Bioquímica Avaliação 1

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Universidade do Estado do Rio de Janeiro 
Curso de Ciências Biológicas – Bioquímica – Avaliação 1 
Nome: Thainá Santos 
 
1) As enzimas A e B, que catalisam a reação X ↔ Y foram isoladas de 2 espécies de 
fungos. O efeito da concentração de substrato na velocidade inicial de cada uma das enzimas 
está registrado no gráfico abaixo: 
 
Qual enzima, A ou B, possui a maior afinidade pelo substrato? Justifique. 
 
R: A enzima (A) tem maior afinidade pelo substrato. Pois ela possui um menor km e quanto 
menor o Km, maior será a concentração com o substrato, portanto, precisa de menos substrato 
para atingir uma velocidade razoável, que é a metade da velocidade máxima. 
 
2) Qual a diferença entre inibição enzimática e alosteria. Contextualize sua resposta 
considerando os vários tipos de inibidores e de reguladores alostéricos. 
 
R: Os inibidores de enzimas são fármacos projetados para agir em certos substratos específicos. 
Existem duas classes de inibição enzimática: reversível e irreversível. No grupo reversível, 
temos as competitivas, que é quando a molécula inibidora se liga ao sitio ativo da enzima, sendo 
assim, o substrato não consegue se "encaixar" no sítio ativo, e quando não ocorre esse "encaixe" 
a reação não ocorre, ou seja, a molécula inibidora compete com o substrato pelo sítio ativo, 
formando o complexo "enzima-inibidor", é importante falar que esse inibidor é parecido com o 
substrato e que para a inibição competitiva funcionar de maneira eficaz, é preciso que a 
quantidade de inibidor seja maior do que a do substrato, pois ambos então competindo pelo sitio 
ativo. 
No entanto, na inibição incompetitiva não ocorre essa competição pelo sitio ativo, o complexo 
liga-se a uma região diferente da enzima, porém, como esse inibidor se liga nessa outra região 
da enzima, o formato da enzima muda, não deixando o substrato entrar, nesse caso, não ocorre 
competição, mas como o substrato não entra na enzima, não há reação. 
Há também uma competição denominada de mista, pois ela pode se ligar tanto na região 
diferente do sitio ativo, como no complexo "ES" formando o "ESI". 
No caso da inibição irreversível a enzima não retorna a funcionar novamente, havendo a 
necessidade da síntese de uma nova enzima, pois esse tipo de inibição ocorre quando um 
inibidor se liga covalente ao sitio ativo ou a um sitio alostérico importante para o funcionamento 
da enzima. 
Em relação a inibidores alostéricos, o organismo irá regular a atividade enzimática através de 
reguladores alostéricos, tais como a presença de sítios alostéricos que modulam de forma 
positiva ou negativa as enzimas que possuem mais de uma subunidade, a fosforilação e 
desfoforilação de certos resíduos de enzima podem aumentar ou diminuir a afinidade da enzima 
por um substrato, regulando sua atividade enzimática, desta forma, as enzimas alostéricas atuam 
através ligações reversíveis e não covalentes com compostos regulatórios chamados 
moduladores alostéricos ou efetores alostéricos, que geralmente são metabólitos pequenos ou 
cofatores. Há enzimas que também são reguladas por modificações covalentes reversíveis. 
 
3) Após uma cirurgia de emergência, devido à presença de grande quantidade de cálculos 
biliares, uma pessoa teve retirada sua vesícula biliar. Explique a importância da bile na 
digestão. 
R: A bile é muito importante para a digestão e absorção da gordura, pois os sais biliares 
presentes nos componentes da bile auxiliam na emulsificação das partículas de gordura, ou seja, 
a fase lipídica se dispersa em gotículas menores e é mediada pelos sais biliares. Essas gotículas 
são chamadas de emulsões e ocorrem mais fortemente após a secreção de sais biliares. Essas 
gotículas de emulsão são convertidas em partículas menores carregadas chamadas micelas. 
Essas micelas são importantes porque aumentam a superfície de contato das enzimas digestivas 
e, portanto, absorvem os produtos da digestão. 
 
4) Uma enzima foi retirada de um dos órgãos do sistema digestório de um porco e, após ser 
purificada, foi diluída em solução fisiológica e distribuída em três tubos de ensaio com os 
seguintes conteúdos: 
Tubo 1: carne 
Tubo 2: macarrão 
Tubo 3: banha 
 
Em todos os tubos foi adicionado ácido clorídrico (HCl), alterando o pH da solução. Além 
disso, os tubos foram mantidos por duas horas a uma temperatura de 37 °C. Após esse tempo, 
observou-se que a digestão do alimento ocorreu somente no tubo 1. 
a) De qual órgão foi retirada a enzima, e sugira qual enzima poderia ser responsável por 
esse fenômeno, justificando sua resposta. 
 
R: Foi retirada do estômago, porque o estômago digere compostos proteicos em um ambiente de 
pH ácido. Portanto, a pepsina poderia ser responsável pela digestão das proteínas. 
 
b) Se ao invés de ter sido adicionado aos tubos HCl, fosse adicionado NaHCO3, qual seria 
o resultado esperado? Justifique. 
 
R: Como o estômago só pode funcionar em um ambiente de pH ácido, ele não iria digerir 
nenhum alimento, portanto, a adição de bicarbonato prejudicaria as funções das enzimas 
presentes no estômago pois o PH ficaria básico. 
 
5) Em um determinado experimento utilizando células tumorais foi induzida uma mutação 
no gene da triose fosfato isomerase (5ª reação da via glicolítica) levando à inativação dessa 
enzima. De que forma essa mutação afetaria a produção de ATP? A célula tumoral com essa 
mutação é capaz de sobreviver? 
R: Como ocorre essa mutação da enzima fosfotriose isomerase, ela não conseguirá exercer sua 
função na via glicolítica, que é converter o Di-hidroxiacetona em gliceraldeido 3 fosfato, sendo 
assim, só terá um gliceraldeido 3 fosfato e consequentemente só será produzido 1 piruvato, com 
um saldo de 2 ATP, e esses 2 ATP serão usados para compensar os 2 ATP gastos durante a fase 
de "início" do processo. Desta forma, o saldo de ATP será igual a zero. À medida que o ciclo 
segue, é produzido 1 piruvato. As células tumorais usarão o piruvato e farão a fermentação do 
ácido lático para converter o piruvato em lactato. Esse processo produzirá 1 NAD, que retornará 
ao estado glicolítico, mas o saldo de energia não permanecerá positivo, portanto, mesmo se a 
célula fizer fermentação, a glicólise não fornecerá energia para a célula sobreviver, causando a 
morte das células tumorais. 
Porém, há hipóteses de que a celúla tumoral consegue obter energia através de outras vias, como 
por exemplo, o metabolismo lipídico, no entanto, todas essas questões ainda estão em discursão. 
 
6) Um aluno de Ciências Biológicas em seu estágio visa estudar a atividade da 
fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) de células musculares de rato. Nesse experimento o aluno 
adicionou no tubo de ensaio a PFK-1 purificada, frutose-6-fosfato e fosfato inorgânico em 
solução salina com pH 7,4 a 37 ºC. Com base nos seus conhecimentos de bioenergética 
proponha qual o resultado do experimento acima e discuta. 
 
R: A reação catalisada pela PFK-1 não iria ocorrer, pois não há ATP nessa reação, ou seja, o 
fosfato inorgânico existente não possui energia e essa energia seria proveniente da clivagem do 
ATP, que doaria um fosfato para a frutose-6-fosfato virar 1,6 bifosfato, porém como não há 
ATP, a PFK-1 não consegue realizar essa reação, pois a PFK-1 tem a função de promover 
reações endergônicas, sendo assim, é necessário energia para acontecer. Portanto, para que essa 
reação acontecesse precisaria que a reação endergônica estivesse junto de a uma reação 
exergônica que seria a clivagem ao ATP, liberando energia. Porém como já foi mencionado, não 
é o caso desse experimento. 
 
7) O Ciclo do Ácido Tricarboxílico envolve um conjunto de importantes reações do 
metabolismo energético. Descreva esta importância considerando o compartimento em que 
ocorre, os principais tipos de reações encontradas e as principais moléculas formadas com o 
objetivo deste ciclo. 
 
R: A impotância do ciclo do ácido tricarboxílico é que eleoxida a molécula do piruvato, 
molécula na qual foi gerada pela glicólise, convertendo-a em mais energia, liberando ATP e 
liberando NAD e FAD, que produzirão mais ATP por meio da fosforilação oxidativa. Portanto, 
tanto o ciclo de Krebs quanto os processos de fosforilação oxidativa estão amplamente 
relacionados. 
É válido lembrar, que o ciclo do ácido tricarboxílico acontece na matriz mitocondrial, sendo 
assim, todo o ciclo consiste em oito reações que irão liberar elétrons e íons H + nas reações que 
serão capturadas pelas moléculas de NAD, que se tornarão NADH, e também serão capturadas 
por FAD, que se tornará FADH. Os principais tipos de reações que ocorrem neste ciclo incluem: 
a saída de CO2 que torna possível a entrada da CoA e assim, a união do acetil-CoA com 
oxaloacetato que ocorre no início do ciclo, formando o citrato e para fazer citrato é necessário a 
saída do CoA pois é ele que fornece energia e torna possível unir o acetil ao oxalacetato, há 
também hidratação por inserção de uma molécula de H2O fornecendo H + que será removido 
por desidrogenação, que leva à liberação de FADH e NADH, e fosforilação ao nível do 
substrato, gerando ATP, resultando consequentemente na produção de energia através do ATP 
gerado e pela oxidação do NADH e FADH, que se seguirá posteriormente na fosforilação 
oxidativa que ocorre na membrana, delimitando a matriz mitocondrial, por conta da participação 
próxima entre os dois ciclos. Portanto, o ciclo tricarboxílico é uma via anfibólica, uma vez que 
este ciclo tem função anabólica e catabólica simultaneamente com a função de oxidar uma 
grande proporção de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos. Sendo assim, o saldo total é de 
2CO2 liberado para atmosfera, 3NADH e 1FADH2 para cadeia de elétrons e consequente 
transformação em energia, e 1ATP, a cada volta no ciclo. 
8) O gráfico abaixo representa o consumo de oxigênio de mitocôndrias isoladas de fibras 
cardíacas de coelhos submetidos a uma dieta rica em carboidratos. Para a avaliação do controle 
respiratório (celular) do miocárdio foi realizada uma avaliação do fluxo de oxigênio através da 
técnica de respirometria de alta resolução. Linha azul: concentração O2 na câmara [nmol/mL]; 
linha vermelha: consumo de O [pmol s-1 10-6 células]. Os números de 1 a 4 representam as 
adições de: INIBIDORES, SUBSTRATOS DOS COMPLEXOS MITOCONDRIAIS E 
DESACOPLADORES. Indique o que representa cada número justificando sua resposta de 
acordo com seus conhecimentos bioquímicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
R: Ao analisarmos o gráfico, podemos observar que nos pontos 1 e 2, eles são correspondente a 
adição de um substrato nos complexos mitocôndrias. Sendo assim, no ponto 3 ocorre uma 
adição de um desacoplar e no ponto 4 é uma adição de um inibidor. Portanto, esses fatores 
ocorrem por conta de um termo denominado de "acoplamento quimiosmotico", onde se diz que 
a síntese de ATP e o fluxo de elétrons estão constantemente conectados, então, como no ponto 1 
e 2 ocorre o aumento do consumo de oxigênio, podemos inferir que a adição de um substrato 
dará continuidade aos ciclos que geram ATP e assim, dando continuidade a respiração celular. 
No ponto 3, o consumo de oxigênio se tornou maior que a concentração do oxigênio, deste 
modo, há a adição de um desacoplador que tem a função de inibir a síntese de ATP dos ciclos, 
causando uma pequena pausa no fornecimento de elétrons para que a respiração celular 
continue. Embora que, os agentes de desacoplamento causam redução à síntese de ATP, o valor 
consumido ainda é superior à concentração de oxigênio, indicando a existência de um ambiente 
anaeróbio. E por fim, no ponto 4, é adicionado um inibidor, que pode ser um inibidor alostérico. 
Esse inibidor está sujeito ao controle de um feedback de certos componentes, resultando em 
uma diminuição no consumo de oxigênio, já que ele se liga aos complexos da cadeia 
transportadora de elétrons, e isso impende a passagem de elétrons pela cadeia e por 
consequência ao aceptor final, que é o oxigênio, isso explica essa alta diminuição nos níveis de 
consumo do oxigênio. 
Tempo min/h 
	3) Após uma cirurgia de emergência, devido à presença de grande quantidade de cálculos biliares, uma pessoa teve retirada sua vesícula biliar. Explique a importância da bile na digestão.