Lista Exercícios 10 - Introdução ao Metabolismo

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Lista de Exercícios Introdução ao Metabolismo 
 
1 – Desenhe a estrutura do ATP e explique por quê esta molécula contém alta energia. 
2 – O que são ADP e AMP? 
3 – Desenhe as estruturas do NADH, FADH2 e NADPH. Explique suas funções. 
4 – O que são vias metabólicas? 
5 – O que é e para que serve o metabolismo? 
6 – Quais as funções do metabolismo? 
7 - A entropia é alterada durante o desenvolvimento do ovo. 
Considere um sistema consistindo de um ovo em uma incubadora. A clara e a gema do 
ovo contem proteínas, carboidratos e lipídeos. Se fertilizado, o ovo é transformado de 
uma única célula para um organismo complexo. Discuta este processo irreversível em 
termos das mudanças de entropia no sistema, nas vizinhanças do ovo e no universo. 
Certifique-se primeiro em definir o sistema e sua vizinhança. 
 
8 Diferença entre ΔG'° e ΔG: 
Considere a seguinte interconversão que ocorre na glicólise. 
 
Frutose 6 fosfato ⇆ glicose 6-fosfato Keq = 1.97 
a) Qual é o ΔG'° para a reação (Keq medida a 25°C)? 
b) Se a concentração de frutose 6-fosfato é ajustada para 1,5 mol/L e a glicose 6-fosfato 
é ajustada para 0,50 mol/L, qual será o ΔG? 
c) Por que ΔG'° e ΔG são diferentes? 
 
9 - Dependência do ΔG em relação ao pH: 
A energia livre liberada pela hidrólise do ATP em condições padrão é 230,5 KJ/mol. Se 
o ATP é hidrolisado em condições padrão, porém a pH 5,0, é liberada mais ou menos 
energia? Explique. 
 
10 - Calcule o ΔG'° para a reação acoplada com ATP. 
a) fosfocreatina + Pi ⇌ creatina + Pi ΔG'° = - 43 KJ/mol 
b) Pi + frutose ⇌ H2O + frutose 6-fosfato ΔG'° = + 15,9 KJ/mol 
 
OBS: Considere a hidrólise do ATP = - 30,5 kJ/mol 
Respostas 
 
1 - O organismo vivo necessita de aporte ininterrupto de energia para manter as 
suas atividades básicas. A obtenção desta energia advém da quebra ou 
degradação de moléculas orgânicas dos alimentos, principalmente a glicose. Ela 
não é apenas liberada para o meio, sendo necessária sua transferência para 
outras moléculas, conhecidas como Adenosina Trifosfato – ATP (do 
inglês, Adenosine Triphosphate), as quais armazenam temporariamente a 
energia, liberando-a posteriormente. São moléculas altamente energéticas, que 
após a quebra da ligação, liberam energia para as atividades celulares. 
 
A molécula de ATP é formada por uma molécula de Adenosina (Adenina + 
Ribose) e três de Fosfato. As ligações que mantêm os radicais de fosfato, o 
segundo e o terceiro, presos no ATP, são muito energéticas. Sendo assim, toda 
vez que o terceiro fosfato se solta do conjunto, irá ocorrer a liberação de energia 
que o mantinha unido ao ATP. As ligações químicas entre dois dos fosfatos do 
ATP são representadas graficamente pelo símbolo ~ (til). 
O ATP tem a função de captar a energia liberada nas reações em que ocorre 
liberação de energia, armazenar essa energia em ligações moleculares 
altamente energéticas e transferi-la para processos celulares que necessitam 
absorver energia. 
 
 
 
https://www.infoescola.com/bioquimica/glicose/
 
 
2 - O composto AMP, adenosina monofosfato ou monofosfato de adenosina é 
um nucleótido que é usado como monómero da RNA. Consiste num éster de ácido 
fosfórico com o nucleósido adenosina. É um composto de baixa energia, diferentemente 
de seus compostos di e trifosfatados ADP e ATP respectivamente. Considerando esses 
dois últimos compostos como as verdadeiras moedas energéticas da célula, o AMP só 
costuma aparecer em grandes concentrações na célula em situação de extrema baixa 
energética, em que todos as moléculas de ATP e ADP foram desfosforiladas para a 
obtenção de energia para funções celulares fundamentais. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Nucle%C3%B3tido
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia
https://pt.wikipedia.org/wiki/ADP
https://pt.wikipedia.org/wiki/ATP
https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula
https://pt.wikipedia.org/wiki/Concentra%C3%A7%C3%A3o
 
 
Adenosina difosfato (ADP) ou difosfato de adenosina é um nucleotídeo, isto é, um 
composto químico formado por um nucleotídeo e dois radicais fosfato. Neste caso, 
compõem o nucleotídeo uma base purínica, a adenina, e um açúcar do tipo pentose, 
que é a ribose. 
É a parte sem fosforilação da ATP. O ADP é produzido quando há 
alguma descarboxilação em alguns compostos da glicólise no ciclo de Krebs. 
 
 
 
3 - A forma NADH é obtida pela redução do NAD+ com dois elétrons e aceitação de 
um próton (H+). 
Quimicamente, é um composto orgânico (a forma ativa da vitamina B3) encontrado 
nas células de todos os seres vivos e usado como "transportador de elétrons" nas 
reações metabólicas de oxirredução, tendo um papel preponderante na produção 
de energia para a célula. 
Em sua forma reduzida, NADH, faz a transferência de elétrons durante a fosforilação 
oxidativa. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Nucleot%C3%ADdeo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radical_(qu%C3%ADmica)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fosfato
https://pt.wikipedia.org/wiki/Purina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Adenina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Pentose
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ribose
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fosforila%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Trifosfato_de_adenosina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Descarboxila%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Glic%C3%B3lise
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Krebs
https://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron
https://pt.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%B3ton
https://pt.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Composto_org%C3%A2nico
https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula
https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletrons
https://pt.wikipedia.org/wiki/Metabolismo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia
https://pt.wikipedia.org/wiki/NADH
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fosforila%C3%A7%C3%A3o_oxidativa
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fosforila%C3%A7%C3%A3o_oxidativa
 
 
FADH2 - O di-nucleotídeo de flavina e adenina (FAD), também conhecido como flavina-
adenina di-nucleotídeo e di-nucleotídeo de flavina-adenina, é um cofator capaz de sofrer 
ação redox, presente em diversas reações importantes no metabolismo. O FAD pode existir 
em dois estados de oxidação e o seu papel bioquímico envolve frequentemente alternância 
entre esses dois estados. O FAD é capaz de se reduzir a FADH2, estado em que aceita 
dois átomos de hidrogênio: 
 
 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Co-fator_(bioqu%C3%ADmica)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Redox
https://pt.wikipedia.org/wiki/Metabolismo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxida%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%A9nio
NADPH - A nicotinamida adenina di-nucleotídeo fosfato ou fosfato de di-nucleotídeo de 
adenina e nicotinamida (NADP) é uma coenzima semelhante a di-nucleotídeo. É o 
aceptor de elétrons nas reações da via das pentoses-fosfato e na transformação de 
malato em piruvato pela ação da enzima málica, havendo redução de NADP+ a NADPH. 
Está envolvida nas vias de síntese de ácidos graxos e glicerol. 
 
 
 
4 - Uma via metabólica, do ponto de vista bioquímico, é uma série de reações químicas 
em que o produto final de uma reação serve de substrato (ou reagente) à reação que 
lhe sucede, estando as reações interdependentes umas das outras. Estas 
reações são catalisadas por enzimas. 
 
5 - Metabolismo é o conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem 
no interior dos organismos vivos. A expressão metabolismo celular é usada em 
referência ao conjunto de todas as reações químicas que ocorrem nas células. Estas 
reações são responsáveis pelos processos de síntese e degradação dos nutrientes na 
célula e constituem a base da vida, permitindo o crescimento e reprodução das células, 
mantendo as suas estruturas e adequando respostas aos seus ambientes. 
 
6 - Metabolismo é a soma de processos químicos e físicos que ocorrem dentro de um 
organismo vivo. O metabolismo divide-se em catabolismo (quebra de uma substânciahttps://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron
https://pt.wikipedia.org/wiki/Via_das_pentoses-fosfato
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Composto_qu%C3%ADmico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Organismo
https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula
https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADntese_qu%C3%ADmica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Nutriente
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vida
https://pt.wikipedia.org/wiki/Crescimento_(biologia)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Reprodu%C3%A7%C3%A3o
para obter energia) e anabolismo (capacidade que o organismo possui de transformar 
uma substância em outra que sirva para seu desenvolvimento e reparação). 
 
7 - Considere o desenvolvimento da ave como um sistema; os nutrientes, a casca do 
ovo e o mundo fora da casca como a vizinhança. A transformação de uma única célula 
em uma ave reduz a entropia do sistema. Inicialmente, as partes do ovo fora do embrião 
(a vizinhança) contem complexa quantidade de moléculas (baixa entropia). Durante a 
incubação, algumas destas moléculas são convertidas para um grande número de CO2 
e H2O (alta entropia). Este aumento da entropia na vizinhança é muito maior que a 
diminuição da entropia no sistema (ave). 
 
8 – a) ΔG'° = -RTlnKeq 
Onde T, temperatura em Kelvin (25°C = 298 K) 
R = 8,315 J/molo K (Constante universal dos gases perfeitos) 
 
ΔG'° = -(8,315).298. (ln 1,97) = - 1,68 kJ/mol 
 
b) A reação 
Frutose 6 fosfato ⇆ glicose 6-fosfato 
Frutose 6-fosfato = 1,50 mol/L 
Glicose 6-fosfato = 0,50 mol/L 
 
Keq = [Produtos] / [reagentes] 
Keq = 0,50/1,50 
Keq = 0,33 
 
Desde que a concentração não seja 1 mol/L, usa-se 
 
ΔG = ΔG'° + RTlnKeq 
 
ΔG = - 1,68 + (8,315).298. (ln 0,33) = -4,4 kJ/mol 
 
c) A dada a temperatura, o valor de ΔG'° para qualquer reação é fixado e definido como 
padrão (aqui, ambos glicose 6-foisfato e frutose 6-fosfato estão definidas como 1 mol/L). Em 
contraste, o ΔG é uma variável que pode ser calculada ajustando as concentrações de reagentes 
e produtos. 
 
9 - Menor. A equação geral para a hidrólise do ATP pode ser aproximada: 
 
ATP + H2O ⇌ ADP + PO43- (Pi) + H+ 
Sobre condições padrão (i.e., [ATP] = [ADP] = [Pi] = 1 mol/L), a concentração da água 
é 55 mol/L e não muda durante a reação. 
Como íons H+ são produzidos durante a reação e o pH do meio é igual a 5,0, o equilíbrio 
é deslocado em favor da formação de ATP e assim, a energia livre será menor. 
 
10 - 
a) fosfocreatina + H2O ⇌ creatina + Pi ΔG'° = - 43 KJ/mol 
 ADP + Pi ⇌ ATP + H2O ΔG'° = + 30,5 KJ/mol 
 
Reação Global 
 
Fosfocreatina + ADP ⇌ creatina + ATP ΔG'° = - 12,5 KJ/mol 
 
b) Pi + frutose ⇌ H2O + frutose 6-fosfato ΔG'° = + 15,9 KJ/mol 
 ATP + H2O ⇌ ADP + Pi ΔG'° = + 30,5 KJ/mol 
 
Reação Global 
 
Frutose + ATP ⇌ frutose 6-fosfato + ADP ΔG'° = - 14,6 KJ/mol