Bioquímica - Questões discursivas

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1- Em uma situação hipotética, um feto foi diagnosticado com deficiência nos sítios de ligação alostérica de frutose 2,6,bisfosfato na enzima fosfofrutocinase I, impedindo que este produto regulasse a enzima. Sobre este fato, responda às questões abaixo:
a) Explique como estaria a regulação da via glicolítica hepática neste indivíduo.
Primeiro, é preciso entender a regulação da via glicolítica feito pela enzima fosfofrutocinase I (também conhecida como PFK1), no fígado. Ela catalisa a reação em que a Frutose 6P se transforma em Frutose 1,6 Bifosfato, com o gasto de 1 ATP. Porém, quando há o aumento da concentração de ATP e de Citrato, a Frutose 6P segue para uma via alternativa, se transformando em Frutose 2,6 Bi fosfato pela ação da enzima fosfofrutocinase II (ou PFK2). Tal reação ocorre para evitar a produção excessiva de energia. Quando, então, a concentração de ATP e Citrato começa a abaixar e a concentração de Frutose 2,6 Bifosfato começa a aumentar, a frutose 2,6 Bifosfato é novamente convertida a frutose 6P pela enzima frutose 2,6 Bifosfatase, seguindo normalmente pela via glicolítica. 
Dessa forma, a regulação da via glicolítica hepática nesse feto estará prejudicada, uma vez que com deficiência no sítio alostérico da Frutose 2,6 Bifosfato, levará ao acúmulo de tal produto, deixando de sinalizar o aumento dessa molécula, o que fará com que a frutose 2,6 Bifosfato não se converta em Frutose 6P, isso culminará em uma deficiência de Frutose 6P, impedindo com que a via glicolítica ocorra normalmente, levando a uma baixa produção energética. Logo, o feto sofrerá com carência de ATP, podendo até ocasionar a morte de suas células. 
b) Essa mutação afetaria a biossíntese de glicose, em caso de jejum prolongado? Justifique sua resposta.
Não, pois a biossíntese de glicose em indivíduos em jejum prolongado advém da via da oxidação de ácidos graxos e da gliconeogênese. Em uma situação de jejum prolongado, a glicose sérica irá abaixar em um primeiro momento de jejum, levando ao aumento do nível de glucagon, que irá estimular a glicogenólise, irá, também, mobilizar os ácidos graxos. Com uma redução ainda maior da glicose no sangue, o glucagon ativa a lipase hormônio sensível, levando ao início da metabolização dos lipídios. Além disso, após uma situação de níveis ainda menores de glicose, começa haver a proteólise, fornecendo esqueletos carbônicos para a gliconeogênese, essas vias supracitadas não dependem da ação da PFK1 para serem realizadas. Ademais, é importante lembrar que a reação catalisada pela PFK 1 é irreversível, ou seja, uma vez que a PFK1 catalisa a reação da frutose 6P em frutose 1,6 bifosfato, esse produto segue normalmente pela via afim de formar piruvato, sem ser possível realizar tal reação no sentido oposto, o que explica a utilização da enzima frutose 1,6 bifosfatase, não havendo qualquer prejuízo nessa síndrome.
2- Diabetes mellitus do tipo II é um distúrbio metabólico caracterizado pelo elevado nível de glicose no sangue e resistência à insulina (há um aumento da insulina, porém os tecidos insulino-dependentes não reconhecem esse hormônio), com características metabólicas muito similares ao jejum prolongado para os tecidos insulino-dependentes e com características similares ao estado alimentado para os tecidos não insulino-dependentes, devido ao excesso de glicose sérica constante. Entre as complicações, a longo prazo, dos níveis elevados de glicose estão aumento dos níveis séricos de colesterol e triacilglicerol, bem como dificuldade de perda de peso. Além disso, é observado aumento dos níveis de uréia sérico, que podem, a
longo prazo levar a esse indivíduo a uma insuficiência renal. Em alguns casos, pode ocorrer acidose metabólica. Desta forma, explique, através das regulações das vias citadas e da integração metabólica, as complicações a longo prazo do diabetes tipo II:
a) aumento dos níveis séricos de colesterol e triacilglicerol
Nos pacientes com diabetes tipo II há presença de glicose e de insulina. No fígado, as vias de biossíntese continuam, pois não dependem do GLUT 4 (insulino dependente), logo, as vias de colesterol, triglicerídeos e glicogênio estarão ativas. Ademais, o aumento substancial da concentração de glicose sanguínea devido a resistência periférica à insulina, levará ao aumento ainda maior da biossíntese de colesterol e triacilglicerol, devido a ampla disponibilidade desse substrato, o que justifica a hipercolesterolemia e hipertrigliceridemia em tais pacientes.
No músculo e no adipócito, não há captação de glicose, mas há sinalização da insulina, ocorre, então, a mobilização da lipase lipoproteica, realizando a B oxidação e biossíntese de lipídeos. Devido a presença de glicose no sangue, há uma regulação positiva para a via glicolítica levando a ativação da piruvato cinase e glicocinase. Além disso, haverá também a ativação das vias de biossíntese, como a ativação da enzima da HMGCoA sintetase, a acetil Coa Carboxilase, e a glicogênio sintetase, responsável pela síntese de glicogênio e estoque de glicose.
b) aumento dos níveis séricos de uréia
A necessidade energética em tecidos insulino dependentes gera a ativação da proteólise para realizar o ciclo de Krebs, através dos alfa-cetoácidos. A proteólise aumenta a concentração de aminoácidos cetogênicos, que leva a disponibilidade de um esqueleto carbônico para a formação de glicose em tais tecidos. Porém, é importante lembrar que um dos produtos da quebra de proteínas são compostos nitrogenados, como a amônia, que irá para o ciclo da ureia, tendo a uréia como seu produto final a ser excretado. Isso justifica o aumento dos níveis séricos de uréia em pacientes com diabetes tipo II.
TEMA 2: GLICOGÊNIO (VIAS E REGULAÇÃO) / INTEGRAÇÃO METABÓLICA ESTADO ALIMENTADO
1- O pâncreas é uma glândula mista que apresenta regiões de função endócrina denominadas de ilhotas de Langerhans, sendo compostas por diferentes tipos de células secretoras, dentre elas, as células alfa produzem glucagon e as células beta produzem insulina. É conhecido que a insulina e o glucagon atuam regulando a glicemia (taxa de glicose no sangue). Um dos distúrbios típicos de glicemia é a diabetes mellitus, tipo I (diabetes mellitus insulino-dependente) e tipo II (as células são resistentes à ação da insulina). Suponha que um indivíduo seja diabético tipo I, isto é, NÃO É CAPAZ DE PRODUZIR INSULINA. Após a ingestão de carboidratos ricos em glicose, explique o que acontecerá nesse indivíduo em relação às seguintes vias:
a) Glicogênese
Em um indivíduo com diabetes tipo I, após ingerir carboidratos, a glicose não vai para o músculo, mas pode ir para o neurônio e para o fígado. O fluxo de glicose para o músculo e tecido adiposo está interrompido, então, a energia está sendo suprida por βoxidação. O glicogênio é a principal forma de armazenamento de carboidratos, e a ativação da via da glicogênese se dá pelo estímulo da insulina, principalmente agindo na enzima glicogênio sintase.
Após uma refeição contendo carboidrato, há elevação sérica de glicose, o que em um indivíduo sadio, leva a liberação de insulina pelo pâncreas. No fígado e no músculo, a insulina possui efeito imediato, caracterizado pela ativação da glicogênio sintetase, responsável por converter o excesso de glicose em uma cadeia de glicose chamada glicogênio. Em um indivíduo com diabetes tipo I não há produção ou liberação de insulina, o que, consequentemente, não levará a ativação de tal via, logo, não haverá glicogênese.
b) Glicogenólise.
Em situação de baixa energia, quando os níveis séricos de glicose diminuem, há o aumento da secreção de glucagon, que no indivíduo diabético ocorre normalmente. O glucagon tem como função sinalizar a liberação de glicose para a circulação proveniente da degradação do glicogênio hepático. O glucagon se liga a receptores na membrana dos hepatócitos e leva a ativação da proteína quinase A (PKA), responsável por transformar a enzima fosforilase B (inativa) em fosforilase A (ativa), que inicia a quebra do glicogênio.
É importante lembrarque pacientes com diabetes tipo I não terão uma reserva significativa de glicogênio, justamente devido a dificuldade em sua síntese, por isso, a maior parte da energia obtida nesses pacientes se dá por beta oxidação e proteólise, o que justifica o emagrecimento, perda de massa magra e grande formação de corpos cetônicos. 
2- Observe a tabela abaixo para responder às questões.Após sua análise da tabela, respondas as questões abaixo:
a) Justifique, através da regulação e da integração metabólica, quais vias estariam ativas no estado alimentado.
No estado alimentado, há o aumento da glicose e da insulina. As vias ativadas são a via glicolítica, pode haver a ativação da via de biossíntese de glicogênio e de síntese de lipídeos. Para manter a energia, irá para a via glicolítica. Em casos de aumento substancial de glicose, a via glicolítica ficará cada vez mais lentificada devido ao aumento do ATP. Começa, então, o desvio da via glicolítica para a formação do glicogênio, uma vez que haverá a sinalização da insulina, para ativar a glicogênio sintase. Essa glicose em excesso também poderá ir para a via das pentoses fosfato no fígado. Poderá haver, além disso, o acúmulo de citrato, que sairá das mitocôndrias, levando a biossíntese de Acetil CoA e Malonil CoA (ativação da enzima Acetil CoA carboxilase regulada pela insulina). O Malonil CoA inibe a Beta oxidação, pela inibição da enzima Carnitina I, O Malonil CoA irá para a síntese de ácidos graxos livres, formando o triacilglicerol, que será reservado no adipócito. Além disso, o Acetil CoA estará desviado para a via de biossíntese de colesterol, regulada pela HMG CoA sintase.
b) Justifique, através da regulação e da integração metabólica a baixa produção de uréia e ácidos graxos livres durante o período bem alimentado.
No estado alimentado, não haverá a liberação de ácidos graxos livres na corrente sanguínea, uma vez que não haverá a baixa de glicose e nem a liberação de glucagon para ocorrer a mobilização de ácidos graxos. Pela alta concentração de Malonil CoA, há a inibição da enzima carnitina I - responsável pela transferência do Acetil CoA do citosol para a mitocôndria, processo essencial para o início da beta oxidação.
A baixa produção de ureia se deve a baixa degradação de compostos nitrogenados, ou seja, de proteínas. Em outras palavras, a gliconeogênese e a proteólise não estarão ativas, por se tratar de uma situação de alta energética. O ciclo da ureia é regulado pelas reações de desaminação dos aminoácidos, que, por sua vez, só ocorre em situações com muita baixa de glicose.
TEMA 3: OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS (VIAS E REGULAÇÃO) / INTEGRAÇÃO METABÓLICA JEJUM E JEJUM PROLONGADO
1- Em situações que demandam ação intensa, o cérebro libera sinais neuronais que ativam a produção de adrenalina e da noradrenalina da medula suprarrenal. Essas duas substâncias dilatam as vias aéreas para auxiliar na assimilação de oxigênio, aceleram a frequência cardíaca e, também, intensificam a pressão arterial, para que o deslocamento de oxigênio e energia para os tecidos seja feito mais facilmente. O hormônio em questão atua, em essência, nos músculos e no tecido adiposo, principalmente. Sobre a atuação desse hormônio no metabolismo de ácidos graxos, responda:
a) Qual via, relacionada ao metabolismo de ácidos graxos, está sendo estimulada no tecido adiposo através do hormônio supracitado? Justifique sua resposta através da regulação desta via no tecido adiposo.
A via relacionada ao metabolismo de ácido graxo ativada no tecido adiposo é a via de beta oxidação, devido a ativação da lipase hormônio sensível e a inibição da Acetil CoA carboxilase. Em situações de baixa energia, há ativação e mobilização dos ácidos graxos pela sinalização do glucagon e da epinefrina. Ativa-se o complexo da proteína G, onde o AMP cíclico desencadeará uma série de mensagens até ativar a PKA. A PKA fosforila a enzima lipase hormônio sensível, que quebra a reversa lipídica de triacilglicerol, substratos para a liberação de ácidos graxos séricos. Esses ácidos graxos sofrerão a beta oxidação, que tem por objetivo liberar Acetil CoA para o ciclo de Krebs, a fim de gerar energia.
No tecido adiposo, aumenta-se a UCP, enzima desacopladora, que desvia a passagem do gradiente de prótons, não girando a ATP sintase. Dessa forma, com tal passagem, irá gerar calor e a síntese de ATP será retardada, levará, também, à termogênese.
b) Qual via, relacionada ao metabolismo de ácidos graxos, está sendo estimulada no músculo através do hormônio supracitado? Justifique sua resposta através da regulação muscular desta via.
A epinefrina é um hormônio do estresse momentâneo, liberado em casos de estado de alerta, uma vez que a energia é necessária para o processo de contração muscular. É importante ressaltar que essa via é independente da insulina, dessa forma, se difere do glucagon. A via de glicogenólise é ativado pela glicogênio fosforilase e há inibição da glicogênio sintase. A glicose 6 fosfato no músculo será utilizada como substrato para a glicólise. Quando esse processo ocorre no fígado, essa glicose será disponibilizada para o sangue.
Além disso, pode haver proteólise, pela ativação das transaminases, aumentando o nível de ureia. Mas também haverá o aumento de substrato energético para a síntese de ATP no músculo.
2- Observe a tabela abaixo para responder às questões.
Tabela 1: Concentração de metabólitos séricos por diferentes períodos de ingestão / não ingestão alimentar.
Após sua análise da tabela, respondas as questões abaixo:
a) Justifique, através da regulação e da integração metabólica os níveis aumentados de ácidos graxos livres, acetoacetato e β-Hidroxibutirato durante o período de jejum prolongado.
Nesse momento de jejum prolongado, há redução dos níveis de glicose e de insulina, e o principal hormônio a ser liberado é o glucagon, que levará a ativação das vias de fosforilação, fosforilando a lipase hormônio sensível, reparando o indivíduo para a beta oxidação. 
Em situações de baixa energia, há a ativação da mobilização de ácidos graxos, regulado pela sinalização do glucagon e epinefrina. A via acontece da seguinte forma, ativa-se o complexo da proteína G, onde o AMP cíclico desencadeará uma série de mensagens até ativar a PKA (que irá fosforilar a enzima lipase hormônio sensível, tal enzima quebra a reserva lipídica de triacil glicerol). A partir dessa quebra, tem-se, então, o glicerol e 3 moléculos de acilglicerol. O triacilglicerol fica envolvido por uma proteína chamada perilipina. A PKA é importante para a desintegração dessa proteína, liberando o TAG para reagir com a enzima lipase hormônio sensível. O ácido graxo livre, resultado dessa quebra, é carregado pela albumina pelo sangue até à célula alvo. Isso justifica o aumento sérico de ácidos graxos livres.
Em situação metabólica de alta velocidade de oxidação de ácidos graxos, o fígado produz quantidades apreciáveis de Acetoacetato e beta-hidroxibutirato. Ocorre na mitocôndria hepática. Parte do acetil CoA formado pela beta oxidação vai para o ciclo de Krebs, e outra parte, se desvia para formação de corpos cetônicos, sendo essa uma via de reciclagem de Acetil CoA do fígado para outras células, como músculos e neurônios, em situação de baixa glicose. Os objetivos são fonte de energia e poupar glicose sérica. Logo, devido a isso haverá o aumento de acetoacetato e beta hidroxibutirato no sangue, em indivíduos em jejum prolongado.
b) Justifique, através da regulação e da integração metabólica os níveis aumentados de uréia durante o período de jejum prolongado.
Com a redução da glicose e aumento do glucagon, em situações e muita baixa energética, haverá a ativação da proteólise. Na proteólise, os aminoácidos irão gerar piruvatos, que vão para a via de gliconeogênese, liberando glicose para o sangue a fim de manter níveis basais de glicose. Além disso, pelas reações de desaminação, o ciclo de Alanina Glicose e ciclo de Glutamina/ glutamato, aumentará as reações do ciclo da uréia, aumentando, dessa forma, os níveis de ureiano sangue durante o jejum prolongado. A proteólise aumenta a concentração de aminoácidos cetogênicos, aumentando a concentração, também, de corpos cetônicos que irá alimentar os tecidos periféricos.
Quanto mais tempo em jejum, cada vez terá mais gliconeogênese, mais perda muscular e gordura. Haverá, também, maior aumento da ureia sérica, do ciclo da ureia, e de amônia devido a quebra de compostos nitrogenados.
TEMA 4: BIOSSÍNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS E COLESTEROL (VIAS E REGULAÇÃO) / INTEGRAÇÃO METABÓLICA ESTADO ALIMENTADO
1- A síntese de ácidos graxos é iniciada com o que sobrou da glicólise e da formação do glicogênio, quando a demanda por ATP é baixa, a energia contida na acetil-CoA mitocondrial pode ser estocada como gordura pela síntese de ácidos graxos. Em humanos, essa biossíntese ocorre principalmente no fígado e glândulas mamárias. Sobre esse metabolismo, responda às questões abaixo:
a) Explique como a Acetil-CoA mitocondrial é capaz de se translocar para o citosol, uma vez que a membrana mitocondrial interna é imérmeável à CoA.
O AcetilCoA não consegue passar pela membrana. O acúmulo de AcetilCoA servirá de substrato para a Citrato sintase, que reagirá com o oxalacetato, formando o Citrato. O acúmulo de Citrato irá estimular um transportador (tricarboxilato translocase). O Citrato, então, irá sair da mitocôndria, indo para o citosol, estimulando a enzima Citrato liase, que vai quebrar o Citrato em oxaloacetato e AcetilCoA. Dessa forma, o AcetilCoA é transportado para o citosol. Esse AcetilCoA vai para a biossíntese de ácido graxo ou de colesterol. Esse oxalacetato irá se transformar em malato pela enzima malato desidrogenase e, posteriormente em piruvato, pela enzima málica. Esse piruvato entra na mitocôndria pela piruvato translocase, onde será novamente convertido a oxalacetato. Essa etapa faz com que o ciclo se mantenha independente do ciclo de Krebs para continuar o transporte.
b) O fígado é um órgão adaptado a realizar beta-oxidação de ácidos graxos. Explique como este órgão é capaz de produzir ácidos graxos sem oxidá-los.
O fígado é um órgão capaz de realizar beta oxidação e, também, síntese de ácidos graxos sem oxidá-los. Isso ocorre, pois cada uma dessas reações acontecem em um determinado momento energético diferente, sob ação de hormônios diferentes. Em situações de produção de ácidos graxos, ocorre quando a células possui ATP suficiente, levando a uma lentificação do ciclo de Krebs. Como há a redução da velocidade do ciclo de Krebs, ocorre o acúmulo de Acetil CoA. O acetil CoA é transportado para o citosol e será convertido a Malanil CoA através da enzima Acetil CoA carboxilase, essa etapa é a chamada etapa limitante, pois tal enzima é a enzima reguladora desse processo, e é ativada pela insulina e pelo citrato! Dessa forma, a biossíntese de lipídeos ocorre em um alto momento energético, quando há grande concentração de ATP e sinalização de insulina.
Já a oxidação ocorre em situações de baixa energética, com mobilização dos ácidos graxos pela sinalização do glucagon e epinefrina. Além disso, o Triacilglicerol fica envolto pela proteína perilipina, o que auxilia a manter essa molécula íntegra no fígado sem sua quebra constante, o TAG só será quebrado quando a enzima PKA for ativada pelo AMP cíclico sob a sinalização do glucagon ou da epinefrina, permitindo a quebra do TAG para fornecimento de energia.
2- No Estado Alimentado, quando se está comendo, os níveis de insulina são elevados. Durante esse tempo, faz sentido extrair sua energia dos alimentos que se está comendo. Então, o que acontece é que se interrompe a queima de energia armazenada sob a forma de gordura e glicogênio. Em relação a este estado metabólico, responda às questões abaixo:
a) Explique, através da regulação metabólica, como a biossíntese de colesterol está regulada neste momento metabólico.
A síntese de lipídios ocorre em momento de alta energética, quando há altas concentrações de ATP e lentificação do ciclo de Krebs, que levará ao acúmulo de Acetil CoA. Esse Acetil CoA será transportado para o citoplasma, e será convertido em acetoacetil CoA pela enzima tiolase. O Acetoacetil CoA irá liberar um acetil, que será reciclado, e através da enzima HMG CoA sintase formará o HMG CoA, que posteriormente sofrerá ação da enzima HMG CoA redutase, a principal enzima de tal via, que estará estimulada em um momento de alta energética. Tal enzima pode ser inibida por estatinas. A partir daí ocorrerão diversas reações, que liberarão moléculas de CO2 e utilizará ATP para formação do Isopentenil pirofosfato. Formará o escaleno, gastando NADPH. O escaleno é precursor do colesterol, gastando NADPH, perdendo 3CH3. O colesterol será usado na membrana, para síntese de lipoproteínas, sais biliares, hormônios esteróides, vitamina D.
b) A insulina, aumentada neste estado metabólico, afeta o metabolismo de carboidratos no músculo, quais vias anabólicas, relacionadas ao metabolismo de carboidratos, estarão estimuladas neste tecido durante o estado alimentado. Justifique sua resposta de acordo com a regulação metabólica.
As principais vias metabólicas estimuladas são a da síntese de Glicogênio e a via da pentose fosfato. Na biossíntese do glicogênio, a enzima glicogênio sintase não é capaz de iniciar a síntese de cadeias de glicogênio utilizando as glicoses advindas do UDP, para isso, a glicogenina funciona como um primer. O carbono 1 da primeira unidade dessa cadeia é ligado a uma tirosina, a glicogenina, então, catalisa a reação de aproximadamente 8 unidades de glicose provenientes da UDP-glicose. Depois disso, a glicogênio sintase alonga a cadeia. Para a atuação da glicogênio sintase, necessita-se da sinalização da insulina, a fim de promover ação de tal enzima.
Já a via das pentoses-fosfato, é um percurso alternativo do metabolismo da glicose. Não gera ATP, mas exerce duas funções principais: produção de NADPH para as sínteses redutivas, como a biossíntese de lipídeos e produz ribose para a biossíntese dos nucleotídeos e ácidos nucleicos. Também ocorre em momentos de alta energética. A glicose transforma em glicose 6P pela hexocinase, ativada pela insulina. E segue pela via até a formação de Ribose 5P na via oxidativa irreversível. Já na via não oxidativa reversível, a ribose 5P se transforma em sedoheptulose 7P e a xilulose se transforma em gliceraldeído 3P a via continua até a formação de Glicose 6P, lembrando que são reações reversíveis. Se a relação ATP/ADP é alta, a via glicolítica é iniba e a síntese de ácidos graxos é favorecida, consumindo NADPH e eliminando a inibição das desidrogenases.
TEMA 5 CICLO DA URÉIA (VIA E REGULAÇÃO) / INTEGRAÇÃO METABÓLICA JEJUM E JEJUM PROLONGADO
1- O nitrogênio é um elemento químico de grande importância para os seres vivos, podendo ser encontrado em biomoléculas como os aminoácidos, as proteínas e os ácidos nucléicos. Um fato importante é que o nitrogênio não é encontrado de forma abundante nos seres vivos, o que faz com que ele seja reutilizado. Em geral, animais não apresenta reservas energéticas na forma de proteínas ou qualquer outra macromolécula nitrogenada. Explique as conseqüências desse fato para o balanço de
nitrogênio nesses organismos, tomando humano como exemplo, em condições de:
A) uma alimentação abundante em proteínas
Após a última refeição com carboidrato,a glicose sérica vai abaixando, aumentando os níveis de glucagon, que irá estimular a glicogenólise, irá, também, mobilizar a oxidação de ácidos graxos. Com uma redução ainda maior da glicose no sangue, o glucagon ativa a LHS e começa a ocorrer βoxidação. Além disso, começa a ocorrer proteólise, a fim de promover aminoácidos para a realização de gliconeogênese, aumentando a concentração de ureia. A β oxidação, além de fornecer ATP, irá produzir corpos cetônicos. As proteínas serão repostas por proteínas advindas da alimentação. O organismo não faz mais biossíntese de colesterol e ácidos graxos, por isso observa-se perda de peso. Os níveis de ureia irão aumentar consideravelmente, uma vez que praticamentea energia obtida será através da quebra de proteínas.
B) jejum prolongado
Em situação de jejum prolongado, a carência energética demanda a necessidade de esqueletos carbônicos para manutenção da glicose a nível basal. Para isso, o organismo realiza beta oxidação, e em situações mais extremas, a proteólise, pela proteína se tratar de um componente estrutural nobre no organismo. Através da proteólise é possível obter piruvato para realização da gliconeogênese. Com a degradação proteica, há formação de compostos nitrogenados que serão eliminados pelo ciclo da ureia. A degradação da alanina, por exemplo, é mediada pela enzima alanina aminotransferase ou transaminase glutâmico pirúvica (TGP). Alguns corpos cetônicos também podem ser gerados a partir das reações de desaminação dos aminoácidos.
As vias que fazem a fixação da amônia ocorrem de forma diferente entre o músculo e os outros tecidos. No músculo, os grupos aminos são coletados na forma de glutamato, por transaminação. Também ocorre a captura da amônia pelo α cetoglutarato, proveniente de reações de desaminação, gerando glutamato. O glutamato transfere seu grupo amino para o piruvato, pela ação da enzima alanina aminotransferase, formando a alanina. A alanina assim produzida, passa para o sangue e segue para o fígado. No citosol dos hepatócitos, a Alanina aminotramferase transfere o grupo amino da alanina para o α cetoglutarato, formando piruvato e glutamato. O glutamato pode, então, entrar na mitocôndria, onde a reação da glutamato desidrogenase libera um NH4. O glutamato é incorporado em glicose (gliconeogênese), que volta para os músculos, e a amônia é convertida em ureia para a excreção. Já nos outros tecidos, o glutamato transforma-se em glutamina. A glutamina é transportada no sangue para o fígado. A glutamina, então, volta a glutamato pela glutaminase, liberando uma amônia. O glutamato volta a α cetoglutarato, liberando outra amônia, pela ação da enzima glutamato desidrogenase, para realizar a transaminação da alanina no fígado. O glutamato que veio da glutamina também será regenerado à α cetoglutarato. No final, obtêm-se diversas amônias livres, que irão para o ciclo da ureia. O ciclo da ureia é a via que faz a conversão da amônia em uma molécula capaz de ser excretada, a ureia. Esse ciclo inicia dentro da mitocôndria hepática, mas três de suas etapas subsequentes ocorrem no citosol. O NH4 é utilizado imediatamente, junto com o CO2 (vindo do HCO3) produzido pela respiração mitocondrial, para formar Carbamoil P. Essa reação é dependente de ATP, sendo catalisada pela Carbamoil P sintetase. O carbamoil P entra no ciclo da ureia. Primeiro, o Carbammoil P doa seu grupo carbamoil para a ornitina, formando citrulina. A reação é catalisada pela ornitina transcarboxilase. A citrulina, então, sai da mitocôndria. O segundo grupo amino entra, sendo fornecido pelo aspartato, formando arginino-succinato. Essa reação citosólica, catalisada pela arginino succinato sintetase, requer ATP. O arginino succinato é, então, clivado pela argininossuccinato liase, formando arginina e fumarato. O fumarato entra na mitocôndria para unir-se aos intermediários do ciclo do ácido cítrico. Na última etapa, a aenximacitosólica arginase cliva a arginina, produzindo uréia e ornitina. A ornitina é transportada para a mitocôndria para iniciar outra vez no ciclo da ureia e a ureia segue para o sangue.
2- Um jovem de 15 anos chamado Alex foi levado por sua mãe a uma clínica médica. Ela estava preocupada com a incapacidade de ele executar qualquer tipo de exercício exaustivo. Durante suas aulas de educação física, Alex não pode acompanhar seus colegas e com frequência sofre de câimbras musculares dolorosas quando se exercita. Ele parece ser normal quando em repouso ou executando exercícios de leves a moderados. Um exame físico revelou que seu fígado parecer normal, mas seus músculos são flácidos e pouco desenvolvidos. A resposta de Alex ao glucagon foi avaliada, injetando uma alta dose intravenosa de glucagon, colhendo amostras sanguíneas e dosando os níveis de glicose circulante. A glicose sanguínea de Alex se elevou de modo dramático. Sobre este caso, responda:
a) Cite quais vias são ativadas pelo glucagon no período de jejum de curto prazo. Justifique sua resposta através das regulações das vias citadas.
Em jejum de curto prazo, as principais vias ativadas pelo glucagon são a glicogenólise e a beta oxidação. 
A glicogenólise é regulada positivamente pela epinefrina, no fígado, e pelo glucagon no músculo, através da ativação da fosforilase b, que, então, se transforma em fosforilase A (sua forma fosforilada), através da enzima PKA. A insulina, por sua vez, desfosforila a enzima fosforilase A, voltando a sua forma inativa, a fosforilase B. Lembrando que a enzima fosforilase estando ativa, inicia a quebra da cadeia principal do glicogênio, para fornecer glicose para o sangue e o músculo.
Em situações de baixa energia, há a ativação da mobilização de ácidos graxos, regulado pela sinalização do glucagon e epinefrina. A via acontece da seguinte forma, ativa-se o complexo da proteína G, onde o AMP cíclico desencadeará uma série de mensagens até ativar a PKA (que irá fosforilar a enzima lipase hormônio sensível, tal enzima quebra a reserva lipídica de triacilglicerol). A partir dessa quebra, tem-se, então, o glicerol e 3 moléculos de acilglicerol. O triacilglicerol fica envolvido por uma proteína chamada perilipina. A PKA é importante para a desintegração dessa proteína, liberando o TAG para reagir com a enzima lipase hormônio sensível. O ácido graxo livre, resultado dessa quebra, é carregado pela albumina pelo sangue até à célula alvo. O ácido graxo livre precisa ser ativado, tal processo é feito pela adição de um CoA pela Acil CoA sintetase, gerando, então, o Acil CoA que irá ser transportado para a mitocôndria. Para isso, o Acil CoA perde um CoA e a molécula de Acil é transferida para uma molécula de carnitina pela enzima carnitina-acil-transferase I, produzindo uma acil carnitina. A acil carnitina é, então, levada à mitocôndria. Na membrana mitocondrial, a enzima carnitina-acil-transferase II irá capturar o Acil proveniente da acil carnitina, que se ligará novamente ao CoA. A regulação da via ocorre a partir da enzima carnitina acil transferase I, que é inibida pelo Malonil CoA. 
A via e a regulação da oxidação de ácido graxo na mitocôndria ocorre pela sinalização do glucagon e epinefrina em situação de baixa energia. Na oxidação de ácido graxo, a cada ciclo, retira-se uma molécula de 2 carbonos. Na primeira rodada do ciclo, o Acil Coa sofre ação da AcilCoA desidrogenase, liberando 1FADH2, formando o transenoil CoA. Posteriormente ocorre a hidratação pela enzima Enoil CoA hidratase, dormando o Hidroxiacil CoA, a βhidroxiacilCoA desidrogrenase formar-a o cetoacil, liberando um NADH. O cetolacilCoA, pela tiolase, será quebrado em AcetilCoA e AcilCoA com menos 2 carbonos. O AcetilCoA irá para o ciclo de Krebs, e o AcilCoA passará novamente pelo ciclo. Caso na última rodada sobre um número ímpar de carbonos, ocorrerá um mecanismo distinto. No final, sobrará um PropanoilCoA de 3 carbonos. Esse propanoilCoA se tranforma em (S)metilmalonilCoA pela enzima proprionilCoA carboxilase, gastando um ATP. O (S) metilmalonilCoA se transforma em (R) MetilmalonilCoA pela metilmalonilCoA hancenase. O (R)metilmalonilCoA se tranforma em SuccinilCoa pela metilmalonilCoA mutase. O Succinil CoA será utilizado no ciclo de Krebs.
b) A elevação da glicose sanguínea após o uso de glucagon é esperada? Justifique sua resposta?
Sim. O glucagon é um hormônio contrarregulador que auxilia a manter os níveis basais de glicose circulante, ao mobilizar vias de oxidação e quebra de moléculas que contêm esqueletos carbônicos. Assim, ao injetar glucagon no organismo, é esperado que, em pessoas saudáveis, ocorra a elevação da glicemia, porém, não de uma forma exacerbada, como ocorre na paciente supracitada, o que leva, provavelmente, a uma proteólise, justificando a baixa força muscular, perda de massamagra e exaustão ao praticar exercícios físicos de alta intensidade.