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Biologia Celular
·  Aminoácidos, Estrutura e Função de Proteínas
1) Um pesquisador que trabalhava com engenharia genética tentava construir um peptídeo transmembrana que deveria possuir um sítio de ligação para uma substância negativa na parte que faceava o exterior da célula e um sítio de ligação para uma substância positiva na parte citoplasmática.
a) Quais as características estruturais que este peptídeo deve apresentar para corresponder a estas características?
R: Sua parte facetade exterior deve possuir aminoácidos positivos e sua parte de dentro da membrana deve ser negativa devido a regra dos opostos se atraem.
b) Usando a tabela de aminoácidos e o esquema abaixo, sugira uma sequência primária (de aproximadamente 20 aminoácidos) para este peptídeo. Use as abreviações de 3 letras que aparecem ao lado dos nomes dos aminoácidos na tabela. Identifiquem na sua sequência os domínios relacionados às características que foram destacadas acima.
	TIPOS DE AMINOÁCIDOS
	Carga Positiva
	Carga Negativa
	Neutro
	Polar não Carregado
	Arginina (Arg)
	Aspartato (Asp)
	Alanina (Ala)
	Asparagina (Agn)
	Histidina (His)
	Glutamato (Glu)
	Isoleucina (Iso)
	Cisteína (Cis)
	Lisina (Lis)
	
	Leucina (Leu)
	Glutamina (Gln)
	
	
	Metionina (Met)
	Glicina (Gli)
	
	
	Fenilalanina (Phe)
	Serina (Ser)
	
	
	Prolina (Pro)
	Treonina (Thr)
	
	
	Triptofano (Trp)
	Tirosina (Tyr)
	
	
	Valina (Val)
	
Resposta: (Arg) (His) (Lis) (Arg) (His) (Arg) (Agn) (Ala) (Iso) (Leu) (Met) (Phe) (Pro) (Trp) (Asp) (Glu) (Asp)  (Glu) (Asp) (Glu). Os seis primeiros são positivos, o sétimo é polar não carregado, do oitavo até o décimo quarto é neutro, e os últimos seis são negativos.
2) Um estudante de iniciação científica do curso de Enfermagem tentava clonar um gen anticancerígeno, mas durante as tentativas acabou produzindo uma mutação de um dos aminoácidos de uma enzima da via glicolítica. Pergunta-se: A atividade da enzima vai sofrer alteração? (Justifique, dizendo o porquê da sua resposta).
Resposta: Não necessariamente.  Se a mutação for sutil não há mudança na função do aminoácido, entretanto, se a mutação for drastica irá ocorrer um  novo enovelamento  e a proteína vai mudar a função.
 
3) A calcitocina é um peptídio que desempenha um importante papel no metabolismo mineral e esquelético; interfere na ação do paratormônio na manutenção da massa esquelética, atuando tanto sobre o osso como na homeostase cálcica. Ao que tudo indica, essa atividade pode ter um mecanismo de ação central, pois foram encontrados sítios de ligação específicos para a calcitocina em algumas áreas do sistema nervoso central. Devido a sua atividade a calcitocina tem sido largamente utilizada no tratamento de osteoporose, doença de Paget e osteólise maligna.
As estruturas de todas as calcitocinas apresentam 32 aminoácidos em cadeia simples, sendo que a sequência difere de espécie para espécie. Para que tal substância pudesse ser usada em larga escala como medicamento, a um preço razoável, este peptídio foi sequenciado e produzido sinteticamente através de técnicas de biologia molecular.
Calcitocina sintética de várias espécies animais, inclusive a de vários mamíferos e a humana, foram testadas a fim de determinar qual seria a mais apropriada para ser produzida em larga escala. Os testes indicaram que a calcitocina sintética de salmão apresentava maior afinidade de ligação aos sítios receptores de humanos. Diante destes dados e dos seus conhecimentos discuta:
a - Uma explicação para o fato de a calcitocina de salmão possuir maior afinidade de ligação pelos receptores humanos do que a própria calcitocina humana.
b - Fisiologicamente falando não seria melhor se nossa calcitocina tivesse a estrutura primária da calcitocina do salmão?
Resposta: A- Sua afinidade se deve ao sítio ativo e a estrutura tridimensional da calcitonina de salmão
B- Calcitonina de salmão tem uma potência maior por miligrama de proteína que a calcitonina humana e, também, uma ação mais duradoura. Entretanto, a calcitonina humana é melhor fisiologicamente pois tem a capacidade de desassociar  sua ligação possibilitando um equilíbrio no organismo.
· Enzimas
1) A anidrase carbônica é fortemente inibida pela droga acetozolamida, a mesma que é empregada para aumentar a secreção de urina. Neste e em outros processos secretórios, a anidrase carbônica desempenha um importante papel, já que ela participa da regulação do tampão bicarbonato e do pH de muitos fluidos corporais. O gráfico mostra a variação da velocidade da reação desta enzima em função da concentração de substrato. Quando o experimento é repetido na presença de acetazolamida obtém-se a curva inferior. Determine a natureza da interação da acetozolamida com a enzima.
Resposta:  Inibição não competitiva,  porque a velocidade mudou mas o km continua o mesmo. 
2) Uma estudante de odontologia testava no laboratório a eficiência de diversas enzimas na degradação da glicose. Uma dessas enzimas é a Hexoquinase e a outra é a Glicoquinase que catalisam a fosforilação da glicose transformando-a em glicose 6-fosfato. Para melhor avaliar os parâmetros cinéticos desta enzima a estudante construiu um gráfico de Velocidade Inicial (Vo) X Concentração de Glicose em mM, e obteve os dados apresentados na tabela abaixo.
	ENZIMA
	Km (mM)
	Vmax (μM de glicose 6-fosfato produzida) 
	Hexoquinase
	10
	200
	Glicoquinase
	6
	200
Pergunta-se: A partir da análise dos resultados obtidos, o que se pode dizer sobre a afinidade essas duas enzimas por seus substratos e sobre a velocidade máxima da reação catalizada?
Resposta:  A hexoquinase possui menor afinidade por possuir maior Km, já a glicoquinase é seu oposto, possui maior afinidade por possuir um menor Km. E a velocidade máxima da reação não muda, sendo assim, a inibição é competitiva. 
3) Uma enzima alostérica (modulada por ATP e ADP) foi isolada e analisada quanto à sua capacidade regulatória. O gráfico que mostra a resposta desta enzima à adição dos moduladores ATP e ADP está representado abaixo. Com base nesses resultados, indique os efeitos dos moduladores (estimulante ou inibidor), justificando sua resposta.
Resposta: ADP é um modulador estimulador porque acelera a reação, formando produto mais rapidamente. ATP modulador inibidor, diminui a velocidade de reação. No geral, os 2 formam produtos, um mais rápido e outro mais devagar.
· Membrana celular
1) A fluidez da membrana plasmática é regulada pelo tamanho e grau de saturação das cadeias de ácidos graxos e, e, células animais pelo colesterol. Ácidos graxos de cadeia curta ou que apresentam ligações duplas tem ponto de congelamento baixo. O colesterol, por sua vez, interfere na fluidez, impedindo interações entre cadeias hidrocarbonadas dos fosfolipídios e o contribui para a estabilidade mecânica da membrana.
Pede-se:
a) os ácidos graxos fazem parte de quais componentes da membrana?
Cauda do fosfolipídio 
b) quais as características estruturais do colesterol que lhe permitem desempenhar as funções acima?
O que permite o colesterol as funções supracitadas é apresentar um esqueleto carbônico formado por quatro anéis fusionados.
c) prediga o papel do colesterol na fluidez da membrana de células eucarióticas que se encontram em temperaturas elevadas e em baixas temperaturas
Em temperaturas baixas, o colesterol aumenta sua fluidez evitando que os fosfolipídios fiquem firmemente juntos, enquanto em altas temperaturas, ele reduz a fluidez
d) como as bactérias, que não possuem colesterol, adaptam suas membranas a variações de temperatura ?
Elas utilizam os ácidos graxos ressintetizando fosfolipídeos de caudas longas e saturados em altas temperaturas, e ressintetizam fosfolipídeos de caudas curtas e insaturados em baixa temperatura.
2) Dois estudantes de enfermagem foram encarregados por um professor de realizar um experimento de determinação do conteúdo de ácidos graxos saturados e insaturados presentes na membrana plasmática de uma bactéria patogênica, a Pseudomonas aeruginosa. Ambos cultivaram a bactéria nas mesmas condições (meio de cultura,tempo de cultivo e etc) com exceção de um parâmetro, a temperatura. Um dos estudantes deixou o frasco de cultura à temperatura ambiente (25°C) e o outro colocou o frasco numa estufa à 37°C. Quando foram comparar os resultados ficaram surpresos ao observar que o valor obtido por cada um deles foi diferente (tabela abaixo).
Relação ác. graxos saturados/insaturados
     Estudante X		   	     2.9
 Estudante Y                                1.8
Pergunta-se:
A) O resultado do experimento está certo ou os valores teriam que ser iguais? Por quê?
 Os valores não deveriam estar iguais porque a bactéria está em diferentes temperaturas, provocando mecanismos diferentes na bactéria.
B) Correlacione cada estudante (X ou Y) com a temperatura de cultivo utilizada no experimento por ele realizado. Explique a lógica utilizada.
O estudante X possui a temperatura 37° C porque possui mais ácidos graxos de caudas longas e saturados do que insaturados, isso dá pra perceber pelo mecanismos de ressintetização da bactéria. Já o estudante Y possui temperatura de 25°C que é vista como temperatura ambiente, o que faz com que a bactéria produza menos ácidos graxos do que o estudante X.
C) Se o mesmo experimento fosse realizado com uma cultura de hepatócitos
(células do fígado) ou de células fúngicas, os resultados seriam os mesmos? Por quê?
Não, seria diferente. Isso se deve ao fato das células do fígado utilizarem o colesterol e os fungos utilizarem ergosterol, e ambos são esteróides que servem para contribuir com a permeabilidade seletiva da membrana, atuando como barreiras.
· Transporte
1) Observando a figura abaixo, descreva detalhadamente o funcionamento da enzima Na+K+ATPase.
  A bomba de sódio e potássio é transporte ativo acoplado e antiporte. isso se dá porque ocorre o gasto de energia e o sódio e o potássio estão contra o gradiente de concentração, possui mais de uma molécula no transportador e as moléculas estão indo para sentidos opostos.  Seu primeiro processo ocorre no meio intracelular, e há a entrada de Na+ para o começo da bomba de sódio e potássio, ocorre a hidrólise do ATP, e ele  se transforma em ADP (por ter perdido um fosfato). Esse fosfato será essencial para o começo da bomba já que ele irá se liga e será capaz de  mudar assim a conformação da célula, fazendo com que esta abra para o meio extracelular. Quando ele se abrir irá liberar o NA+  e o fosfato no citoplasma da célula e dará espaço para o potássio entrar em meio intracelular. Esse processo continua em um ciclo sem que ocorra intervalo, no qual sempre haverá a repetição dos acontecimentos supracitados para que ocorra o ótimo funcionamento da bomba de sódio e potássio.
2) Observando abaixo, identificar e caracterizar os seguintes tipos de transporte na célula intestinal:
A) ativo primário (antiporte) →Na membrana apical do intestino ocorre o transporte ativo primário vai contra o gradiente de concentração, ocorre o gasto de energia e  dependente de moeda energética ATP, como o caso da bomba de sódio e potássio. E é  antiporte porque os ions vão para sentido opostos.
B) ativo secundário(co-transporte) → não necessariamente depende de moeda energética, na maioria das vezes o íon utilizado é o sódio, a entrada desse íon permite a entrada de um outros íons ou outras moléculas como no caso da glicose. Co-transporte os íons ligam-se no transportador e vão para o mesmo sentido.
C) passivo(uniporte) → A molecula de glicose sai de forma passiva porque  vai a favor do gradiente de concentração e sem gasto de energia e pode ter auxílio proteínas canais ou carregadoras  e é Uniporte pq só leva uma molecula em um único sentido 
· Sinalização celular
1.  Analise a figura abaixo e descreva detalhadamente como ocorre a ativação de cada um dos tipos de sinalização.
R: No caso da proteína G se utiliza um receptor de membrana a qual ativa uma proteína que se divide em 2 subunidades e exercem diferentes atuações. Uma realiza a associação com uma proteína canal iônico a qual permite a entrada de íons gerando efeitos na célula. Já a outra subunidade associa-se a uma enzima que origina uma molécula com o papel de mensageiro secundário sobre uma proteína de fosforilação. Ambos os mecanismos ocorreram rapidamente visto que partiram de alterações em proteínas para afetar a célula. Já quando falamos da kinase o receptor de membrana  é responsável pela tradução de sinal para uma proteína de fosforilação. Esse polipeptídeo atua sobre outro que altera a transcrição do gene celular e sintetiza uma nova proteína desencadeando um processo lento por afetar a expressão gênica da célula.
0. A Acetilcolina (Ach), um importante neurotransmissor, tem ação colinérgica em diferentes tecidos do nosso sistema. Por exemplo, a ligação da Ach nos receptores de células do nodo sinoatrial diminui a frequência cardiaca. Porém, quando a Ach se liga às células das glândulas salivares ela induz um aumento na secreção. Como é possível que uma mesma molécula, ligante de um mesmo receptor, tenha efeitos tão distintos? 
R: Isso é possível pois, apesar de ambos os processos envolverem a mesma molécula e receptor, estes estão associados a células distintas. Com isso, os processos a serem desencadeados também serão diferentes visto que a diferenciação de células transforma toda a situação.
· Citoesqueleto
A nucleação dos filamentos de actina pode ocorrer através da ativação do complexo Arp2/3 pelas proteínas WASp. Segundo o esquema abaixo, descreva o mecanismo de nucleação do complexo Arp2/3 + monômero de actina.
R:O processo de mecanismo de nucleação se realiza para a formação do trímero. Inicialmente encontramos as proteínas Csc42 mas ela não tem o poder de reconhecer a PIP2, por conta disso essa proteína se fosforila e se transforma em PIP3. Agora a Csc42 se liga a PIP3 e forma um complexo, esse complexo agora irá se ligar a proteína de WASp fazendo com que ela sofra uma mudança de conformação( posição) fazendo com que seja exposto o sítio VCA. Dessa forma a Arp2 e a Arp3 mais o monômero de actina se juntam e formam o trímero, dessa forma dando início a proliferação e formação dos filamentos. 
2) Há alguns anos, a toxina produzida pelo Clostridium botulinum vem sendo comercializada com o nome de Botox® e utilizada no tratamento de rugas faciais. A toxina possui a capacidade de inibir a liberação de acetilcolina na fenda sináptica, evitando assim a neuro-transmissão nervosa e consequentemente bloqueando a contração daquele músculo. A figura a seguir representa etapas desse processo.
a. Descreva como ocorreria o processo de contração muscular na ausência do Botox®, e que efeito teria sobre o processo de contração muscular um inibidor de Ca2+ATPase do retículo sarcoplasmático? Explique todo o processo e as proteínas envolvidas.
R:Quando não há Botox não se tem a inibição da bomba de Ca²+ ou o enrijecimento contínuo do músculo. O processo se dá pelo relaxamento do músculo (tropomiosina + troponina + filamentos de actina relaxados) e pela contração do músculo. Essa contração se dá quando o Ca+ vem de forma passiva pelo retículo sarcoplasmático e se liga a troponina fazendo ela se soltar da tropomiosina e dessa forma, o filamento de actina fica exposto abrindo espaço para a miosina se ligar e promover a contração desse filamento, depois volta pela bomba de Ca+ por transporte ativo fazendo o relaxamento do músculo.
b. Qual filamento do citoesqueleto está envolvido no transporte das vesículas contendo acetilcolina até próximo à membrana celular, como este filamento é estabilizado e quem é a proteína motora que atua no evento transportando a vesícula contendo acetilcolina até a membrana plasmática?
R:O filamento é chamado de microtúbulo e eles são estabilizados a partir de proteínas, podendo ser elas a MAP1, MAP2 ou pela TAU. Já a proteína motora que atua é a cinesia pela vesícula estar indo em direção a membrana, ou seja, saindo para o meio exterior da célula