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AD1 - Bioquímica II - 2020 1

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Fundação CECIERJ – Vice Presidência de Educação Superior a Distância
Curso de Licenciatura em Ciências Biológicas 
1a. Avaliação a Distância
Disciplina: Bioquímica II – 2020.1
Aluna: Drielle Rocha Leite
Matrícula: 17212020026
Polo: Nova Friburgo
1. As células são sistemas isotérmicos, funcionam essencialmente em temperaturas constantes (e também em pressão constante). O fluxo de calor não é uma fonte de energia para as células, já que o calor é capaz de realizar trabalho somente quando passa por uma região ou por um objeto com temperatura inferior. Sendo assim, responda as questões seguir: (2,5) 
 
a) Cite e explique o tipo de energia utilizado pelas células. (0,5) 
O tipo de energia utilizado pelas células é a Energia Livre de Gibbs (G), capaz de realizar trabalho em reações químicas a temperatura e pressão constantes. Ela diz a direção da reação e a quantidade de trabalho que pode ser realizado.
b) Que fórmula podemos usar para calcular esse tipo de energia? Explique com que finalidade ela pode ser usada? (0,5) 
Podemos usar a fórmula para calcular esse tipo de energia, onde ∆G é a variação da Energia livre de Gibbs, ∆H é a energia total e T∆S é a energia inaproveitável.
Tal fórmula é utilizada na representação da Segunda Lei da Termodinâmica, a qual estabelece condições para que as transformações termodinâmicas possam ocorrer espontaneamente.
c) Qual a diferença entre reação espontânea e não espontânea? (0,5) 
Uma reação espontânea é uma reação exergônica, ou seja, uma reação que libera energia (∆G negativo), já uma reação não espontânea se trata de uma reação endergônica, que necessita de energia (∆G positivo).
d) Defina reação acoplada. Qual a importância deste tipo de reação para o metabolismo celular? Dê um exemplo (demonstre as reações químicas e os cálculos utilizados). (1,0) 
Uma reação acoplada é a “soma” de uma reação exergônica com uma endergônica, utilizada para permitir que a reação desfavorável (endergônica) aconteça. Tal acoplamento requer gasto de energia, para que outras etapas que forneçam energia cubram esse gasto inicial e liberem energia para outras funções metabólicas.
Esse tipo de reação é de extrema importância, pois é utilizado, por exemplo, para a transmissão de impulsos nervosos, transporte de materiais através de membranas, contração musculas e inúmeras reações.
 ∆G0 = + 10 kJ/mol (reação 1)
 ∆G0 = – 30kJ/mol (reação 2) 
A reação 1 é uma reação endergônica (∆G positivo), já a reação 2 é exergônica (∆G negativo). Para que haja o acoplamento de duas reações, deve-se apenas somar as equações. Desta forma:
∆G0 = (+ 10 kJ/mol ) + (-30 kJ/mol) 
∆G0 = – 20 kJ/mol 
2. Sobre a via glicolítica, responda: (2,5) 
a) Qual a importância desta via para metabolismo celular? (0,5) 
A função da via glicolítica é, especialmente, sintetizar ATP. É uma das vias utilizadas para a obtenção de energia pelos organismos. Ela atua na respiração celular e é a primeira das três etapas deste processo. É também a principal via dos processos de fermentação. Na glicólise, a glicose é oxidada e, durante esse processo, a célula é capaz de utilizar a energia que foi liberada para sintetizar moléculas de ATP (duas moléculas). A via glicolítica é a principal via metabólica central.
b) Quais são os pontos de regulação desta via? Demonstre esquematicamente as reações e suas enzimas. (0,5) 
Os pontos de regulação da via glicolítica são a hexoquinase, a fosfofrutoquinase 1 (PFK1) e a piruvato quinase.
Hexoquinase: sua atividade é regulada negativamente pelo seu produto, a
glicose-6P, que em altas concentrações inibe a atividade enzimática.
PFK1: é a enzima mais regulada, e o mais importante sítio de regulação da via glicolítica. Ela é regulada pela carga energética da célula em concentrações altas de ATP, ocorre a ligação do ATP ao sítio ativo e ao sítio regulador, provocando uma mudança na conformação da enzima e diminuindo a afinidade pelo substrato, ocorrendo a redução da atividade enzimática, pelo citrato, a seu aumento ocorre quando a carga energética celular está alta. Logo, quando a carga energética está alta, há alta concentração de citrato, ocorrendo a redução da atividade enzimática pela frutose-2,6-bifosfato, envolvendo hormônios adrenalina e glucagon, a frutose-2,6-bifosfato é um ativador da fosfofrutoquinase (PFK1), a enzima diminui o km e aumenta a afinidade com o substrato, a frutose-6P.
Piruvato quinase: O ATP exerce inibição alostérica sobre a piruvato quinase, reduzindo assim a velocidade da glicólise quando a carga energética for alta. Além do ATP, a alanina também inibe alostericamente a piruvato quinase. A enzima é ativada por um dos intermediários da via, a frutose-1,6-bifosfato. Além disso, ela ainda pode ser regulada pela fosforilação, que a inibe, e quando desfosforilada, ela aumenta sua atividade.
c) Explique como o balanço de ATP/ADP pode influenciar nessas regulações? (0,5) 
O balanço de ATP/ADP controla as vias metabólicas, impedindo o ciclo fútil, onde a mesma molécula é sintetizada e simultaneamente degradada. As vias antagônicas têm suas velocidades reguladas para atender a demandas específicas.
Se o balanço de ATP/ADP for positivo (estado fisiológico energeticamente favorável), a glicólise será inibida. Ou seja, em altas concentrações de ATP, as vias metabólicas de síntese de ATP serão inibidas, se as concentrações de ATP forem baixas (altas concentrações de ADP), essas vias serão ativadas.
d) Qual é o produto final da glicólise? Cite e explique quais são as rotas catabólicas onde este produto pode ser metabolizado? (1,0) 
O conjunto das dez reações catalisadas na via glicolítica resulta na formação de duas moléculas de piruvato, com saldo de duas moléculas de ATP e duas moléculas de NADH.H⁺.
As rotas catabólicas que esse produto pode seguir vai depender se o organismo ou célula segue uma via anaeróbica ou aeróbica. A via anaeróbica, ou seja, ausência de oxigênio ou incapacidade de utilizá-lo, chama-se fermentação, podendo ser láctica ou alcóolica. Já a via aeróbica (presença de oxigênio e capacidade de utilizá-lo) é chamada de respiração celular.
Fermentação láctica: é o processo de obtenção de energia que ocorre em algumas bactérias anaeróbias e também em algumas céluals do nosso corpo, como as hemácias. Na fermentação láctica, o piruvato (3C) será convertido em lactato (3C), o NADH que foi reduzido pela enzima gliceraldeído-3P desidrogenase volta a ser oxidado pela enzima lactato desidrogenase, permitindo a continuidade da via, disponibilizando NAD⁺ e impedindo a paralização da via. Os produtos dessa reação são duas moléculas de NAD⁺, duas de lactato e duas de ATP
Fermentação alcóolica: é o processo de obtenção de energia presente nas leveduras, seres unicelulares e eucariontes. Na fermentação alcóolica, o piruvato é convertido em acetaldeído pela enzima descarboxilase e posteriormente em etanol, pela enzima alcóol desidrogenase. Os produtos dessa reação são duas moléculas de etanol, duas de ATP e duas de CO₂ para cada molécula de glicose quebrada, já que a molécula de piruvato (3C) perde um carbono, através da enzima piruvato descarboxilase, para formar uma molécula de etanol (2C). O carbono perdido sai na forma de CO₂. Os produtos dessa reação são duas moléculas de etanol e duas moléculas de CO₂.
Respiração celular: Ela começa quando a glicose é degradada na via glicolítica formando o piruvato, que entra na mitocôndria através da translocase. O piruvato é utilizado pelo PDH (piruvato desidrogenase) que é responsável por catalisar a reação de conversãodo piruvato em Acetil-CoA.O PDH catalisa a reação, que é a ponte entre a glicólise e o ciclo do ácido cítrico. Os produtos da reação são Acetil-CoA, NADH.H⁺ e CO₂. 
3. O metabolismo consiste em um conjunto de reações químicas altamente integradas e reguladas. Dessa forma responda as questões a seguir: (1,0) 
a) Descreva brevemente os principais mecanismos de regulação metabólica. (0,5)
Controle dos níveis das enzimas: A concentração das enzimas intracelulares