LISTA DE EXERCÍCIOS-AP1

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Bioquímica I
Lista de Exercícios
Biomoléculas
1. Na primeira aula do nosso curso de Bioquímica, você realizou uma atividade que tinha como objetivo a identificação dos componentes da matéria viva. Assim, você foi apresentado às biomoléculas. Analise a tabela construída por você na primeira aula e responda as questões abaixo:
(a) Por que há componentes comuns a todos, ou quase todos, nos alimentos analisados por você?
(b) O que todas as moléculas que compõem os alimentos têm em comum?
(c) Como você definiria o termo “biomolécula”. Dê exemplos.
2. Tudo que é vivo é formado por um conjunto de moléculas inanimadas. Por que, na sua opinião, a matéria viva difere radicalmente da matéria inanimada?
3. Defina os termos compostos orgânicos, macromoléculas, biomoléculas e polímeros.
A estrutura molecular da água e suas propriedades
4. Em ambientes desérticos (caracterizados pela escassez de água), as variações de temperatura ao longo do dia são muito abruptas ( de dia um calor intenso e à noite um frio rigoroso. Discuta o papel da água como amenizador térmico tomando como base as suas propriedades. 
5. Você aprendeu que muitas das propriedades da água resultam de sua coesão interna. Escolha dois exemplos que ilustrem esta frase, não deixando de explicá-los em detalhes.
6. Quando colocamos um cubo de gelo em um copo com água, ele bóia. Lembrando que o gelo nada mais é do que a própria água em estado sólido, explique por que este fenômeno ocorre e comente sua importância para a vida na Terra.
7. O esquema abaixo representa o modelo da formação de pontes de hidrogênio no gelo. Explique a figura e comente as diferenças que ocorreriam estivesse representada a água líquida. Se quiser, use também desenhos.
8. A grande coesão entre as moléculas de água é determinada por suas características moleculares e é determinante para a existência de suas diferentes propriedades, como o seu alto calor específico e tensão superficial.
(a) Explique a característica molecular da água que está diretamente relacionada com a grande coesão entre suas moléculas.
(b) Explique como esta alta coesão está relacionada com o alto calor específico e com a tensão superficial.
(c) Comente como a propriedade da água explicada por você na letra a está associada a capacidade da água de dissolver uma grande variedade de substâncias.
Soluções aquosas
9. Que propriedades da água permitem que ela seja capaz de dissolver um número tão grande de substâncias, sendo considerada o “solvente universal”?
10. Sabendo que os detergentes são moléculas anfipáticas (ou seja, moléculas que possuem uma região apolar e uma polar na sua estrutura), explique por que eles são capazes de remover as gorduras das louças durante a lavagem.
11. Com base nos seus conhecimentos a respeito das propriedades da água, explique por que é mais difícil lavar um prato onde se encontrava uma fritura do que um copo que continha suco de frutas.
12. Observe as figuras abaixo. Descreva e explique os fenômenos que ocorrem nas figuras da esquerda e da direita.
(a)
(b)
13. Explique, com base na estrutura molecular da água, por que o álcool e o sal de cozinha são consideradas substâncias hidrofílicas, enquanto as gorduras são consideradas substâncias hidrofóbicas.
14. Um posto de gasolina foi fechado por vender gasolina adulterada. A esta gasolina estava sendo adicionada uma certa quantidade de água, juntamente a um composto anfipático.
(a) Explique o que são compostos anfipáticos.
(b) Sabendo-se que a gasolina é apolar e a água é polar, como o composto anfipático é capaz de esconder a presença de água na gasolina?
pH 
15. O pH do suco de limão é aproximadamente 2,0 e o do vinho é aproximadamente 4,0.
(a) Qual das duas bebidas é mais ácida?
(b) A concentração de prótons do suco de limão é maior ou menor do que no vinho? Quantas vezes?
16. O esquema abaixo representa a quantidade de prótons em 2 soluções diferentes. 
(a) Qual seria a diferença de pH entre a solução A e B?
(b) Quantos prótons você teria que desenhar para representar uma solução cujo o pH fosse 6 unidades abaixo do pH da solução A? Explique sua resposta.
(A) (B)
Tampões
17. Uma professora procurando tornar suas aulas de pH mais ilustrativas realizou uma atividade prática com seus alunos abordando este tema. Ela preparou duas soluções indicadoras de pH. A solução A fica roxa em meio ácido. A solução B fica amarela em meio básico. Sabendo que a coloração de A fica cada vez mais intensa quanto mais ácido for o meio, desenhe um gráfico relacionando intensidade de cor com a variação de pH. A professora realizou com seus alunos o seguinte experimento que ocorria em duas etapas:
1a Etapa: Em um frasco contendo uma solução ácida eram adicionadas as soluções A e B, ficando a solução com uma forte coloração roxa. Com a adição de 1 mL de NaOH (5 mM) a solução perdia a coloração roxa e ficava amarela.
2a Etapa: Em um outro fraco contendo a mesma solução ácida eram adicionadas as soluções A e B, ficando com a mesma coloração roxa. Além destas, ela adicionou um tampão com pK = 3,1 para posteriormente adicionar 1 mL de NaOH (5mM) e a solução permaneceu com a mesma coloração roxa. Somente após a adição de 15 mL de NaOH a solução ficou com a coloração amarela.
Como você explicaria para seus alunos o que ocorreu nos diferentes frascos e o porquê da diferença entre eles?
18. Imagine que você precise medir a atividade de uma enzima em pH 5,0. Qual tampão seria o mais apropriado para realizar este ensaio: acetato de sódio (pk = 4,76) ou fosfato de sódio (pk = 6,86). Justifique sua resposta.
19. Na figura abaixo estão representadas 3 curvas de titulação de três ácidos diferentes.
(a) Explique a figura.
(b) Comente qual é o ácido mais fraco, justificando sua resposta.
(c) Observe a reação de ionização e a constante de dissociação do ácido fórmico na Tabela 7.1 da aula 7. Agora calcule o pKa do ácido fórmico e represente na figura abaixo a curva de titulação para este ácido.
20. O sistema bicarbonato é um tampão fisiológico bastante efetivo no tamponamento do nosso sangue. A capacidade de tamponamento está intimamente ligada a um equilíbrio entre o CO2 nos pulmões e bicarbonato do sangue. Esta interação está representada na figura abaixo. Com base nesta figura, explique de forma simplificada, como esta interação fornece a capacidade de tamponamento do sangue.
H+ + HCO3-
Reação 1
Fase Aquosa
 H2CO3
(sangue nos capilares)
Reação 2
H2O
H2O
 CO2 (d)
Reação 3
Fase Gasosa
(ar nos pulmões) CO2 (g)
Introdução aos aminoácidos
21. Quais são os grupos de aminoácidos? Em que se baseia esta classificação?
Propriedades químicas dos aminoácidos
22. Para aminoácidos que apresentam grupos R neutros, como estará a distribuição de cargas nesses aminoácidos em uma solução com pH abaixo do seu pI:
(a) não terá nenhum grupo carregado;
(b) não apresentará carga líquida;
(c) apresentará carga líquida positiva;
(d) terá cargas positivas e negativas em igual proporção;
(e) apresentará carga líquida negativa.
23. Sobre os aminoácidos, responda:
(a) Um aminoácido básico foi adicionado a uma solução com pH 2. Qual seria a carga líquida deste aminoácido? Explique o porquê.
(b) Se esse mesmo aminoácido for colocado em uma solução com pH13, qual seria a carga líquida deste aminoácido? Explique o porquê.
(c) Desenhe a curva de titulação deste aminoácido.
(d) Explique a capacidade de tamponamento dos aminoácidos em regiões próximas aos seus pKs.
24. Analise a tabela fornecida para:
(a) Calcular o pI dos seguintes aminoácidos: Val, Asp, Arg.
(b) Desenhar um esquema da curva de titulação de cada um deles, explicando o que ocorre em cada região da curva.
	Aminoácido
	pk1
	Pk2
	pkR
	Glicina
	2,34
	9,60
	
	Alanina
	2,34
	9,69
	
	Valina
	2,32
	9,62
	
	Leucina
	2,36
	9,60
	
	Isoleucina
	2,36
	9,68
	
	Metionina
	2,28
	9,21
	
	Fenilalanina
	1,83
	9,13
	
	Tirosina
	2,20
	9,11
	10,07
	Triptofano
	2,38
	9,39
	
	Serina
	2,21
	9,15
	
	Prolina
	1,9910,96
	
	Treonina
	2,11
	9,62
	
	Cisteína
	1,96
	10,28
	8,18
	Asparagina
	2,02
	8,80
	
	Glutamina
	2,17
	9,13
	
	Lisina
	2,18
	8,95
	10,53
	Histidina
	1,82
	9,17
	6,00
	Arginina
	2,17
	9,04
	12,48
	Aspartato
	1,88
	9,60
	3,65
	Glutamato
	2,19
	9,67
	4,25
25. Um aluno encontrou no laboratório de química de sua escola um frasco que dizia “Glicina em água – pH 2,3”. Ele resolveu elevar o pH desta solução para 5 e, portanto, resolveu acrescentar hidróxido de sódio (NaOH) à esta solução. Depois de pingar várias gotas de NaOH e observar que o pH da solução não subia, ele chegou a conclusão de que o NaOH estava “velho ou estragado” e jogou o NaOH no lixo. Você seria capaz de explicar a este aluno por que o pH da solução de glicina não estava se alterando? Será que o aluno acertou jogando o NaOH no lixo?
26. O ácido aspártico é um dos 20 principais aminoácidos encontrados nas proteínas. Este aminoácido apresenta três valores de pk: um referente à dissociação de um próton do seu grupo carboxila (1,88), um referente à dissociação de um próton de seu grupo amino (9,60) e um terceiro referente à dissociação de um próton de sua cadeia lateral (3,65). Com base neste valores, responda:
(a) Que grupo funcional deve estar presente na cadeia lateral deste aminoácido?
(b) Em qual dos grupos a seguir este aminoácido pode ser classificado: não polar, aromático, polar não carregado, polar carregado negativamente ou polar carregado positivamente?
(c) Desenhe como ficaria a curva de titulação deste aminoácido.
(d) Calcule o pI deste aminoácido.
27. O pI da glicina é 5,97. Nas figuras abaixo, desenhe com uma seta para que direção a glicina se moveria se fosse colocada sob a ação de um campo elétrico nas seguintes situações:
(a) pH 1,0
 
pólo 
+
pólo -
 glicina
(b) pH 10,0
 
pólo 
+
pólo -
 glicina
(c) pH 5,97
 
pólo 
+
pólo -
 glicina
Proteínas: níveis de organização e enovelamento 
28. Leia o texto abaixo, sublinhe o que está errado e reescreva-o corretamente:
As proteínas são formadas por uma seqüência de aminoácidos, dita estrutura quaternária. Existem 20 aminoácidos padrão encontrados nas proteínas. Eles diferem um do outro pela presença do carbono assimétrico. Os aminoácidos podem ser agrupados em dois grandes grupos: aminoácidos básicos e ácidos. Para formar as proteínas os aminoácidos formam o que se chama de ligação peptídica, que es estabelece entre os grupamentos R dos aminoácidos. Esta seqüência de aminoácidos pode se organizar no espaço na forma de espirais, ditas fitas beta ou em zig-zag, dito alfa hélices. A estrutura terciária das proteínas pode ser definida como o arranjo no espaço tridimensional das alfa hélices, fitas beta e voltas. A estrutura terciária é mantida por ligações fortes como as pontes de hidrogênio, ou fracas, como as pontes de enxofre que se formam entre uma cisteína e uma metionina.
29. Quais as estruturas secundárias presentes nas proteínas? Descreva detalhadamente as suas características e sua organização.
30. Defina as estruturas primária, secundária, terciária e quaternária das proteínas. Em seguida, comente sobre as forças que facilitam a formação de α-hélices e folhas-β.
31. Na década de 60, Anfinsen demonstrou que a ribonuclease era desnaturada na presença de uréia e beta-mercaptoetanol. Entretanto, quando esses dois agentes eram removidos por diálise, a ribonuclease assumia novamente a sua forma nativa funcional. Anfinsen concluiu que “toda a informação necessária para que uma proteína assuma sua conformação nativa está contida na estrutura primária da proteína (seqüência de aminoácidos”). Explique esta conclusão de Anfinsen e comente qual seria o papel das mutações neste contexto.
32. “Muitas vezes a substituição de apenas um aminoácido na seqüência de uma proteína provoca a completa perda da sua função”. A partir de seus conhecimentos a respeito do enovelamento protéico, explique a afirmação acima. 
33. Um pesquisador estudando o comportamento de uma proteína nova que ele havia acabado de purificar, observou que quando a solução contendo a proteína era aquecida, a proteína perdia sua estrutura e, mesmo que a solução voltasse a temperatura ambiente outra vez (resfriamento), a estrutura da proteína jamais era recuperada. Ele realizou o mesmo experimento agora na presença de uma proteína chaperone e observou que após o resfriamento da solução, a proteína recuperava completamente sua estrutura. Explique o que está acontecendo nos dois experimentos (sem a proteína chaperone e com a proteína chaperone) realizados por este pesquisador.
34. Por que algumas proteínas precisam da ajuda de outras proteínas, conhecidas como chaperones, para adquirirem a sua conformação correta no interior da célula?
Proteínas globulares e fibrosas
35. “A estrutura de uma proteína determina sua função”. Escolha um dos exemplos abaixo e explique como esta afirmativa se justifica: 
(a) Colágeno
(b) Hemoglobina
(c) Queratina
	H+
H+		H+
H+ 	H+
H+	H+
H+		H+
	H+	H+
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Legenda:
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lipídio
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