do isômero L do ácido láctico, regenerando o NAD+. O ácido láctico produzido diminui o pH do músculo, que é 7,0, para 5,5 a 5. A produção de ácido lático acaba quando o pH se torna inapropriado para as enzimas, que desnaturam. Com o pH reduzido inicia-se o Rigor Mortis do músculo, onde as proteínas responsáveis pela contração e relaxamento do músculo se ligam formando actomiosina, nesse momento o músculo se transforma em carne. No estado pós-rigor da carne, ou proteólise, um sistema composto por calpaína e calpastatina hidrolisam as proteínas miofibrilares (actomiosina) causando a maciez da carne. O ácido lático começa a ser degradado.