AD1 Bioquímica II 2020

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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
Aluno: 
1) Cite os principais mecanismos de regulação do metabolismo descrevendo brevemente cada um deles. (1,0)
 Os principais mecanismos de regulação do metabolismo são os níveis de enzima que controlam as concentrações de enzima de acordo com sua necessidade. As enzimas da via glicolítica são mais abundantes e mais utilizadas que as enzimas que possuem funções relativamente limitadas dentro da célula.
 Esse controle se dá através da concentração de substrato e produtos das reações que a mesma catalisa, quando as concentrações de produtos estão altas sua atividade é aumentada, quando a concentração de produto está baixa, sua atividade é reduzida. O controle por compartimentalização divide em compartimentos celulares diferentes as regiões de síntese e degradação de ácidos graxos, isso faz com que o substrato siga no caminho certo e não prejudique as vias glicolíticas.
 A regulação hormonal utiliza dos hormônios para modificar a permeabilização da membrana celular com o propósito de receber substratos desejados, modifica a concentração de enzimas na célula e sinaliza o controle das atividades enzimáticas para a célula, tudo isso através dos hormônios.
2 – Explique o conceito de reações exergônicas, endergônicas e reações acopladas.
 As reações exergônicas ocorrem com liberação de energia em suas atividades. As reações endergônicas absorvem calor, precisam de energia de uma fonte para acontecer. 
Reação acoplada é quando ocorre a união de uma reação favorável (exergônica) a uma reação desfavorável (endergônica), quando, por exemplo, é preciso investir mais energia para ganhar mais energia.
3 - Considere as seguintes reações químicas, à temperatura de 270 C: (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 
III) 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 temperatura foi convertida para Kelvin = 27ºC + 273 K = 300 K.
a) A reação química traduzida pela equação I é uma reação espontânea?
ΔH – ΔS = ΔG (-50,5) – 300. 31 = -9350,5 Kcal/mol.
 Logo, essa reação é espontânea/exergônica, pois seu ΔG é muito negativo, e isso nos diz que a reação é irreversível e que provavelmente ocorreu com liberação de energia 
b) A reação química traduzida pela equação II não é uma reação espontânea?
 ΔH – ΔS = ΔG = 16, 2 – 300. (-28, 7) = 8626, 2 Kcal/mol 
Logo, essa reação não é espontânea, ela é endergônica, nota-se através do valor positivo do delta G nos dizendo que as reações são reversíveis e que provavelmente ocorreram com ganho de energia.
c) c) A reação química traduzida pela equação III é uma reação que pode ser espontânea?
ΔH – ΔS = ΔG = (-22, 1) - 300. (-47, 4) = 14197, 9 Kcal/mol
Assim como a letra B, essa reação não pode ser espontânea, ela é endergônica, nota-se através do valor positivo do delta G
Explicação: 
Sabemos que a Variação da energia livre de Gibbs (ΔG) é aquela porção da variação total de energia no sistema, é a energia útil do sistema que é usada para realizar um trabalho. Sendo assim, encontrando a variação da energia livre de Gibbs descobre-se a direção de uma reação. 
Sobre pressão e temperatura constantes, a variação da energia livre (ΔG) de um sistema é expressa pela seguinte fórmula: ΔG = ΔH – T. ΔS, onde:
∆G = variação da energia livre;
∆H = variação da entalpia;
T = temperatura em Kelvin (sempre positiva);
∆S = variação da entropia.
Quando uma reação resulta em ΔG negativo, chama-se reação espontânea e ocorre com perda (liberação) de energia, chamamos de reação exergônica, quando esse ΔG é altamente negativo, se chama de reação irreversível. Entretanto, quando o ΔG é positivo, a reação só acontece quando a energia é ganha (consumida); chamamos de reação endergônica. 
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)
 
 A via glicolítica nunca está inibida completamente, ela é regulada por diversos fatores, como a concentração de enzimas disponíveis para realizar suas atividades. Sendo assim se os níveis de enzimas necessárias para realizar as atividades catalíticas da via glicolítica estiverem baixos, essa via vai trabalhar de maneira mais lenta (mas nunca desligada por completo), em contrapartida, se os níveis destas mesmas estiverem altos, a via glicolítica estará trabalhando bastante e de maneira bem rápida, visto que haverá enzimas para catalisar de maneira eficiente várias reações.5 – 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. (1,5) 
 
Das dez enzimas da via glicolítica, as 3 consideradas enzimas-chaves são: hexoquinase (glicoquinase no fígado), fosfofrutoquinase -1 (PFK1) e piruvato-quinase, que catalisam a 1ª, 3ª e 10ª reação.
· A hexoquinase, que catalisa a reação 1, ela Oxida a glicose em glicose-6-fosfato para que ela não saia da célula e siga uma linha linear em direção a sua degradação da via glicolítica, uma vez que GLUT4 não é capaz de transportar glicose-6P.
· A fosfofrutoquinase 1 (PFK1), da reação 3 Converte frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bifosfato, sua importância se deve ao fato de esta enzima ser alostérica e induzível ao mesmo tempo, sendo considerada a enzima mais importante deste via;
· A enzima piruvato quinase, como todas as outras ela também catalisa uma reação de fosforilação, dessa vez converte o fosfoenolpiruvato em piruvato.
6 Quais reações da via glicolítica podem ser consideradas endergônicas e quais são exergônicas? Por quê? (1,0) 
As reações endergônicas (precisam de energia para acontecer) e na via glicolítica são as reações 2, 4, 5, 6, 8 e 9; 
As reações exergônicas (liberam grande quantidade de energia ao serem formadas) são as reações 1, 3, 7 e 10.
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. (1,0)
Sabemos que a bactéria E. coli, é facultativa, ou seja, vive em condições aeróbicas quanto em condições anaeróbicas. Em condições aeróbicas utiliza o O2 e faz a respiração celular conseguindo obter maior quantidade de energia, já que a respiração celular resulta em aproximadamente em 32 ATPs;
E em condições anaeróbias, ausência de O2, ela faz a fermentação anaeróbica, resulta em 2 ATPs, logo, na ausência de oxigênio, consome muito mais glicose do que quando cresce na presença de oxigênio
8 Explique a reação catalisada pela piruvato desidrogenase e sua importância para organismos anaeróbicos.
A piruvato desidrogenase é uma enzima que catalisa a reação de transformação no piruvato, produto final de glicólise, em Acetil-CoA, produto inicial do ciclo do ácido cítrico, e toda esta reação ocorre na matriz mitocondrial.
Bactérias em estado de anaerobiose possuem o PDH ativado, pois necessitam dos intermediários que serão produzidos no Ciclo do Ácido Cítrico, este ciclo só pode acontecer se o PDH fornecer Acetil-CoA para ele, sendo assim estas bactérias anaeróbicas depende de alguns produtos deste processo aeróbico para manter seu metabolismo.
9 Sobre o ciclo do ácido cítrico responda:
A) Quais são os produtos formados? Nessa etapa se utiliza O2?
 Os produtos formados no ciclo do ácido cítrico são 3 moléculas de NADH.H+, 1 molécula de FADH2, para cada molécula de acetil-CoA e para cada volta do ciclo.
 Mesmo acontecendo em uma via aeróbica, o ciclo do ácido cítrico não utiliza O2, uma vez que precisa manter a continuidade na produção de ATP, sendo assim o metabolismo sem O2 fará fermentação e com isso manterá oxidados esses transportadores para via glicolítica permanecerem ativos diminuindo a produção de ATP ( 2 por molécula de glicose) para manutenção da vida.
b) O CAC é considerado uma via anfibólica. O que isso significa? E qual a importância disso para o metabolismo celular?
O CAC é considerado uma via anfibólica porque ela age tanto como uma via catabólica quanto uma via anabólica durante suas reações, esse processo é importante, pois ele é capaz de oxidar (degradar) moléculas liberando energia e sintetizando outras que podem ser utilizadas em outras vias como reagente.
A sua importância está no fornecimento de esqueletos de carbono para a gliconeogênese e outras vias biossintéticas.
c) Esta via é regulada? Se sim, quais são os pontos de regulação? Se não, explique por que.
Sim, o CAC é regulado com o objetivo de evitar uma síntese desnecessária de produtos, isso ocorre por meio de disponibilidade de substratos que são utilizados por esta via, pela inibição quando há muito produto da mesma disponível na célula e inibição alostérica das enzimas que trabalham na via. As reações que regulam a via são catalisadas pelas enzimas citrato-sintase, isocitrato-desidrogenase e αcetoglutarato-desidrogenase que possuem um ΔG altamente negativo, a malato desidrogenase (ΔG muito positivo) e a piruvato-desidrogenase.