AD1 2020-2 - corrigida

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Fundação Centro de Ciências e Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro Centro de Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro
AD1 - Bioquímica II – CEDERJ – 2020-02
José Roberto de Jesus Ferreira
18114020437
1) Cite os principais mecanismos de regulação do metabolismo descrevendo brevemente cada um deles.
Resposta: Cópia do cardeno didático de bioquímica 2 – vol1 – pag 85
Os principais mecanismos de regulação metabólica são:
· controle dos niveis das enzimas- as concentrações das diversas enzimas intracelulares podem ser diferentes, sendo as enzimas das vias de produção de energia e as da via glicolítica, em maior quantidade, que as que realizam funções limitadas, e especificas, dentro das celulas. Os níveis de proteínas do organismo podem variar de acordo com a necessidade de um deterrminado momento. Por exemplo, no periodo de amamentação os níveis de enzimas envolvidas na síntese de galactose (açúcar) e caseína (proteína do leite);
· controle da atividade enzimática – é um dos principais mecanismos usados pela célula para regular todo o metabolismo.Ela pode ser controlada pela interação com uma ligante (polímeros, como o de proteínas, por exemplo, a atividade enzimática aumenta, se aumentada a interação polímeros com ela). Portanto, a atividade e a quantidade de enzima aumentam com o aumento dos substratos. Além disso,modificações covalentes (adição de um grupamento fosfato) aceleram a atividade de algumas enzimas e inibe outras. Resultando em um efeito cascata, ou seja, ao adicionar um agrupamento fosfato a uma enzima,sua atividade aumentará, aumentando a atividade de uma segunda enzima, que fará o mesmo com uma terceira enzima, e assim sucessivamente;
· controle por compartimentalização- é a via em que ocorre a síntese de uma determinada molécula, diferente de onde ocorre sua degradação. Por exemplo, os ácidos graxos são sintetizados no citoplasma, mas sua degradação ocorre nas mitocôndrias;
· regulação hormonal- é o processo em que o organismo coordena suas atividades em diferentes em seus diferentes níveis de organização, por meio de sistemas complexos de sinalização que envolvem mensageiros químicos, chamados hormônios. 
2) Explique o conceito de reações exergônicas, endergônicas e reações acopladas. (0,5)
Resposta:
Reações exergônicas- são reações que liberam calor, são favoráveis teremodinamicamente e muitas vezes espontaneas;
Reações endergonicas- são reações com aumento de energia livre, são desfavoráveis termodinamicamente e não espontaneas, ou seja é necessário a adição de energia para que a reação ocorra;
Reações acopladas-ocorrem a partir da utilização da energia liberada por uma reação exotérmica para realização de uma reação endotérmica, realizada pela utilização de compostos intermediários de energia como, por exemplo, o ATP, que acumula energia na forma de ligações fosfato.
3) Considere as seguintes reações químicas, à temperatura de 270C:(1,5)
I) 2H2O2 (g) → 2H2O (l) + O2 ΔS0 = 31 kcal/mol ΔH0 = -50,5 kcal/mol 
 II) N2(g) + 2O2(g) → 2NO2 (g) ΔS0 = -28,7 kcal/ ΔH0= 16,2 kcal/mol
II) 3H2(g) + N2(g) → 2NH3(g) ΔS0 = -47,4 kcal/mol ΔH0 = -22,1 kcal/mol
Com base nos dados apresentados acima justifique com cálculos, as seguintes questões abaixo:
a) A reação química traduzida pela equação I é uma reação espontânea?
Resposta:
· Aplicando a Segunda Lei da Termodinâmica:
	
Observamos que a reação é exergônica e, portanto, espontânea.
	
b) A reação química traduzida pela equação II não é uma reação espontânea?
Resposta:
· Aplicando a Segunda Lei da Termodinâmica:
 Observamos que a reação é endergônica e, portanto não espontânea.
 
 c) A reação química traduzida pela equação III é uma reação que pode ser espontânea?
 Resposta:
· Aplicando a Segunda Lei da Termodinâmica:
 Observamos que a reação é endergônica e, portanto, não espontânea.
4) Não podemos dizer que uma via em nenhum momento está completamente inibida ou desligada. Sendo assim, explique bioquimicamente o comportamento oscilatório da via glicolítica e como a velocidade desta via é determinada. (1,0)
Resposta:
Seu comportamento oscilatório se dá pela concentração de ATP nas células, pois quando há quantidade suficiente de ATP, a via tem sua velocidade reduzida, devido a falta de necessidade de produção de ATP naquele momento.
5) (1,0) Das dez enzimas da via glicolítica, 3 são consideradas enzimas-chave.Diga quais são elas, quais reações elas catalisam. E explique o mecanismo de regulação de cada uma delas. 
Resposta:
A questão pedia as reações. Então, é necessário escrever a equação completa:
Ex: Reação 1: Glicose-6P + ATP Glicose-6P + ADP ∆G = -16,7 kJ/mol 
Enzima: Hexoquinase ou glicoquinase.
As enzimas-chave são: 
· hexoquinase- que cataliza as reação de fosforilação da glicose na maior parte dos tecidos.Somente, no fígado é que a enzima glicoquinase que catalisa a mesma reação.E que é inibida por alta concentração de glicose-6P; 
· fosfofrutoquinase 1 ou PFK1- que cataliza a terceira reação da via glicolítica, a mais importante das reações poruqe é o principal ponto de regulação da glicólise, e a seguda reação irreversível da via.Portanto,a PFK é tanto uma enzima alostérica quanto uma enzima induzível,cuja a atividade é considerada o principal ponto de regulação da velocidade da via glicolítica Além disso, é inibida por alta concentração de ATP e ativada pela frutose -1,6-bifosfato
· piruvato quinase - que cataliza as reação final da glicólise, em que fosfoenolpiruvato tranfere o seu grupo de fosfato para o ADP,formando o ATP e o piruvato.Sua atividade depende do magnésio e potássio, cofatores da reação enzimáticaAlém disso,é inibida por alta concentração de ATP, fosforilação e alanina. 
6) Quais reações da via glicolítica podem ser consideradas endergônicas e quais são exergônicas? Por que? (0,7)
Resposta:
As reações:
· endergônicas são_
· isomerização da glicose -6P em frutose-6P(segunda reação da via);
· fosforilação que converte a frutose-6P em frutose-1,6-bifosfato (terceira reação da via);
· clivagem da molécula de frutose-1,6-bifosfato, gerando dihidroxicetona-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato (quarta reação da via);
· isomerização, que converte a dihidroxicetona-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato (quinta reação da via);
· nova fosforilação que leva à formação de 1,3-bifosfoglierato a partir de gliceraldeído-3-fosfato(sexta reação da via);
· transformação de 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato(oitava reação da via);formação do segundo composto de alta energia,fosfoenolpiruvato e a partir de 2-fosfoglicerato(nona reação da via). 
· São reações endergônicas, pois a Energia Livre é positiva;
· exergônicas são_ a de fosforilação das glicose(primeira reação da via);
· nova fosforilação que converte ADP em ATP (sétima reaçaõ da via) 
· e a formação de piruvato,produto final de glicólise (décima reaçãod a via). 
· São reações exergônicas, pois a Energia Livre é negativa. 
7) A bactéria Escherichia coli pode viver na presença ou na ausência de oxigênio. Sua necessidade por ATP é a mesma em ambos os casos. Diga em que situação ela vai consumir mais glicose para atender essa necessidade e explique o porquê. (0,8)
Resposta:
Ela consome mais glicose quando realiza fermentação, na ausencia de O2, pois consegue obter apenas 2 ATPS, ao invés de 36ATPS, 30 a 32 ATPs como ocorre no processo de respiração celular.
8)Explique a reação catalisada pela piruvato desidrogenase e sua importância para organismos anaeróbicos.
Resposta:
A reação catalisada pela PDH ocorre na mitocôndria, em que as moléculas de piruvato (3C) serão transformadas em duas moléculas de acetil-CoA (2C), em uma reação de descarboxilação oxidativa. Quando ocorre descarboxilação, o carbono sai sob a forma de CO2 Como duas moléculas de piruvato são geradas a cada molécula de glicose quebrada, duas moléculas de acetil-CoA serão produzidas pela PDH e duas moléculas de CO2 serão liberadas. Estas moléculas contêm o carbono e os oxigênios que originalmente faziam parteda molécula de glicose. Portanto, a reação catalisada pelo complexo PDH foi a primeira reação na qual a molécula de glicose no seu processo de oxidação perdeu carbonos. Entretanto, a sequência de reações que vêm após o piruvato depende de se o organismo ou a célula do corpo é capaz de utilizar o oxigênio ou não e se existe oxigênio disponível ou não. Na ausência de oxigênio ou em organismos incapazes de utilizar oxigênio, o piruvato segue a via anaeróbica, chamado fermentação. Se houver oxigênio e o organismo for capaz de utilizá-lo, o piruvato segue a via aeróbica, chamada respiração celular. O destino anaeróbico do piruvato é a fermentação, sendo esta alcoólica, que produz álcool e gás carbônico, e este processo é importante, pois, está envolvida na produção de mantimentos como o pão, vinho, cerveja, queijo e energia para os organismos que realizam este processo. E temos, também, a fermentação lática, que produz lactato, e os músculos do corpo realizam este processo para gerar energia quando em atividade física intensa.
O complexo da piruvato desidrogenase promove a oxidação do piruvato a acetil-CoA e a redução de uma molécula de NAD+. Essa reação é a ponte entre a glicólise e o CAC. Tal reação é exergônica e irreversível. O acetil-CoA é condensado a uma molécula de Oxaloacetato iniciando o CAC com a formação de citrato. 
A reação envolve diferentes etapas:
A primeira etapa envolve a enzima E1 onde ocorre a descarboxilação do piruvato, com a saída de CO2 e formação de um acetaldeído ligado a TPP (acetaldeído ativado). Na segunda etapa o ácido lipóico atua junto a E2 na oxidação do acetaldeído e a transferência de elétrons para o FADH2. Na terceira etapa o FADH2 atua com aceptor transitório de elétrons que depois serão transferidos para o NAD+ formando NADH.H+ em E3. Finalmente o ácido lipóico é trocado pela Coenzima A, formando acetil-CoA. As vitaminas hidrossolúveis são essenciais na alimentação, pois são precursoras das coenzimas que, no caso do complexo Piruvato desidrogenase, auxiliam na conversão do piruvato em acetil-CoA e redução do carreador de elétrons (NADH)
 9) Sobre o ciclo do ácido cítrico responda: (0,3)
a) Quais são os produtos formados? Nessa etapa se utiliza O2?
Resposta:
Os produtos formados no CAC são acetil-coenzima A, gás carbônico e hidrogênios. No CAC, o O2 não é utilizado em nenhuma das reações, em nenhuma delas aparece água como produto. Isso não foi perguntado!
b) O CAC é considerado uma via anfibólica. O que isso significa? E qual a importância disso para o metabolismo celular?
Resposta:
Uma via anfibótica sugere que o CAC pode ser usado quando a célula precisa de energia, participando das reações que levam à síntese de ATP(papel catabólico).Além disso, o CAC é via central do metabolismo energético das células porque é nesta via que a maioria das moléculas combustíveis terminam sua degradação. E anabólico?????
c) Esta via é regulada? Se sim, quais são os pontos de regulação? Se não, explique por que.
Resposta:
O CAC é uma via regulada por três pontos:disponibilidade de substratos;inibição por acúmulo de produtos e inibição alostérica das enzimas.
Os pontos de regulação do CAC são as três reações altamente exergônicas, as reações que são catalisadas pela citrato sintase, isocitrato desidrogenase e α-cetoglutarato desidrogenase. A regulação desta via é por modulação alostérica das enzimas.