Trabalho 4 Bioquímica

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Atividade assíncrona 3 – CBS01035 Bioquímica - Biotecnologia
1. É geralmente aceito que a glicólise é a via metabólica mais antiga, do ponto de vista evolutivo, tendo surgido anteriormente ao ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons. Justifique essa afirmação.
A aproximadamente 2,4 bilhões de anos atrás a Terra experimentou um grande evento proporcionado pelas cianobactérias, a famosa Grande Oxidação, da qual elevou muito a concentração do oxigênio molecular biologicamente induzido (gás oxigênio ou O2) nos oceanos e, consequentemente, na atmosfera, tornando os ambientes muito oxidantes, levando a extinção de muitos organismos, mas porquê? A grande maioria dos organismos que viviam na Terra naquela época eram anaeróbios obrigatórios, ou seja, não utilizavam oxigênio para produzir energia. Contudo, eles conseguiam sobreviver pois captavam a glicose e a enviavam para a rota metabólica fermentativa da qual não necessita do ciclo de Krebs ou a cadeia transportadora de elétrons para ser realizada, um processo puramente anaeróbio. Esses dois processos (ciclo de Krebs e a cadeia), além de dependerem dos produtos da glicólise, dependem de O2, portanto os únicos organismos que utilizavam eles eram as bactérias fotossintetizantes. 
2. Qual a importância da fosforilação da glicose?
Quando a célula capta algum nutriente que ela precisa e o direciona ao meio intracelular é necessário que ele seja modificado de uma forma que não atrapalhe o destino do mesmo e para que a célula, suas enzimas e proteínas não o devolvam para o meio extracelular. Logo, um dos mecanismos mais utilizados é a fosforilação. Uma vez que a molécula de glicose é fosforilada por proteínas cinases que nesse caso se chamam Hexocinases, a mesma fica impossibilitada de ser transportada para fora da célula. Por conseguinte, essa glicose fosfatada pode ser encaminhada para a glicólise sem problemas. 
3. A glicólise anaeróbica produz 2 ATPs por molécula de glicose metabolizada,
enquanto que a glicólise oxidativa (glicólise acoplada ao ciclo de Krebs e cadeia
transportadora de elétrons) rende entre 30 e 32 ATPs por molécula de glicose. No entanto, no tecido muscular submetido à alta demanda energética (como em situações de exercício físico de alta intensidade) as células acionam a glicólise anaeróbica para aumentar a produção de ATPs. Explique essa aparente contradição.
A glicólise oxidativa de fato produz mais ATP, porém, quando se fala em um aumento da demanda energética, é necessária uma produção de ATP muito mais rápida. Isso ocorre em exercícios físicos ou corridas, por exemplo. Nesses casos, as células do tecido muscular optam pela glicólise anaeróbica justamente por ela produzir ATP (energia) com uma maior velocidade por precisar de menos processos. 
4. O lactato é um composto que ioniza, gerando ácido láctico e acidificando o meio. A acidificação do sangue e das células pode ser danosa para os processos bioquímicos
celulares. Explique por que, mesmo assim, as células produzem lactato a partir de
piruvato em certas condições, e em quais situações isso acontece.
As células de um organismo eucarioto e pluricelular possuem a capacidade de realizar glicólise aeróbia e anaeróbia dependendo da situação que se encontram. Ademais, em contextos onde uma alta exigência de energia é necessária, como em esportes, voos intensos, fugas de predadores, etc, a glicólise anaeróbica com a produção de lactato é a mais rápida, ou seja, ela é capaz de entregar essa demanda de ATP em uma velocidade muito maior. 
5. Por que se utiliza flúor para prevenção de cáries e qual a relação disso com a glicólise?
Quando há a existência de cárie em um dente, o mesmo sofre processos de degradação até que seja curado ou o fique inviável e sua extração seja necessária. A priori, a cárie ocorre quando há um acúmulo de microrganismos nas cavidades dentais, dos quais utilizam as fontes de açúcar presentes na boca (principalmente os simples como glicose e sacarose) após a alimentação para realizar glicólise anaeróbia, por conseguinte, os produtos ácidos acabam degradando o esmalte dentário formado por cristais fosfato de cálcio. Porém, quando se usa flúor odontológico no tratamento de cárie, ele acaba diminuindo a progressão da doença. Basicamente o que ocorre é uma troca de minerais do esmalte dentário, ele perde Ca e P por conta da cárie, mas por processos físico-químicos que não serão descritos aqui, acaba ganhando Ca e F do meio, proporcionando a criação de Fluorapatita, um mineral muito mais resistente que a Hidroxiapatita antes presente. Resumidamente, o flúor age no esmalte dentário fortalecendo-o, impedindo o avanço da doença. 
6. A enzima glicose 6-fosfatase transforma glicose-6-fosfato em glicose. Em
mamíferos, essa enzima está presente somente em células do fígado. Explique a
importância disso.
Essa enzima participa do processo denominado gliconeogênese, que tem como objetivo a produção de moléculas de glicose. Como mencionado, essa enzima está presente exclusivamente no fígado pois é o órgão responsável, dentre outras funções, por regular o nível de glicose no sangue. Justamente por esse fato e por ele possuir o maior estoque de glicogênio (polissacarídeo de reserva energética) do corpo, a glicose-6-fosfatase, assim como as demais enzimas da gliconeogênese, devem estar presentes exclusivamente nas células hepáticas, das quais, quando necessário, convertem esse polissacarídeo em moléculas de glicose que são destinadas ao sangue, meio pelo qual as células obtêm os nutrientes necessários para viver. 
7. O consumo de álcool (etanol), especialmente após períodos de atividade física
extenuante ou jejum, resulta em hipoglicemia (deficiência de glicose no sangue). O
primeiro passo no metabolismo do etanol no fígado é a oxidação em acetaldeído,
catalisada pela enzima desidrogenase. Explique como essa reação inibe a transformação do lactato em piruvato, e por que isso causa a hipoglicemia.
Em suma, a oxidação do etanol gera NADH (etanol acetaldeído acetato acetil-CoA ciclo de krbes produção de NADH). Esse composto acaba ficando em excesso no citosol das células hepáticas. Falando de apenas uma célula hepática, ela precisa achar formas de reoxidar o NADH para continuar o processo da glicólise. Para isso, o piruvato produzido na glicólise é desviado à enzima lactato desidrogenase, que gera lactato e 1 molécula de NAD+ para voltar ao processo da glicólise aeróbia. Contudo, como as moléculas de piruvato foram consumidas nessas reações, é preciso acessar as reservas de glicose que se encontram no glicogênio para suprir o processo de reoxidação. O resultado disso gera a hipoglicemia (falta de açúcar no sangue). 
8. O efeito Warburg é o princípio utilizado no diagnóstico de câncer por PET-scan. Explique esta afirmação.
O efeito Warburdg é o fenômeno em que células tumorais convertem a glicose em lactato mesmo na presença de oxigênio, diferentemente das células normais do organismo. 
Já o exame PET-scan ou tomografia por emissão de positrões ou tomografia por emissão de pósitrons é um exame imagiológico da medicina nuclear que utiliza radionuclídeos que emitem um positrão no momento da sua desintegração, o qual é detectado para formar as imagens do exame.
Basicamente é injetado no sangue glicose marcada com FDG (fluordeoxiglicose) uma molécula que emite doses pequenas de radiação das quais são as necessárias para a detecção pela máquina. Nisso, as células cancerígenas, por terem um metabolismo muito mais rápido (fazendo glicólise e preferencialmente o efeito de Warburg), consomem a glicose, da qual é degradada rapidamente liberando a radiação. 
9. Na produção de cerveja e de espumantes, há um passo de produção de etanol e outro passo chamado carbonatação. Explique quais as enzimas responsáveis por cada um e como tais passos são induzidos.
O piruvato proveniente da glicólise é convertido em acetaldeído pela enzima piruvato descarboxilase com a ajuda de Mg e TPP, gerando uma molécula de acetaldeído e CO2 no processo. O acetaldeído por usa vez é convertidoem etanol pela álcool desidrogenase. 
O CO2 proveniente da primeira etapa é responsável pela carbonatação, da qual é necessária para gerar determinadas quantidades de gás carbônico na cerveja, dando o seu “gás”. Contudo é importante ressaltar que, na indústria cervejeira, o CO2 é adicionado de forma artificial nos tonéis, propriamente por tornar o processo mais rápido.
10. Pães, queijos e o iogurtes também são produzidos por fermentação. Explique por que estes produtos não apresentam etanol na sua forma de consumo.
Vários organismos são capazes de realizar o processo de fermentação. A Saccharomyces cerevisiae, por exemplo, é utilizada na produção de pães. No processo, essa levedura fermenta os açúcares presentes na massa, gerando etanol que evapora pelo calor e CO2, responsável por inchar o pão. No caso dos queijos e iogurtes, ocorre outro tipo de fermentação, a fermentação lática, da qual utiliza os mesmos açúcares, porém produz ácido lático ou lactato, acidificando o produto e dando os seus aspectos.