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Estudo dirigido Bioquímica Básica II
1 – Por que dizemos que o fluxo de energia em um sistema é unidirecional? E com relação ao
fluxo de nutrientes?
RESPOSTA – Diz-se que o fluxo é unidirecional, pois segundo a primeira lei da
termodinâmica que trata da conservação de energia e infere que “para qualquer
mudança física ou química, a quantidade total de energia no universo permanece
constante; a energia pode mudar de forma ou pode ser transportada de uma região
para outra, mas não pode ser criada ou destruída”. Muitas reações nominalmente
reversíveis ocorrem, dessa forma, de modo unidirecional. Essa sucessão de reações
metabólicas acopladas e acompanhada por uma mudança geral na energia livre, que
favorece o fluxo unidirecional de metabolitos, análogo ao fluxo de água atraves de
um tubo no qual uma extremidade esta mais baixa do que a outra. As curvas ou
dobras no cano simulam as etapas individuais catalisadas por enzimas com uma
pequena variação negativa ou positiva na energia livre. Contudo, o fluxo de água pelo
cano permanece unidirecional devido à variação total na altura, a qual corresponde à
variação total na energia livre em um percurso que possibilita a espontaneidade das
reações e do fluxo energético.
2 – Como ficam as relações de energia entre as vias catabólicas e as vias anabólicas?
RESPOSTA – As reações do catabolismo são reações que partem de um intermediário de alta
energia para produtos menos energizados, nessas reações ocorrem produção de moléculas
ricas em energia (ATP, NADH, FADH2). As reações do anabolismo partem de um nível baixo
de energia para um nível alto e por isso precisam do investimento de energia que é feito
normalmente com a transferência de fosfatos altamente energizados.
3 – Qual a importância da energia de ativação para estabilidade das espécies moleculares?
RESPOSTA- Numa reação química, podemos dizer que a energia de ativação funciona
como uma espécie de barreira energética, que precisa ser transposta para que a
reação aconteça efetivamente. Dessa forma, a energia de ativação determina a
velocidade com a qual a reação se processa. Quanto menor for a energia de ativação,
menor será a barreira a ser ultrapassada e mais rápida será a reação. Por outro lado,
quando a energia de ativação é muito alta, maior é a barreira energética e mais lenta
será a transformação química. Existem substâncias que, quando aplicadas às reações
químicas, são capazes de criar um caminho alternativo com uma barreira de energia
de ativação menor e, como consequência, acelerar o desenvolvimento da reação.
Essas substâncias são chamadas de catalisadores. Sem ela(energia de ativação), às
reações ocorreriam de maneira desenfreada nos organismos, dando um período de
vida muito curto às moléculas produzidas.
4 – Como se aplica a primeira e segunda lei da termodinâmica aos sistemas biológicos?
RESPOSTAS- A primeira lei da termodinâmica declara que a energia total de um
sistema, inclusive em seus arredores, permanece constante. Isso significa que, dentro
do sistema total, a energia nao é perdida nem adquirida durante qualquer alteração.
No entanto, a energia pode ser transferida de uma parte do sistema para outra ou
ainda ser transformada em outra forma de energia. Nos sistemas vivos, a energia
química pode ser transformada em calor ou em energia elétrica, radiante ou mecânica.
A segunda lei da termodinâmica afirma que a entropia total de um sistema deve
aumentar quando um processo ocorre de forma espontânea. A entropia e a extensão
da desordem ou da aleatoriedade do sistema e se torna máxima quando se aproxima
do equilíbrio. Há a tendência natural à desordem no universo, por ser energeticamente
mais favorável.
5 – Qual a relação entre variação de energia livre e o equilíbrio de uma reação?
RESPOSTA- A composição de um sistema reagente (uma mistura de reagentes e
produtos químicos) tende à variação contínua até que o equilíbrio seja atingido. Nas
concentrações de equilíbrio dos reagentes e dos produtos, as velocidades das reações
direta e inversa são exatamente as mesmas, e não ocorre variação líquida adicional do
sistema. Quando o sistema reagente não está em equilíbrio, a tendência em direção ao
equilíbrio representa uma força motriz cuja intensidade pode ser expressa como a
variação de energia livre para a reação, ∆G.
6 – Como podemos interpretar a variação de energia livre real das reações bioquímicas?
RESPOSTA- A variação da energia livre real, ∆G, é uma função das concentrações dos
reagentes e produtos e da temperatura que prevalece durante a reação, e nenhum
desses parâmetros será necessariamente igual às condições-padrão. ∆G de qualquer
reação que ocorra espontaneamente em direção ao seu equilíbrio é sempre negativo,
torna-se menos negativo ao longo da reação, e é zero no ponto de equilíbrio, indicando
que não pode mais ser realizado trabalho pela reação. A variação de energia livre para
uma reação é independente da via pela qual a reação ocorre; ela depende apenas da
natureza e das concentrações dos reagentes iniciais e produtos finais. Portanto, as
enzimas não podem alterar as constantes de equilíbrio; mas o que elas fazem é
aumentar a velocidade pela qual a reação ocorre no sentido determinado pela
termodinâmica.
7 – O que explica o ATP ser um excelente doador de energia para as reações que dependem
de investimento energético? Por que a glicose, por exemplo, não pode ser um bom doador
de energia já que a energia proveniente para a síntese de ATP vem da glicose.
RESPOSTA- A hidrólise de ATP em ADP e Pi, é muito exergônica: ATP+H2O ADP + Pi
(-30,5 ∆G kJ/mol).A hidrólise da ligação do anidrido do ácido fosfórico (fosfoanidrido)
terminal do ATP separa um dos três fosfatos negativamente carregados, aliviando assim
parte da repulsão eletrostática no ATP; o Pi liberado é estabilizado pela geração de
formas de ressonância que não são possíveis no ATP. Uma característica mais química
do ATP é crucial para sua função no metabolismo: embora em solução aquosa o ATP
seja termodinamicamente instável, sendo, portanto, um bom doador de grupos
fosforil, ele é cineticamente estável. Devido à enorme energia de ativação (200 a 400
kJ/mol) necessária para a clivagem não enzimática de sua ligação fosfoanidrido, o ATP
não é capaz de doar espontaneamente grupos fosforil para a água ou para as centenas
de outras potenciais moléculas aceptoras na célula. A transferência dos grupos fosforil
do ATP ocorre somente quando estão presentes enzimas específicas para reduzir a
energia de ativação. A célula é, portanto, capaz de regular a disponibilidade de energia
transportada pelo ATP por meio da regulação das várias enzimas que atuam sobre ele.
A glicose, uma molécula complexa, armazena energia potencial química graças à sua
estrutura, a forma como os seus átomos estão arranjados. No entanto a glicose é uma
molécula altamente hidrofílica que precisa ser preparada e receber um investimento
energético para então poder doar energia para sintetizar ATP, ou seja, a glicose serve
de arcabouço para gerar energia em reações posteriores.
8 – Pense bioquímica e matematicamente para explicar porque o universo tende à desordem,
sendo esse um processo bastante favorável. Use a equação ΔG=ΔH - TΔS para tornar as
coisas mais fáceis!
RESPOSTA- Sistemas organizados requerem um alto custo energético, e são frutos de
reações em que ocorre investimento de força de trabalho, pois apresentam ΔG>0
(reações não espontâneas), portanto o universo tende a desordem, para fugir dessa
necessidade demasiada de investimento energético, moléculas altamente energéticas
possuem seus átomos altamente organizados (P/Ex. ATP). Em uma visão matemática,
onde o ΔS positivo significa um aumento na entropia, quanto maior o ΔS, menor será o
valor de ΔG, mostrando que são grandezas inversamente proporcionais e, que a reação
será espontânea e exergônica, pois partirá de uma molécula altamente energética e
com grande organização para uma molécula com menor energia e nível de organização.
9 – Quais as fases da glicólise e importânciade cada uma?
RESPOSTA- Na fase inicial preparatória da glicólise (fase de investimento), a glicose é
fosforilada duas vezes por ATP e clivada em duas trioses fosfato. Nesta fase, a célula
gasta duas moléculas de ATP, o cátion Mg2+ é indispensável para as reações, e
processam-se cinco reações bioquímicas. Nenhuma energia é armazenada, pelo
contrário, duas moléculas de ATP são investidas nas reações de fosforilação. Na fase de
geração de ATP (de rendimento), gliceraldeído-3-fosfato (uma triose fosfato) é oxidado
pelo NAD e fosforilada usando fosfato inorgânico. A ponte de fosfato de alta energia
gerada nesta etapa é transferida ao ADP para formar ATP. O fosfato restante é também
rearranjado para formar outra ponte de fosfato de alta energia que é transferida ao
https://pt.wikipedia.org/wiki/ATP
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia
https://pt.wikipedia.org/wiki/ATP
ADP. Como há dois moles de triose fosfato formados, o resultado da fase de geração de
ATP é de quatro ATPs e dois NADH. O resultado é uma produção global de dois moles
de ATP, dois moles de NADH e dois moles de piruvato por mol de glicose.
10 – Explique como ocorre o controle da via glicolítica, citando os pontos onde ocorre o
controle.
RESPOSTA- A via glicolítica tem um papel duplo, que é a degradação da glicose para
gerar ATP e o fornecimento de substratos para reações de síntese de algumas
substâncias. A velocidade de conversão de glicose à piruvato é regulada para atender
essas duas principais necessidades. A glicólise é provavelmente regulada
cuidadosamente em todas as células, de modo que a energia é liberada a partir dos
carboidratos somente na medida em que é necessária. Isto é confirmado pelo efeito do
O2. Na glicólise, as reações catalisadas pela hexocinase, fosfofrutocinase e piruvato
cinase são virtualmente irreversíveis: portanto espera-se que tenha papel regulador
além de catalítico.
HEXOQUINASE
● Regulada negativamente pelo excesso de Glicose 6 fosfato.
PFK-1
● Regulada positivamente por AMP; Frutose 2,6 bisfosfato.
● Regulada negativamente por ATP; H+ e Citrato.
PIRUVATO QUINASE
● Regulada positivamente por Frutose 1,6 bisfosfato .
● Regulada negativamente por ATP e alanina.
12 – Onde se encontram as enzimas da glicólise?
RESPOSTA- No citosol celular.
13 – Onde se encontram as enzimas da via das pentoses fosfato? Como ocorre o controle
dessa via, uma vez que o mesmo substrato dessa via também é compartilhado com a
glicólise?
RESPOSTA- No citosol celular, o controle da via das pentoses ocorre sob a enzima
marca-passo da rota, a glicose-6P desidrogenase. Esta enzima é inibida quando a
http://www.ledson.ufla.br/wp-content/uploads/2016/01/inibidores.jpg
relação entre as concentrações de NADPH e NADP+([NADPH]/[NADP+]) estiver alta e
é ativada quando a relação estiver baixa. A entrada da glicose 6-P na via glicolítica ou
na via das pentoses-P depende das necessidades momentâneas da célula, assim como,
da relação entre as concentrações Citosólicas de NADPH e
NADP+([NADPH]/[NADP+]).Quando o NAPDH é formado mais rapidamente do que é
consumido nas reações de biossíntese em que participa, a sua concentração aumenta
e, por conseguinte inibe alostéricamente a primeira enzima da via, a glicose 6-P
desidrogenase, e, portanto mais glicose 6-P está disponível para a glicólise. Por outro
lado, quando o NAPDH é consumido mais rapidamente do que é produzido, a
concentração de NADP+ aumenta, ativando alostéricamente a enzima glicose 6-P
desidrogenase, determinando o aumento do fluxo de glicose 6-P pela via das
pentoses-P.
14 – Quais os produtos da via das pentoses fosfato e suas finalidades?
RESPOSTA- Na fase oxidativa são produzidos ribose 5- fosfato e NADPH.
● As riboses 5-fosfato são precursoras de nucleotídeos, coenzimas e ácidos
nucleicos.
● Os NADPH formados na fase oxidativa são usados para produzir glutationa
reduzida (GSH) a partir de glutationa oxidada (GSSG) e para participar das
biossínteses redutoras
Na fase não oxidativa são restaurados os intermediários Frutose 6-p e gliceraldeído 3
fosfato que podem ser utilizados na glicólise ou na gliconeogênese, respectivamente
para gerar mais glicose 6-p que pode novamente entrar na via das pentoses. 
15 – Onde se encontram as enzimas da gliconeogênese e de que forma ocorre o controle da
via?
RESPOSTA- A piruvato carboxilase é uma enzima mitocondrial, enquanto as outras
enzimas da gliconeogênese são citoplasmáticas. A Gliconeogênese possui regulação
reciproca com a glicólise com a intenção de que quando uma estiver ativa a outra
esteja inativa, evitando ciclos fúteis e gasto energético, A gliconeogênese portanto é
regulada nos mesmos pontos que a glicólise.
PIRUVATO CARBOXILASE
● Regulada positivamente por Acetil-CoA;
● Regulada negativamente por ADP.
FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASE
● Regulada negativamente por ADP.
FRUTOSE 1,6 BISFOSFATASE
● Regulada positivamente por citrato.
● Regulada negativamente por frutose 2,6 bisfosfato e AMP.
16 – Como são resolvidos os problemas de irreversibilidade das reações da glicólise
para se chegar à glicose a partir de piruvato?
● RESPOSTA- 1° desvio: Dentro da mitocôndria, a piruvato-carboxilase catalisa a
formação de oxalacetato a partir de ATP e CO2, liberando ADP + Pi. A partir daí,
pode-se tomar 2 caminhos:
a) Ação da PEP-carboxilase (PEPCK) mitocondrial, formando fosfoenolpiruvato a partir
de GTP, e liberando GDP + CO2.
b) Redução do oxalacetato para produção de malato, ganhando dois H. O malato, por
sua vez, irá sair da mitocôndria e será oxidado, perdendo 2 H e voltando a ser
oxalacetato. Este oxalacetato sofrerá ação da PEP-carboxilase citosólica, que o
transformará em fosfoenolpiruvato.
O caminho a ser tomado depende da concentração de NADH citosólico. Se for alta, a
via b é inibida, pois causa acúmulo de produtos (malato e oxalacetato). O piruvato
então toma a via a, transformando-se em fosfoenolpiruvato ainda dentro da
mitocôndria. Caso a concentração de NADH no citosol seja baixa, acontece o contrário,
e a via b é estimulada por falta de produtos.
● 2º desvio: No citosol, a frutose-1,6-bifosfato é hidrolisada pela 
frutose-1,6-bifosfatase, liberando um Pi e formando frutose-6-fosfato, que logo
em seguida será isomerizada a glicose-6-fosfato pela fosfoglicose-isomerase.
● 3º desvio: Nesta etapa faz-se a conversão de glicose-6-fosfato em glicose. O grupo
fosfato ligado ao carbono 6 da glicose-6-fosfato sofre hidrólise catalisada pela
glicose-6-fosfatase. O produto dessa reação é a glicose não fosforilada que, assim,
pode atravessar a membrana plasmática. A enzima glicose-6-fosfatase só ocorre
no fígado e rins.
17 – Como poder redutor da mitocôndria pode ser utilizado na gliconeogênese?
RESPOSTA- Quando a concentração de NADH no citosol é baixa o piruvato terá que ser
carboxilado a oxaloacetato e reduzido a malato, ganhando 2H. O malato, por sua vez,
irá sair da mitocôndria e será oxidado, perdendo 2H e voltando a ser oxalacetato. Este
oxalacetato sofrerá ação da PEP-carboxilase citosólica, que o transformará em
fosfoenolpiruvato que entrará na gliconeogênese para produzir glicose.
18 – Qual a importância da reação catalisada pela lactato desidrogenase para a via glicolítica
na condição de anaerobiose?
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3lise
https://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADgado
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rins
RESPOSTA- A reação catalisada pela lactato desidrogenase oxida o NADH produzido na via
glicolítica e regenera NAD+ que pode retornar, pois em anaerobiose só ocorre a oxidação da
glicose a piruvato o restante da oxidação é dependente do oxigênio. Na fermentação são
produzidos 2 ATP´s por mol de glicose.
19 – Como ocorre a ativação da gicogênio fosforilase?
RESPOSTA- A glicogênio fosforilase, a enzima responsável pela glicogenólise, é um
dímero e existe em duas formas: a forma b(inativa/DESFOSFORILADA) e a forma a
(ativa/FOSFORILADA). A ativação da enzima é obtida por fosforilação de um resíduo de
serina de cada monômero da forma b (inativa),que se converte na forma a (ativa). A
reação é catalisada pela glicogênio fosforilase quinase, que também existe em duas
formas, uma inativa(DESFOSFORILADA) e outra ativa(FOSFORILADA).
1. Ligação de epinefrina a receptores β da PKA;
2. Modificação da proteína G e troca de GDP por GTP;
3. Ativação da adenilato ciclase pela subunidade α da proteína G, ligada a GTP;
4. Produção de cAMP pela adenilato ciclase;
5. Ligação de cAMP às subunidades reguladoras da PKA, liberando as subunidades
catalíticas, ativas;
6. Fosforilação, e ativação, da glicogênio fosforilase quinase pela PKA;
7. Fosforilação da forma b da glicogênio fosforilase pela glicogênio fosforilase quinase,
convertendo-a na forma a, ativa;
8. Degradação do glicogênio pela glicogênio fosforilase.
20 – Como ocorre a regulação da glicogênio fosforilase?
● Forma fosforilada é mais ativa;
● Insulina ativa desfosforilação (Inativação);
● Glicose (6 P) ativa PP1 A PP1 livre desfosforila a glicogênio fosforilase e a
glicogênio sintase b, conduzindo à inativação da degradação do glicogênio e à
ativação da síntese;
● Glucagon/Adrenalina = fosforilação;
● Ca2+ e AMP ativam fosforilação.