AD2 - Bioquímica II - 2020 1

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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
Aluna: Drielle Rocha Leite
Matrícula: 17212020026
AD2 - Bioquímica II – CEDERJ – 2020-01
1- Sobre o metabolismo de aminoácidos, responda:
a) Como é a estrutura de um aminoácido?
A estrutura de um aminoácido consiste em um grupamento amina (NH₂) e um grupamento carboxila (COOH) ligados a um mesmo átomo de carbono (C) que está ligado a um átomo de hidrogênio (H⁺) e a um radical (R) que varia de um aminoácido para outro.
b) Qual porção da molécula precisa ser removida do aminoácido com segurança e por quê?
A parte nitrogenada dos aminoácidos, em forma de amônia, o qual essa parte deve ser transportada para o fígado para excreção ou reutilização. A partir dai, pode resultar na liberação de amônia que é muito tóxica para os tecidos animais.
c) O que é transaminação? Represente a reação de formação de glutamato e aspartato, incluindo sua enzima.
A transaminação tem como função transferir os grupamentos amino de vários aminoácidos para outros, que funcionarão como carreadores. É a reação mais comum entre os aminoácidos, somente dois não participam, a lisina e a treonina. Além disso, o nitrogênio é carreado para o fígado mantido como grupamento (não-tóxico). 
d) O que é desaminação? Que produtos ela gera? Qual a enzima está envolvida?
A desaminação é o processo onde o aminoácido libera seu grupamento amina na forma de amônia, se transformando em um cetoácido. Esse processo ocorre na mitocôndria hepática, onde a amônia produzida será utilizada sem causar danos ao organismo. Esta reação é catalisada pelas enzimas denominadas desaminases ou desidrogenases, que possuem como coenzimas o NADP. A reação de desaminação oxidativa do glutamato gera ɑ-cetoglutarato e amônia. 
e) Qual a função da glutamina sintetase? Qual a importância do produto que ela gera?
A função da enzima glutamina sintetase é reduzir a concetração da amônia livre. Ela introduz um grupamento NH3 no aminoácido glutamato para sintetizar a glutamina.
A importância da glutamina se dá pelo fato dela transportar a amônia que será eliminada e de poder ser usada como fonte de amônia para as reações biossintéticas.
2 - A uréia é a molécula através do qual o nitrogênio é excretado de alguns seres vivos. Seu carbono é proveniente do CO2 enquanto que o primeiro grupo amino é proveniente da transaminação do aspartato e o segundo é proveniente da desaminação do glutamato. Descreva o processo de formação da uréia e onde ocorre (órgão e local da célula), indicando qual (is) molécula(s) é (são) regenerada(s). Não é necessário colocar fórmulas.
A formação da ureia é um processo cíclico, e é dividida em cinco reações. Ocorre em maior parte nas células hepáticas, no fígado, mas também ocorre, em menor escala, nos rins.
A primeira reação é a síntese do carbamoil-fosfato, começando com a condensação do CO₂, com a amônia e dois ATPs, um ativa o bicabornato e o outro doa o grupo fosfato para formar o carbamoil-fosfato. É uma reação dividida em etapas: na primeira etapa acontece a reação do bicabornato com o ATP, formando o carbonil-fosfato e o ADP; na segunda etapa ocorre o deslocamento do ADP pela amônia para formar o ortofosfato e o carbamato; logo em seguida, ocorre a fosforilação do carbamato pelo segundo ATP para formar o carbamoil-fosfato. Essa reação é catalisada pela enzima carbamoil-fosfato sintase I e ocorre na matriz mitocondrial.
A segunda reação é a síntese da citrulina. Nela ocorre a transferência do grupo carbamoil-fosfato para a ornitina, formando a citrulina, que é catalisada pela enzima L-ornitina transcarbamoilase. Esta reação ocorre na matriz mitocondrial e libera fosfato inorgânico (Pi).
A terceira reação é uma reação de condensação, que ocorre no citosol, onde a enzima catalisadora, argino-succinato sintase, demanda a hidrólise de ATP, que resulta na formação de AMP e PPi. Ela liga o aspartato à citrulina fornecendo o segundo nitrogênio, o deslocamento do AMP pelo aspartato formando o argino-succinato.
A quarta reação se dá pela clivagem do argino-succinato que mantém o nitrogênio na arginina e libera o aspartato na forma de fumarato, catalisada pela enzima argino-succinase. Essa reação ocorre no citosol. 
A adição de água ao fumarato, juntamente com a oxidação do malato forma, respectivamente, L-malato e oxaloacetato, catalisadas pelas enzimas fumarase e malato desidrogenase. Consequentemente, a transaminação do oxaloacetato através do glutamato forma novamente o aspartato. 
A quinta reação também ocorre no citosol e é caracterizada pela clivagem hidrolítica da arginina, catalisada pela enzima arginase hepática, que libera a ureia. Também ocorre a regeneração da ornitina, que volta a participar das etapas da formação da ureia, penetrando na mitocôndria hepática.
3 - Um adulto normal, com uma dieta desprovida de proteínas, elimina uréia? Justifique sua resposta.
Sim, pois a eliminação da ureia ocorre através da degradação de proteínas endógenas. Mesmo indivíduos que têm uma dieta desprovida de proteínas, as sintetizam, pois eles produzem diversos aminoácidos a partir de outros compostos, e os usam para formar as proteínas. 
4 - Durante a beta-oxidação, os ácidos graxos são convertidos através de 4 reações: oxidação mediada pelo FAD, hidratação, oxidação mediada pelo NAD e tiólise. Considerando um ácido graxo de 11 carbonos, indique:
a) Quais e quantos são os produtos dessa oxidação?
4 acetil-CoA; 4 FADH₂; 4 NADH⁺; 1 propionil-CoA
b) Qual o destino desses produtos?
Acetil-CoA - vai para o Ciclo de Krebs. Depois de pronta, ela doa seu grupo acetil para o oxaloacetato (4C), formando o citrato (6C). Portanto, para a acetil-CoA entrar no Ciclo de Krebs e formar citrato, é preciso que haja muito oxaloacetato disponível. A acetil-CoA produzida no fígado não vai para o ciclo de Krebs, porque ele usa oxaloacetato para produzir glicose quando o organismo está em jejum. Então, o acetil-CoA é transformado em corpos cetônicos.
FADH₂ e NADH⁺ - vai para a cadeia transportadora de elétrons para formar ATP. Nos vegetais o FADH₂ passa os elétrons diretamente para o O₂ produz peróxido de hidrogênio, este é transformado em H₂O + O₂ pela catalase. O NADH⁺ é exportado para o citosol para a reoxidação. 
Propionil-CoA - ele é convertido em succinil-CoA, que se transforma em oxaloacetato. Como o succinil-CoA é um intermediário do Ciclo de Krebs, temos um aumento da concetração dos intermédios do ciclo e, consequentemente, do oxaloacetato.
c) Em uma dieta pobre em carboidratos, explique por que o ácido graxo de cadeia ímpar seria uma melhor opção de consumo do que o ácido graxo de cadeia par.
Pois os ácidos graxos de cadeia ímpar levam à produção de propionil-coA, que pode ser convertido em succinil-CoA, um componente do ciclo de Krebs que serviria para restabelecer o ciclo de Krebs, que foi inibido pela dieta pobre em nutrientes, e precursores de quatro carbonos para a gliconeogênese. 
5 - Sobre a síntese de ácidos graxos, explique de que maneira o citrato é capaz de regular essa via metabólica.
O citrato regula a enzima acetil-CoA carboxilase e, como é ela que produz o malonil-CoA, que é o principal substrato da síntese de palmitato, acaba regulando toda a síntese. A acetil-CoA é formada por monômeros isolados, portanto, quando o citrato chega ao citoplasma e uma pequena parte dele ocupa o sítio de ligação presente na acetil-CoA, o citrato a muda conformacionalmente resultando na sua polimerização e, consequentemente, na sua ativação. 
6 - Por que um paciente diabético, dependente de insulina e que não está com a glicemia controlada, produz excesso de corpos cetônicos? Qual seria a consequência metabólica para tal paciente, se a produção de corpos cetônicos excedesse a capacidade do corpo em oxidá-los?
Os corpos cetônicos são compostos orgânicos que atuam como uma energia alternativa quando não há disposição de glicose, e ocorre quando, no caso de um paciente diabético, há a falta de insulinaem circulação no organismo. Isso acontece pois, quando o paciente apresenta déficit de insulina, há o aumento da presença de hormônios, como o glucagon, cortisol, etc. Que vão aumentar a produção de glicose no fígado, utilizando gorduras e dando vez aos corpos cetônicos.
A presença de corpos cetônicos podem gerar um estado denominado de cetoacidose diabética (DKA), acarretando risco de morbilidade e mortalidade. 
7- A glicose que entra na célula através da alimentação é convertida em glicose-6-fosfato, através da hexoquinase, primeira reação da via glicolítica. Essa glicose-6P pode ser utilizada em várias vias metabólicas, dependendo da necessidade da célula. Imagine uma condição em que a célula vai sintetizar ácidos graxos, porque a demanda energética é alta. Nessa situação de biossíntese, além de acetil-CoA, que outra(s) molécula(s) a célula vai mais precisar e como ela vai obtê-la(s) (explique o processo)? 
A glicose tem papel central na síntese dos ácidos graxos. Ela fornece NADPH através do ciclo das pentoses-fosfato, fornece acetil-CoA e ainda permite seu transporte para o local da síntese de ácido graxo (citosol) através do citrato.
O malonil-CoA é formado pela carboxilação do acetil-CoA em uma reação dependente de ATP, catalisada pela enzima acetil-CoA carboxilase. O malonil-CoA é o substrato utilizado pelo complexo ácido graxo sintase para iniciar cada ciclo da síntese de lipídio. Esta molécula é fundamental, pois sua condensação ao acetoacetil-PCA é seguida de uma descarboxilação e este processo permite que a síntese de ácidos graxos se torne exergônica e, portanto ocorra espontâneamente.
A síntese de ácidos graxos ocorre no fígado, mais precisamente no citosol. Primeiramente, o acetil-CoA é convertido em malonil-CoA a partir da enzima catalisadora acetil-CoA carboxilase. Temos também o complexo AGS, onde o acetil-CoA se liga a um dos seus grupamentos funcionais, a cisteína (o acetil-CoA só participa da primeira reação do complexo AGS), e o malonil-CoA se liga ao outro grupamento, a fosfopantoteína. Tanto o acetil-CoA, quanto o malonil-CoA, antes de se ligarem no complexo AGS, perdem suas coenzimas A, ligando-se como acetato e malonato, na cisteína e fosfopantoteína, respectivamente. 
Após serem carregados com os grupos, são iniciadas as reações com as seguintes etapas: condensação, onde ocorre a formação de acetoacetil-PCA a partir do malonil e acetil; redução dependente de NADPH, ocorre a redução do acetoacetil-PCA a partir do NADPH, onde o mesmo doa seus H para ele se transformando em NADP⁺, formando o hidroxibutiril-PCA; desidratação, eliminação de H₂O do hidroxibutiril-PCA e produção do butenenoil-PCA; e a segunda redução dependente de NADPH, ocorre a redução do butenenoil-PCA a partir do NADPH, formando butiril-PCA. Gerando quatro átomos de carbono saturados. 
Assim, o ciclo segue, tendo sua cadeia aumentada em dois átomos de carbono. O butiril-PCA é transferido para a cisteína, deixando a fosfopantoteína livre para a nova molécula de malonato. O ciclo se repete até que seja alcançado o produto de 16 átomos de carbono.
8- Qual a função da enzima glicose-6-fosfato-desidrogenase? Explique por que na deficiência dessa enzima pode ocorrer anemia hemolítica.
A enzima glicose-6P desidrogenase tem a função de converter a glicose-6P em 6-fosfoglucono-δ-lactona na primeira reação do ramo oxidativo da via das pentoses-fosfato. Essa enzima também tem a função de regular a via das pentoses-fosfato e, consequentemente, a taxa de redução de NADP⁺ a NADPH.
As hemácias apresentam altos níveis de glutationa, um antioxidante. A síntese desse antioxidante depende de NADPH, proveniente da via das pentoses-fosfato. Quando um paciente apresenta uma deficiência na enzima glicose-6P desidrogenase, o uso de certas drogas, como antipiréticos e antibióticos de sulfa, por exemplo, atacam a membrana das hemácias, que dependem da glutationa reduzida e, consequentemente, do NADPH produzido na via das pentoses-fosfato, que é regulada pela enzima que está deficiente. Com isso, as hemácias desses indivíduos não são capazes de se protegerem da hemólise causada pelas drogas utilizadas.
Referências Bibliográficas
1. Bioquímica II. V. 2 / Andrea Thompson da Poian... [et al]. – 3. ed. – Rio de Janeiro : Fundação CECIERJ, 2014
2. Princípios de bioquímica de Lehninger [recurso eletrônico] / David L. Nelson, Michael M. Cox ; [tradução: Ana Beatriz Gorini da Veiga... et al.] ; revisão técnica: Carlos Termignoni ... [et al.]. – 6. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Artmed, 2014.