[questões respondidas] bioquímica básica

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Qual o objetivo de armazenar glicose como glicogênio no músculo e no fígado?
A glicose é armazenada por diferentes motivos nos músculos para estoque de energia rápida do organismo, de forma que a glicose, a principal fonte energética das células, possa ser liberada em momentos de necessidade para uso dos próprios músculos no processo de contração (tal como num jejum ou numa resposta de fuga). Já o glicogênio hepático tem como função a manutenção da glicemia entre as refeições, funcionando como uma reserva de glicose para ser usada por outros tecidos quando os níveis de glicose no sangue caem. 
Há glicose 6-fosfatase no fígado e no músculo? Explique fazendo relação com sua resposta na questão anterior.
A enzima glicose 6-fosfatase está presente no fígado, no entanto não existe no músculo. Por conta de sua atuação quebrando a molécula de glicogênio que será transportada para o exterior da célula por proteínas transportadoras, não há a necessidade de sua presença nos músculos já que esses, quando quebram o glicogênio produzindo glicose-6-fosfato lançam essas moléculas no processo de glicólise, não disponibilizando para outros tecidos. Porém, quando tratamos do fígado, órgão que promove a glicemia entre as refeições, é necessária a presença de uma molécula que transforme a glicose-6-fosfato em glicose pois essa molécula será transportada pela membrana encaminhando-se para outros tecidos.
Como atuam as enzimas glicogênio sintase e enzima ramificadora?
A glicogênio sintase varia quanto a ação ou não da glicogenina (molde proteico que age também como enzima). Na presença da proteína a glicogenina inicia a montagem de uma base de pelo menos oito glicoses para que a glicogênio sintase continue a partir dali a adição de glicoses fazendo o prolongamento da cadeia. Já quando não há a ação da glicogenina a UDP-glicose (complexo entre UDP e glicose que serve para ativar a glicose como terminal não redutor) sob a ação do glicogênio sintase tem anexada em si uma cadeia de glicoses alongando apenas por ligações α1—4 a molécula. A enzima ramificadora atua (como o próprio nome já indica) ramificando a longa cadeia de glicogênio. Ao englobar um conjunto de pelo menos 4 glicoses e as colocar numa direção contrária a que a antiga cadeia crescia (modificando a ligação mais interna de α1—4 para α1—6) a enzima ramificadora ajuda na economia de espaço utilizado pelo glicogênio possibilitando que seja anexada a estrutura mais moléculas de glicose.
Como ocorre a glicogenólise? Quais são as enzimas participantes deste processo? Como atuam? O que produzem? O que é fosforólise?
A glicogenólise trata-se do processo de quebra do glicogênio para liberação de glicoses que podem: no músculo ser utilizadas no processo de glicólise e no fígado no processo de regulação da glicemia sanguínea. Para isso a fosforilase do glicogênio ataca com um grupo fosfato a ligação α1—4 entre duas glicoses de uma extremidade da molécula quebrando-a e liberando uma glicose-1-fosfato. Essa reação (fosforólise), na qual parte da energia da ligação é preservada, continua sendo feita nas ligações entre os resíduos das extremidades até alcançar uma área próxima à um ponto de ramificação (onde a ligação deixa de ser α1—4 e passa a ser α1—6). Nessa área de cerca de 4 resíduos a enzima desramificadora do glicogênio precisa agir transferindo os resíduos com ligação o α1—4 entre si para a cadeia mais longa e liberando a glicose que está ramificada como glicose livre. Vale lembrar que apenas o resíduo que estava ligado por α1—6 que será liberado como glicose livre, os outros resíduos, ligados por α1—4, serão liberados como glicose-1-fosfato que precisa, por meio da fosfoglicomutase ser transformados em glicose-6-fosfato para: no músculo ser lançado na via glicolítica e no fígado ser transformado em glicose pela glicose-6-fosfatase para ser lançado na corrente sanguínea.
Ainda com relação ao metabolismo do glicogênio pesquise sobre as duas doenças: Von Gierke e Doença de McArdle. Explique os quadros clínicos apresentados nestas duas glicogenoses.
Ambas doenças são hereditárias (sendo Von Gierke uma glicogenose tipo um e McArdle uma glicogenose tipo cinco ambas causadas por um distúrbios autossômicos recessivos) que causam alterações nos processos de glicogenólise e gliconeogênese em Von Gierke e no processo de glicogenólise em McArdle. 
A doença de Von Gierke trata-se de uma deficiência na enzima glicose-6-fosfatase causando no fígado prejuízo ao processo de transformação da glicose-6-fosfato (liberada na quebra do glicogênio) em glicose impedindo assim a regulação da glicemia sanguínea. Em Von Gierke, pelo acúmulo de glicose-6-fosfato no tecido hepático e renal há o desenvolvimento de um quadro de hepatomegalia e de nefromegalia quais prejudicam o funcionamento dos órgãos. A hipoglicemia causada pelos baixos níveis de glicose na corrente sanguínea acarretam convulsões, falta de ar, irritabilidade, palidez, desmaios, fraqueza e tremores podendo ainda causar a longo prazo doenças como xantomas, artrite gotosa e acidose láctica.
Já em McArdle a fala da enzima fosforilase muscular acarreta já no início o processo de glicogenólise um impedimento na liberação de glicose-6-fosfato que seria utilizada no processo de glicólise fornecendo energia para o musculo. O acúmulo de glicogênio abaixo da membrana externa da fibra causa uma espécie de intolerância ao exercício caracterizada por fortes câimbras, cansaço excessivo após curto período de esforço, hipersensibilidade e inchaço muscular, diminuição da força muscular. 
Para que serve a neoglicogênese? Onde ocorre? Em que momento metabólico?
A neoglicogênese trata-se do processo de produção de glicose a partir de compostos não glicídicos para abastecimento de tecidos que requerem glicose como suprimento energético constantemente (tal como a medula renal, encéfalo, testículos e algumas estruturas oculares). Esse processo acontece principalmente no fígado (também ocorrendo em menor escala nos rins e em células epiteliais internas do intestino delgado) em situações em que o suprimento de glicose no organismo se esgota e não há ingestão de nova carga alimentar (após um exercício de alto impacto ou após um período de jejum mais longo). 
Quais os principais substratos para a neoglicogênese? De onde eles vêm?
A neoglicogênese tem como lógica base a conversão de compostos de 3 carbonos em glicose e para tal pode utilizar como precursor qualquer substância que possa ser convertida em piruvato ou oxaloacetato como por exemplo o glicerol, o lactato e alguns aminoácidos. O glicerol entra no ciclo de neoglicogênese (que acontece no fígado) depois de ser liberado na hidrólise dos triacilgliceróis que acontece no tecido adiposo. Já o lactato chega até o fígado depois ser produzido pela glicólise anaeróbia no músculo esquelético após um exercício vigoroso (depois de ser transformado em glicose volta para o músculo sendo agora convertido em glicogênio completando o ciclo de Cori). Os aminoácidos que podem ser utilizados no ciclo (aminoácidos glicogênicos como alanina e aspartato) são obtidos pela hidrólise de proteínas teciduais que acontece no processo de jejum. 
Faça um comparativo das reações da via glicolítica e neoglicogênese, quais são iguais e diferentes? Que enzimas mudam?
Podemos dizer que a neoglicogênese é oposto da via glicolítica salvo algumas modificações. Ambas reações têm 10 etapas sendo 7 delas opostas uma à outra e 3 delas diferentes por serem irreversíveis em ambos os processos. Assim na glicólise temos na sequência: 1. Reação irreversível de fosforilação da glicose em glicose-6-fosfato por meio da hexocinase; 2. Rearranjo da glicose-6-fosfato em frutose-6-fosfato; 3. Reação irreversível de fosforilação da frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato por meio da fosfofrutocinase-1; 4. Divisão da frutose-1,6-bifosfato em di-hidroxiacetona-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato pela aldolase; 5. Isomerização da di-hidroxiacetona-fosfato à gliceraldeído-3-fosfato por meio da tiosefosfato-isomerase; 6.As 3 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato são oxidadas e fosforiladas por Pi formando 2 moléculas de 1,3-bifosfoglicerato pela giceraldeído-3-fosfato-desidrogenase; 7. Liberação de ATP convertendo 1,3-bifosfoglicerato em 3-fosfoglicerato por meio da fosfoglicerato-cinase; 8. Conversão de 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato por meio da fosfoglicerato-mutase; 9. Liberação de 2H₂O por meio da enolase convertendo 2-fosfoglicerato em fosfoenolpiruvato; 10. Reação irreversível de liberação de ATP por meio da piruvato-cinase convertendo fosfoenolpiruvato em piruvato. Já no processo de neoglicogênese seguimos o caminho oposto sendo diferentes as reações 10, 3 e 1. Nessa via começamos com a fosforilação de 2 piruvatos pela piruvato-carboxilase em 2 oxaloacetatos e em seguida conversão dos oxaloacetatos em fosfoenolpiruvato por meio da PEP-carboxicinase. Essas duas reações equivalem a reação 10 da glicólise e são seguidas pelo inverso das reações 9, 8, 7, 6, 5 e 4. Ao chegar até a frutose-1,6-bifosfato é necessária a ação da frutose-1,6-bifosfatase-1 para obtenção de frutose-6-fosfato (essa reação equivale a reação 3 da via glicolítica) e logo em sequência temos o oposto da reação 2 da mesma via. No fim da neoglicogênese, relacionando à reação 1 da glicólise temos a enzima glicose-6-fosfatase agindo sobre a glicose-6-fosfato convertendo-a em glicose. 
Como a lipase do interior dos adipócitos responde à glucagon ou epinefrina?
O adipócito ao receber em um de seus receptores membranares a epinefrina ou o glucagon (hormônios liberados quando há decréscimo nos níveis de glicose sanguínea ou quando é preciso fazer uma atividade rápida) sinalizam para iniciar a produção de cAMP pela adenilil-ciclase fazendo assim com que a PKA recém ativada fosforile as lipases sensíveis a hormônio e a perilipina (que está sobre a membrana fosfolipidica da gotícula de lipídeo neutro). As perilipinas fosforiladas fazem uma dissociação de sua proteína CGI qual vai se associar com a triacilglicerol lipase para ativá-la. É essa a enzima que irá quebrar o triacilglicerol que está dentro da gotícula lipídica em diacilglicerol. Para conversão do diacilglicerol em monoacil gliceróis é preciso que a perilipina fosforilada forme um complexo com a lipase sensível a hormônio permitindo seu acesso a gotícula e ação sobre a molécula. Para liberação do último ácido graxo a enzima monoacilglicerol lipase é quem atua sobre a molécula separando o último ac. graxo do glicerol por meio de uma hidrólise. Assim, o trio de ac. sai da gotícula lipídica em direção ao adipócito e logo depois em direção a corrente sanguínea, ali são englobados por albumina sérica até que se desliguem dela para entrar nos tecidos. 
São quatro as enzimas que atuam para quebrar os ácidos graxos. Expliquem como atuam e o que produzem.
Depois de passar pelo ciclo da carnitina (para ativação molecular e entrada nas mitocôndrias) os ácidos graxos passam por remoções oxidavas em sequência para retirada de conjuntos de 2 carbonos em forma de acetil-CoA. Para isso, usando o palmitol-CoA, qual tem 16 carbonos em sua estrutura como exemplo base, primeiramente a enzima Acil-CoA-desidrogenase retira 2 hidrogênios em forma de FADH₂ (começando, obviamente da extremidade da estrutura) e transforma a estrutura em trans-∆²-enoil-CoA (∆ por conta da posição da dupla ligação). Em seguida a enoil-CoA-hidratase retira uma molécula de H₂O dos mesmos 2 carbonos da extremidade e transforma a estrutura em L-β-hidroxiacil-CoA. A β-hidroxiacil-CoA-desidrogenase então atua sobre os mesmos 2 carbonos retirando mais 2 hidrogênios em forma de NAD + H+ formando uma β-cetoacil-CoA. Por fim, a tiolase age sobre a extremidade separando o grupo acetil-CoA do resto da cadeia qual passará por (no caso do palmitol) mais 6 processos iguais para formação de 8 acetil-CoA
Quais os destinos dos NADH, FADH2 e acetil-CoA produzidos? 
Os acetil-CoA produzidos vão para o ciclo do ácido cítrico para serem oxidados e produzirem CO₂, NADH e FADH₂ (vale lembrar que o ciclo de ácido cítrico é o mesmo para onde vão os acetil-CoA produzidos a partir de aminoácidos, ácidos graxos e glicose). Já os transportadores de eˉ reduzidos são lançados para a cadeia respiratória para fazer transferência dos elétrons e fornecer energia para a produção de ATP na fosforilação oxidativa.
Faça um balanço de energia produzida após a degradação de um ácido graxo saturado contendo 24 carbonos. 
Quais são os corpos cetônicos, onde e como são produzidos?
Quando há falhas nos níveis de oxaloacetato no fígado a acetil-CoA não consegue entrar no ciclo de ácido cítrico fazendo com que se acumule e se torne precursora para produção de corpos cetônicos quais podem ser utilizados como fonte de energia, porém são prejudiciais para o organismo quando em excesso (principalmente por reduzir o pH sanguíneo fazendo com que o indivíduo tenha uma cetoacidose que pode leva-lo ao coma ou a morte). Os corpos cetônicos (acetona, acetoacetato e D-β-hidroxibutirato) são produzidos, no geral de diferentes formas. O acetoacetato, sintetizado no fígado, provem da condensação de dois acetil-CoA pela tiolase formando o acetoacetil-CoA qual se une a mais uma molécula de acetil-CoA e uma molécula de água produzindo β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA. Essa última molécula citada passa por um processo de clivagem sendo separado em acetil-CoA e acetoacetato livre. Para produção do D-β-hidroxibutirato basta que a enzima D-β-hidroxibutirato-desidrogenase reduza o acetoacetato e para a produção da acetona basta que a acetoacetato-descarboxilase atue também sobre o acetoacetato liberando uma molécula de CO₂ (esse processo de descarboxilização também pode acontecer espontaneamente). O acetoacetato em tecidos extra-hepáticos também pode ser produzido por meio da oxidação do D-β-hidroxibutirato (esse processo acontece para produção de acetil-CoAs que entrarão no ciclo de ácido cítrico daquele tecido). 
Qual o objetivo de se produzir os corpos cetônicos?
Em suma, os corpos cetônicos (acetoacetato e D-β-hidroxibutirato) são produzidos para servir como fontes de energia em tecidos extra-hepáticos (transportando o potencial energético obtido na oxidação dos ácidos graxos) numa situação onde o aporte energético foi reduzido (jejum). O fígado, por não possuir tioforase, não consegue utilizar dos corpos cetônicos nesse processo. A acetona, porém, não é utilizada para produção de energia (sendo inclusive tóxica), no geral ela é exalada (em casos de diabetes em que a acetona alcança altos níveis de concentração no organismo é relatado um cheiro forte na boca chamado de hálito cetônico). 
 
Observe a imagem abaixo e explique o que está ocorrendo. Que momento metabólico é este, que rotas metabólicas são estas, e como se relacionam?
A imagem mostra um hepatócito em que há a produção e saída dos corpos cetônicos. Os ácidos graxos que saem das gotículas de lipídeo passam pela β-oxidação produzindo acetil-CoA que pode ir para o ciclo de ácido cítrico ou se acumular formando corpos cetônicos.