Avaliação de Bioquímica I

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Avaliação de Bioquímica I
Questão 01: Um homem de 56 anos de idade, criador de gado, apresentava espasmos epilépticos e demência, e recebeu o diagnóstico de doença de Creutzfeldt-Jacob, uma doença humana causada por príons. As doenças causadas por príons, também conhecidas como encefalopatias espongiformes transmissíveis, são doenças neurodegenerativas que afetam tanto humanos como animais. Quando a doença acomete ovinos e caprinos, é denominada scrapie (“tremedeira de carneiros”), e quando atinge vacas é chamada de encefalopatia espongiforme bovina (doença da vaca louca). Essas doenças caracterizam-se pelo acúmulo de uma isoforma anormal da proteína codificada pelo hospedeiro, a forma celular priônica (PrPC), nos cérebros afetados. a) Diante dos conhecimentos adquiridos sobre estrutura tridimensional de proteínas, explique em que se difere a isoforma anormal da proteína causadora da encefalopatia (PrPCs) da forma celular normal (PrPC). b) O que leva ao acúmulo e agregação da isoforma anormal no cérebro do hospedeiro?
a) Segundo Solis (2006) a forma infecciosa PrPSC não apresenta diferenças em termos de composição química quando comparado com a forma normal PrPC, mas apresenta diferenças de caracteres estruturais. Pan et al. (1993) observa que as proteínas príon de modo geral possui três alfa hélices e uma pequena folha beta antiparalela, sendo a PrPC constituída de 42% de estrutura secundária na forma de alfa hélice, enquanto a PrPSC apresenta 30% de alfa-hélice e 43% de folha-beta. Segundo estudos apontados por Riensner (2003) sobre a conformação transicional da PrP, a termodinâmica da isoforma infecciosa é mais estável que a isoforma normal da proteína príon, não sendo esclarecido em sua totalidade por que a isoforma PrPSC não ocorre com maior frequência na natureza. Todavia, uma hipótese aceita amplamente para a conservação da PrPC em sua forma nativa é a distribuição entre as fases aquosas e lipídicas que previnem transições espontâneas como apontado por McKINTOSH et al. (2003).
b) Quando a proteína príon celular normal adota a forma estrutural folha-beta, ou seja, torna-se anormal, ela é detectada pela célula e absorvida através de vesículas, uma vez dentro da célula, é transportada para os lisossomos. Com o acúmulo dessas proteínas anormais PrPSC nos lisossomos, ocorre o rompimentos dessas organelas e a liberação dessas proteínas e de outras enzimas proteolíticas. Diferentemente da PrPC, a proteína infeciosa se acumula nas células, e como parecem ser neurotóxicas, sua acumulação leva à apoptose e consequentemente à morte celular, e desse modo, se desenvolvem as lesões cerebrais patológicas.
Questão 02: Um homem de 46 anos de idade deu entrada na emergência sete horas depois de consumir grande quantidade de bebida alcoólica falsificada. Ele não enxergava claramente e reclamava de dores no abdômen e nas costas. Os resultados do laboratório indicaram acidose metabólica severa e osmolalidade sérica de 465 mmol/kg (faixa de referência de 285-295 mmol/kg) e nível de metanol no soro de 4,93 g/L (156 mmol/kg). Com tratamento intensivo, incluindo infusão venosa de etanol e bicarbonato, além de hemodiálise, ele sobreviveu e recuperou a visão. A intoxicação por metanol (CH3OH) resulta em produção de formaldeído (CH2O), um composto extremamente tóxico. Essa reação é catalisada pela enzima álcool desidrogenase. Pessoas intoxicadas por metanol podem ser tratadas com etanol (CH3CH2OH). Sugira uma explicação para a utilização do etanol no tratamento da intoxicação por metanol, levando em consideração a semelhança estrutural entre estes dois compostos.
Primeiramente é importante relembra o conceito de inibidores enzimáticos: São moléculas que interferem com a catálise, diminuindo ou interrompendo as reações enzimáticas, além disso, podem ser reversíveis ou irreversíveis. Também é valido observar a definição de um tipo de inibidor, o inibidor competitivo, o qual compete com o substrato pelo sítio ativo da enzima. O inibidor tem semelhança conformacional em estrutura e composição com o substrato, até porque se ligam ao mesmo local. E é exatamente esse mecanismo que ocorre no caso da utilização de etanol por intoxicação de metanol. A eficácia do etanol como antídoto para a exposição ao álcool tóxico, se deve à maior afinidade da enzima álcool desidrogenase (ADH) pelo etanol em comparação ao metanol ou outro álcool tóxico como o etilenoglicol. Desse modo, o etanol inibe competitivamente o metabolismo dos outros álcoois aos seus respectivos metabólitos tóxicos.
Questão 03: Os testes originais para a dosagem de glicose sanguínea mediam a atividade redutora do sangue. Estes testes funcionavam porque a glicose, na concentração de 5 mM, é a principal substância redutora sanguínea. Para isto, eram utilizados os testes de Fehling ou Benedict que usavam reações alcalinas de sal cúprico. Atualmente, a dosagem de glicose sanguínea é obtida usando-se a reação catalisada pela enzima glicose oxidase isolada do fungo Penicillium notatum. a) Explique sucintamente a diferença entre estas duas formas de dosagem da glicose no sangue. b) Além de possibilitar a detecção de pequenas quantidades de glicose, que vantagem o teste da glicose oxidase oferece sobre o reagente de Fehling para a dosagem de glicose sanguínea?
a) A primeira e mais antiga forma de medir os níveis de glicose no sangue se dá através de uma característica dos monossacarídeos de serem agentes redutores. Os testes de Fehling e de Benedict utilizam soluções alcalinas de sal cúprico. Com o aquecimento, a glicose decompõe-se oxidativamente, gerando uma mistura complexa de ácidos orgânicos e de aldeídos. A oxidação do açúcar reduz o íon cúprico (cor azul esverdeada) ao íon cuproso (cor laranja-avermelhado) na solução. A intensidade da cor produzida é diretamente proporcional ao conteúdo de glicose na amostra. Os ensaios de açúcar redutor não distinguem a glicose de outros açúcares redutores, como a frutose ou a galactose. Já a glicose oxidase é altamente específica para a glicose, mas oxida somente o anômero β do açúcar, o que representa aproximadamente 64% da glicose em solução. A mistura do ensaio é, em vista disso, suplementada com mutarotase, que catalisa rapidamente a conversão dos anômeros e aumenta em mais de 50% a sensibilidade do ensaio. A H2O2 produzida na reação da oxidase é depois usada por uma reação de peroxidase para oxidar um cromógeno, que será transformado em cromóforo colorido. A cor resultante é diretamente proporcional ao conteúdo de glicose da amostra.
b) Uma vantagem importante do método enzimático é que a glicose-oxidase é específica para a glicose e não detecta outros açúcares redutores que reagem com o reagente de Fehling. Por exemplo, em doenças relacionadas ao metabolismo da frutose ou da galactose, como a intolerància hereditária à frutose na galactosemia, os testes com reagente de Fehling podem fornecer resultados positivos, criando a falsa impressão de diabetes.
Questão 04: A heparina, um glicosaminoglicano negativamente carregado, é utilizada como anticoagulante. Ela age pela ligação a algumas proteínas plasmáticas, incluindo a antitrombina III, um inibidor da coagulação sanguínea. A ligação 1:1 da heparina à antitrombina III parece causar uma alteração conformacional na proteína que aumenta bastante a sua capacidade de inibir a coagulação. Quais resíduos de aminoácidos da antitrombina III provavelmente interage com a heparina?
Resíduos de aminoácidos positivamente carregados provavelmente se ligam aos grupos da heparina carregados com alta carga negativa. Na verdade, resíduos de lisina da antitrombina III interagem com a heparina.
Questão 05: As peçonhas de uma espécie de cascavel (Crotalus adamanteus) e a da Naja da Índia contêm fosfolipase A2, que catalisa a hidrólise de ácidos graxos na posição C-2 dos glicerofosfolipídeos. O produto da degradação do fosfolipídeo dessa reação é a lisolecitina (lecitina é a fosfatidilcolina). Em altas concentrações, esse e outros lisofosfolipídeos atuam como detergentes, dissolvendo as membranasdos eritrócitos e lisando as células. A hemólise em grandes proporções pode pôr a vida em risco. a) Descreva a estrutura básica de um glicerofosfolipídeo. b) Todos os detergentes são anfipáticos. Quais são as porções hidrofílicas e hidrofóbicas da lisolecitina? c) Quais tipos de ácidos graxos são mais comuns nos lipídeos de membranas de animais de climas frios?
a) Os glicerofosfolipídeos, também conhecidos como fosfoglicerídeos, são lipídeos de membrana onde dois ácidos graxos estão unidos por ligação éster ao primeiro e ao segundo carbono do glicerol e um grupo fortemente polar ou carregado está unido por ligação fosfodiéster ao terceiro carbono. O glicerol é pró-quiral: não apresenta carbonos assimétricos, mas a ligação de fosfato a uma extremidade converte ele em um composto quiral.
b) O grupo hidroxila (OH) livre no carbono 2 (C-2) e o grupo polar fosfocolina no carbono 3 (C-3) são hidrofílicos, já o ácido graxo no carbono 1 (C-1) da lisolecitina é hidrofóbico.
c) Ácidos graxos insaturados. Tendo em vista que a temperatura baixa diminui a fluidez de membrana, uma forma de aumentar e equilibrar essa fluidez é a presença de ácidos graxos insaturados que têm menor empacotamento e garantem à essa membrana o seu correto funcionamento.
Fonte:
ARAUJO, A. Q-C. Prionic diseases. Arquivos de Neuro-Psiquiatria, v. 71, n. 9B, p. 731–737, set. 2013.
Costa, A. L., & Silva-Júnior, A. C. (2018). Prions: Uma revisão de suas propriedades bioquímicas e das características patológicas das encefalopatias espongiformes transmissíveis. Revista Arquivos Científicos (IMMES), 1(1), 04-13.
Sturkenboom et al. (2009). Treatment of ethylene glycol and methanol poisoning: why ethanol?. Netherlands Journal of Critical Care. [s.l.] , [s.d.]. Disponível em: https://nvic.nl/sites/nvic.nl/files/pdf/Review-Uges_0.pdf
LEHNINGER, T. M., NELSON, D. L. & COX, M. M. Princípios de Bioquímica. 6ª Edição, 2014. Ed.
BAYNES, J.W. DOMINICZAK, M.H. Bioquímica Médica. 4 ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015. 636p.