Exercício Respondido - Bioquímica

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Daniela Costa Veras
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1. Tendo como base “por átomo de carbono”, onde reside a maior quantidade de energia
biologicamente disponível nos triacilgliceróis: na porção ácido graxo ou na porção glicerol?
Indique como o conhecimento da estrutura química dos triacilgliceróis fornece a resposta.
A porção de ácido graxo; os carbonos dos ácidos graxos estão mais reduzidos do que no
glicerol.
2. Reservas de combustíveis no tecido adiposo. Triacilgliceróis, com seus ácidos graxos
semelhantes a hidrocarbonetos, têm o maior conteúdo de energia entre os principais
nutrientes. (a) Se 15% da massa corporal de um adulto de 70 Kg consistem em triacilgliceróis,
qual é o total de reserva de combustível disponível, em quilojoules e em quilocalorias, na forma
de triacilgliceróis? Lembre-se que 1,0 kCal = 4,18 kJ. 4,0 x 105 kJ (9,6 x 104 kcal)
(b) Se a necessidade energética basal é aproximadamente 8.400 kJ/dia (2.000 kCal/dia), por
quanto tempo essa pessoa sobreviveria se a oxidação dos ácidos graxos armazenados como
triacilgliceróis fosse a única fonte de energia?
48 dias.
(c) Qual seria a perda de peso em libras por dia sob essa condição de jejum (1 lb 5 0,545 kg)?
0,48 lb/dia.
3. Etapas reacionais comuns ao ciclo de oxidação dos ácidos graxos e o ciclo do ácido cítrico.
Muitas vezes, as células usam o mesmo perfil de reações enzimáticas para conversões
metabólicas análogas. Por exemplo, as etapas da oxidação de piruvato a acetil-CoA e do
a-cetoglutarato a succinil-CoA, embora catalisada por enzimas diferentes, são muito
semelhantes. O primeiro estágio da oxidação dos ácidos graxos segue uma sequência
reacional muito semelhante a uma sequência do ciclo do ácido cítrico. Use equações para
mostrar as sequências de reações análogas nas duas vias.
A primeira etapa da oxidação dos ácidos graxos é análoga à conversão do succinato a
fumarato; a segunda etapa, à conversão do fumarato a malato; a terceira etapa, à conversão
do malato a oxaloacetato.
4. b-Oxidação: quantos ciclos? Quantos ciclos de b-oxidação são necessários para a completa
oxidação do ácido oleico ativado, 18:1(Δ9)?
Quantidade de ciclos depende do tamanho do acido graxo. Acido odeico são 8 ciclos
6. Intermediários da oxidação do ácido oleico. Qual é a estrutura do grupo acil-graxo
parcialmente oxidado que é formado quando ácido oleico, 18:1(D9) sofre três ciclos de
b-oxidação? Quais são as duas etapas seguintes na continuação da oxidação desse
intermediário?
cis-Δ3-dodecanoil-CoA é convertido em cis-Δ2-dodecanoil-CoA e, a seguir, em
β-hidroxidodecanoil-CoA.
7. Qual é o produto direto da b-oxidação de um ácido graxo completamente saturado de 11
carbonos?
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Quatro acetil-CoA e 1 propionil-CoA.
8. Oxidação do palmitato tritiado. O palmitato marcado uniformemente com trítio (3H), a uma
atividade específica de 2,48 3 108 contagens por minuto (cpm) por micromol de palmitato, é
adicionado a uma preparação mitocondrial que o oxida a acetil-CoA. A acetil-Coa é isolada e
hidrolisada a acetato. A atividade específica do acetato isolado é 1,0 3 107 cpm/ mmol. Esse
resultado é consistente com a via de b-oxidação? Explique. Qual é o destino final do trítio
removido?
Sim. Uma parte do trítio é removida do palmitato durante as reações de desidrogenação da
b-oxidação. O trítio removido aparece como água tritiada.
9. Palmitato livre é ativado ao seu derivado de coenzima A (palmitoil-CoA) no citosol antes de
ser oxidado na mitocôndria. Se palmitato e coenzima A [14C] são adicionados a um
homogenato de fígado, palmitoil-CoA isolado da fração citosólica será radioativo, mas o isolado
da fração mitocondrial não. Explique.
Os grupos acil-graxos condensados com CoA no citosol são primeiro transferidos para a
carnitina, com liberação de CoA, e então transportados para a mitocôndria, onde são
novamente condensados com a CoA. Os reservatórios citosólicos e mitocondriais de CoA são,
dessa forma, mantidos separados, e a CoA radioativa do reservatório citosólico não entra na
mitocôndria.
11. O que muda no perfil metabólico resultante de uma mutação na carnitina-acil-transferase I
muscular, em que a proteína mutante perdeu sua afinidade por malonil-CoA, mas não sua
atividade catalítica?
O malonil-CoA não inibiria mais a entrada dos ácidos graxos na mitocôndria e na b-oxidação,
de forma que poderia ser um ciclo fútil de síntese simultânea de ácidos graxos no citosol e
degradação na mitocôndria.
12. Um animal desenvolveu uma doença caracterizada por fraqueza muscular progressiva e
dolorosas câimbras musculares. Os sintomas foram agravados durante o jejum, exercício e
dieta rica em gordura. O homogenato de uma amostra de músculo esquelético do paciente
oxida oleato mais lentamente do que homogenatos controle, consistindo de amostras de
músculo de indivíduos sadios. Quando carnitina foi adicionada ao homogenato de músculo do
paciente, a taxa de oxidação do oleato se igualou a dos homogenatos controle. O paciente foi
diagnosticado como portador de uma deficiência de carnitina.
a) Por que a carnitina adicionada aumenta a taxa de oxidação do oleato no homogenato de
músculo do paciente?
A entrada de ácidos graxos na mitocôndria, mediada pela carnitina, é a etapa limitante da
velocidade na oxidação. A deficiência de carnitina reduz a oxidação dos ácidos graxos; a
adição de carnitina aumenta a taxa.
b) Por que os sintomas do paciente se agravaram durante o jejum, o exercício e em dieta rica
em gordura?
Todos aumentam a necessidade metabólica da oxidação dos ácidos graxos.
c) Sugira duas razões possíveis para a deficiência de carnitina muscular desse indivíduo.
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A deficiência de carnitina poderia ser resultado de uma deficiência do seu precursor, lisina, ou
de um defeito em uma das enzimas da biossíntese da carnitina.
13. Ao contrário da lenda, os camelos não armazenam água em suas corcovas, que consistem
na verdade em um grande depósito de gordura. Como esses depósitos de gorduras podem
servir de fonte de água? Calcule a quantidade de água (em litros) que o camelo pode produzir
a partir de 1,0 kg de gordura. Assuma, para simplificação, que a gordura é totalmente formada
por tripalmitoilglicerol.
A oxidação das gorduras libera água metabólica; 1,4 L de água por kg de tripalmitoilglicerol
(ignorar a pequena contribuição do glicerol para a massa total).
16. Quando o acetil-CoA produzido durante a β-oxidação no fígado excede a capacidade do
ciclo do ácido cítrico, o excesso de acetil-CoA forma corpos cetônicos – acetona, acetoacetato
e D-β-hidroxibutirato. Isso ocorre em diabetes grave não controlada: já que os tecidos não
podem usar glicose, eles oxidam grandes quantidades de ácidos graxos. Apesar de acetil-CoA
não ser tóxico, a mitocôndria deve desviar o acetil-CoA em corpos cetônicos. Qual problema
surgiria se acetil-CoA não fosse convertido a corpos cetônicos? Como o desvio a corpos
cetônicos soluciona esse problema?
Uma vez que o reservatório de CoA mitocondrial é pequeno, essa deve ser reciclada a partir de
acetil-CoA via a formação de corpos cetônicos. Isso permite o funcionamento da via da
β-oxidação, necessária para a produção de energia.
17. Suponha que você tivesse que sobreviver com uma dieta de gordura de baleia e foca, com
pouco ou sem carboidrato.
a) Qual seria o efeito da privação de carboidrato na utilização de gordura para energia?
A glicose gera piruvato via glicólise, e o piruvato é a principal fonte de oxaloacetato. Sem
glicose na dieta, a [oxaloacetato] cai, e o ciclo do ácido cítrico reduz a velocidade.
b) Se a sua dieta fosse completamente ausente de carboidratos, seria melhor consumir ácidos
graxos de cadeia par ou ímpar? Explique.
De número ímpar; a conversão do propionato em succinil-CoA fornece intermediários para o
ciclo do ácido cítrico e precursores de quatro carbonos para a gliconeogênese.
18. Em um experimento laboratorial, dois grupos de ratos foram alimentados com dois tipos de
ácidos graxos diferentes como única fonte de carbono por um mês. O primeirogrupo recebeu
ácido heptanoico (7:0), e o segundo recebeu ácido octanoico (8:0). Após o experimento, uma
notável diferença foi percebida entre os dois grupos. Aqueles do primeiro grupo estão
saudáveis e ganharam peso, enquanto aqueles do segundo grupo estão fracos e perderam
peso, como resultado da perda de massa muscular. Qual é a base bioquímica para essa
diferença?
Para o ácido heptanoico de cadeia ímpar, a β-oxidação produz propionil-CoA, que pode ser
convertida, em várias etapas, a oxaloacetato, um material de partida para a gliconeogênese.
Os ácidos graxos de cadeia par não mantêm a gliconeogênese, porque são completamente
oxidados a acetil-CoA.
20. Quais seriam as consequências para o metabolismo das gorduras a mutação na
acetil-CoA-carboxilase que substitui o resíduo de Ser normalmente fosforilado pela AMPK por
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um resíduo de Ala? O que aconteceria se a mesma Ser fosse substituída por Asp? (Dica:
consulte Figura 17-13).
Ser por Ala: bloqueia a β-oxidação na mitocôndria. Ser por Asp: bloqueia a síntese dos ácidos
graxos, estimula a β-oxidação.
21. Como seria afetada a resposta de um adipócito a adrenalina pela adição de um inibidor de
cAMP-fosfodiesterase (PDE)? (Dica: consulte Figura 12-4).
A resposta ao glucagon ou à adrenalina seria prolongada, provocando maior mobilização de
ácidos graxos nos adipócitos.
22. A acil-CoA-desidrogenase utiliza FAD ligado à enzima como grupo prostético para
desidrogenar os carbonos a e b do acil-graxo-CoA. Qual é a vantagem de usar FAD como
aceptor de elétrons em vez de NAD+? Explique em termos dos potenciais de redução padrão
para as semirreações: Enz-FAD/FADH2 (E’°= -0,219 V) e NAD+/NADH (E’°= -0,320 V).
A enz-FAD, por ter um potencial padrão de redução mais positivo, é um aceptor de elétrons
melhor do que o NAD+, e a reação é conduzida no sentido da oxidação do acil-CoA-graxo.
Esse equilíbrio mais favorável é obtido com o gasto de 1 ATP; somente 1,5 ATP é produzido
por cada FADH2 oxidado na cadeia respiratória (vs. 2,5 por NADH).
23. Quantas voltas do ciclo de oxidação dos ácidos graxos são necessárias para a oxidação
completa do ácido araquidônico (ver Tabela 10-1) a acetil-CoA?
Nove voltas; o ácido araquídico, ácido graxo saturado com 20 carbonos, gera 10 moléculas de
acetil-CoA, as duas últimas formadas na nona volta.
24. Destino do propionato marcado. Se [3-14C]propionato (14C no grupo metila) é adicionado a
um homogenato de fígado, 14C-oxaloacetato é produzido rapidamente. Desenhe um
fluxograma para a via pelo qual propionato é transformado em oxaloacetato, e indique a
localização do 14C no oxaloacetato.
Forma-se [3-14C]succinil-CoA, que produz oxaloacetato marcado no C-2 e no C-3. VER
FIGURA 17-12
25. Metabolismo do ácido fitânico. Quando um rato é alimentado com ácido fitânico
uniformemente marcado com 14C, em poucos minutos a radioatividade pode ser detectada no
malato, intermediário do ciclo do ácido cítrico. Desenhe uma via metabólica que poderia
explicar isso. Quais dos átomos de carbono no malato conteria a marcação 14C?
Ácido fitânico ácido pristânico propionil-CoA succinil-CoA succinato fumarato
malato. Todos os carbonos do malato seriam marcados, mas C-1 e C-4 teriam somente metade
da marcação do C-2 e C-3.
26. A oxidação completa do palmitoil-CoA a dióxido de carbono e água está representada pela
equação geral: Palmitoil-CoA + 23O2 + 108Pi + 108ADP CoA + 16CO2 + 108ATP + 23H2O. A
água também é produzida na reação ADP + Pi ATP + H2O. Mas não está incluída como
produto na equação global. Por quê?
A hidrólise de ATP nas reações celulares que requerem energia capta água na reação ATP +
H2O ADP + Pi; assim, no estado estacionário, não há produção resultante de H2O.
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27. Importância biológica do cobalto. Em gado, veado, ovelha e em outros animais ruminantes,
são formadas grandes quantidades de propionato no rúmen por meio da fermentação
bacteriana da matéria vegetal ingerida. O propionato é a principal fonte de glicose para esses
animais, pela rota: propionato ¡ oxaloacetato ¡ glicose. Em algumas áreas do mundo,
principalmente na Austrália, os animais ruminantes algumas vezes mostram sintomas de
anemia com concomitante perda de apetite e retardo no crescimento, resultantes da inabilidade
de transformar propionato em oxaloacetato. Essa condição é devido à deficiência de cobalto
causada por níveis muito baixos de cobalto no solo e por consequência na matéria vegetal.
Explique.
A metilmalonil-CoA-mutase requer o cofator que contém cobalto formado a partir da vitamina
B12
28. Perda de gordura durante hibernação. Os ursos consomem cerca de 253106 J/dia durante
períodos de hibernação, que podem durar até sete meses. A energia necessária para sustentar
a vida é obtida da oxidação de ácidos graxos. Quanta perda de peso (em quilogramas) ocorre
após sete meses? Como a cetose pode ser minimizada durante a hibernação? (Assuma que a
oxidação de gorduras rende 38 kJ/g).
A perda de massa é de quase 0,66 kg por dia, ou quase 140 kg em 7 meses. A cetose pode
ser evitada pela degradação de proteínas corporais não essenciais para suprir os esqueletos
de aminoácidos para a gliconeogênese.
QUESTÃO 29. Encontre uma explicação para o fato de que a via das pentoses e a biossíntese
dos ác graxos ocorram ambas citosol?
Pois é no citosol da célula que possui o substrato para a síntese de Ag que é o NADPH que
atua como agente redutor
QUESTÃO 30. No ruminante, o acetato faz o papel que a glicose faz em não ruminantes em
relação à síntese de ác graxos. Explique essa afirmação usando a pontes de grupos acetil.
Nos ruminantes, o Acetil CoA é formado a partir do acetato (AGV) produzido na fermentação
ruminal.
QUESTÃO 31. a) Uma deficiência de carnitina resulta cãibras musculares, que são
exacerbadas por jejum ou exercício. Dê uma explicação bioquimica para as cãibras e pq ela
aumenta durante o jejum e exercício.
Por que a carnitina ela é uma enzima que medeia a entrada de ácidos graxos na mitocôndria,
onde acontece a oxidação do acido graxo, formando no final da reação acetil CoA que entrará
no ciclo de Krebs e prduzirá ATP para a célula.
b) A biópsia muscular e as análises enzimáticas de um animal com deficiência de carnitina
demonstram que os graxos de cadeia média (C8-C10) podem ser metabolizados normalmente,
apesar da deficiência de carnitina. O que isso lhe diz acerca do papel da carnitina no transporte
de ácido graxo pela membrana mitocondrial interna?
Que ácidos graxos de cadeia pequena e média conseguem entrar na mitocôndria normalmente
sem depender da carnitina e ácidos graxos de cadeia longa dependem da carnitina para entrar.
QUESTÃO 32. A citrato liase tem baixíssima atividade em ruminantes.
a) Mostre as consequências deste fato utilizando a ponte de grupos acetil.
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O Acetil CoA é formado a partir do acetato produzido na fermentação ruminal
QUESTÃO 33. Um animal desenvotve uma doença uma doença caracterizada por fraqueza
muscular progressiva e espasmos musculares dolorosos. Esses sintomas são agravados pelo
jejum, exerecios e uma dieta rica em gorduras. O homogeneizado de uma amostra de mÚsculo
desse animal oxida o oleato adicionado mais lentamente de que os homogeneizados de
amostras de músculo obtidas de indivíduos saudáveis. Quando a carnitina foi homogeneizado
do músculo do animal, a velocidade de oxidação do oleato se igualou àquela dos
homogeneizados-controle. O animal foi diagnosticado como tendo uma deficiência de carnitina.
A) Pq a carnitina adicionada aumenta a velocidade de oxidação do oleato no homogenizado de
músculo do paciente
A entrada de ácidos graxos na mitocôndria mediada pela carnitina, etapa limitante da
velocidade da oxidação, a deficiência da carnitina reduz a oxidação dos ácidos graxos, a
adição de carnitina aumenta a taxa
b) Por que os sintomas são agravadas pelo jejum exercício e a dieta rica em gorduras?
Porque aumenta as necessidades de oxidação dos ácidos graxos
c) Sugira duas razões para a deficiência de carnitina no músculo do paciente.Deficiência de lisina, que é o precursor de carnitina; deficiência de uma das enzimas que
participam no processo de biossíntese da carnitina.