ESTUDO DIRIGIDO SOBRE METABOLISMO

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1. Alguns animais, principalmente os hibernantes e filhotes de mamíferos, apresentam um tecido chamado de adiposo marrom onde é comum o processo de desacoplamento mitocondrial. Tal evento também ocorre em algumas espécies de plantas para produção de odor na atração de polinizadores. Nesses casos não há síntese de ATP, mas sim liberação de calor durante o fluxo de prótons entre o espaço intermembranar e a matriz mitocondrial. Como tal processo metabólico promove a liberação de calor e não de ATP? 
R= ALGUNS MAMÍFEROS E RECÉM-NASCIDOS POSSUEM EM GRANDE QUANTIDADE A TERMOGENINA (PROTEÍNA DESACOPLADORA) PRESENTE NA MEMBRANA INTERNA DA MITOCÔNDRIA, QUE É UM CAMINHO POR ONDE OS PRÓTONS PODEM SE DESVIAR DA ATP SINTASE E SEGUIR PARA A PROTEÍNA DESACOPLADORA E POR ELA FLUIREM. A TERMOGENINA NÃO REALIZA ATIVIDADE CATALÍTICA, ELA É APENAS UM CANAL TRANSPORTADOR. DESSA FORMA, O FLUXO DE PRÓTONS POR ELA NÃO GERA ENERGIA NA FORMA DE ATP E SIM NA FORMA DE CALOR ORIUNDA DO DESLOCAMENTO DESTES PRÓTONS. 
(OXIDASE ALTERNATIVA) = PRESENTE NAS PLANTAS. PROMOVEM AUMENTO DA TEMPERATURA EM ALGUMAS ESPÉCIES FAZENDO COM QUE HAJA VOLATILIZAÇÃO DE ALGUNS COMPOSTOS QUE SÃO ATRATIVOS DE POLINIZADORES. 
2. Por que o circuito glicerol-fosfato também chamado de lançadeira do glicerol-fosfato, produz apenas 1,5 mol de ATP por cada NADH que transfere seu par de elétrons para a cadeia transportadora na mitocôndria? 
R= A DIIDROXIACETONA SE TRANSFORMA EM GLICEROL 3-FOSFATO QUANDO ELE OBTEM OS ELÉTRONS E OS PRÓTONS DO NADH PRODUZIDO PELA GLICÓLISE NO CITOSOL E OS LEVAM PARA DENTRO DA MATRIZ MITOCONDRIAL, ELE NÃO OS DEVOLVE PARA O NAD+ PORQUE NÃO O RECONHECE E ENTÃO PASSA PARA O FAD QUE APRESENTA ELÉTONS COM MENOR NÍVEL ENERGÉTICO. DESSA FORMA, COM O FAD REDUZIDO A FADH ELE IRÁ CARREGAR OS ELÉTORNS PARA A CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS E TRANSFERIR SEUS ELÉTRONS PARA O COMPLEXO II SEM PASSAR PELO COMPLEXO I. ENTÃO, 4 PRÓTONS DEIXAM DE SER BOMBEADOS PARA O MEIO INTERMEMBRANAR. ASSIM, OS ELÉTRONS QUE SÃO TRANSFERIDOS PARA O SEGUNDO COMPLEXO SÃO PASSADOS PARA UM TRANSPORTADOR DENOMINADO DE UBIQUININONA (A) QUE OS LEVARÁ PARA O COMPLEXO III, QUE FORNECERÃO ENERGIA E PERMITIRÁ O BOMBEAMENTO DE 4H+ PARA O ESPAÇO INTERMEMBRNAR. SEGUINDO ADIANTE, OS ELÉTRONS,MENOS ENERGÉTICOS MAS AINDA ATRAÍDOS PELO OXIGÊNIO, SÃO PASSADOS PARA UM SEGUNDO TRANSPORTADOR (CITOCROMO C) E TRANSFERIDOS AO COMPLEXO IV, O QUAL RECEBERÁ ENERGIA E BOMBEARÁ 2H+ PARA O MEIO ENRE AS MEMBRANAS DA MITOCÔNDRIA. POR FIM, OS ELÉTRONS E PRÓTONS SE UNEM AO OXIGÊNIO (O2) O SE ACEPTOR FINAL DA MITOCÔNDRIA, FORMANDO ÁGUA (H2O) . OS PRÓTONS, POR SUA VEZ, QUE SÃO LANÇADOS PARA O ESPAÇO INTERMEMBRANAR SÃO EQUIVALENTES A 1,5 MOL DE ATPS, POIS FORAM BOMBEADOS 6H+ . 
II PERMITE O BOMBEAMENTO POR TAL COMPLEXO DE 4H+ PARA O MEIO INTERMEMBRANAR, AO PASSO QUE OS ELÉTRONS FORNECEM ENERGIA PARA O COMPLEXO E ESTES BOMBE
3. Sobre o ciclo de Krebs identifique como verdadeiro ou falso (destaque o que torna a sentença falsa e corrija): 
a) É denominado de ciclo dos ácidos tricarboxílicos porque todos os intermediários do ciclo são ácidos com três grupos carboxílicos. F= NÃO SÃO TODOS, APENAS ALGUNS APRESENTAM 3 GRUPOS CARBOXÍLICOS NA SUA CONSTITUIÇÃO. 
b) Utiliza exclusivamente NAD+ como agente oxidante.F= O FAD TMB É UTILIZADO.
c) Acontece nas mitocôndrias. V
d) O citrato é clivado em duas moléculas de piruvato. F= QUEM É CLIVADO EM DUAS MOLÉCULAS DE PIRUVATO É A GLICOSE. O CITRATO É CONVERTIDO EM ACONITATO POR DESIDRATAÇÃO (HIDRÓLISE).
e) O piruvato a ser oxidado no ciclo de Krebs deve ser convertido a oxaloacetato. F= ELE NÃO É CONVERTIDO EM AXALOACETATO E SIM EM Acetil-CoA QUE SE UNIRÁ AO AXALOACETATO E FORMARÃO O CITRATO (ÁCIDO CÍTRICO). 
f) O piruvato a ser oxidado no ciclo de Krebs é convertido primeiro a acetil-CoA por descarboxilação oxidativa. V
g) O piruvato a ser oxidado no ciclo de Krebs é conjugado com oxaloacetato. F= QUEM SE UNE AO AXALOACETATO É A Acetil-CoA.
h) Produz acetil-CoA. F= A FORMAÇÃO DA ACETIL-COA É UMA ETAPA ANTERIOR AO CICLO DE KREBS
i) Consome ATP F= PRODUZ ATP. 
j) Gera uma molécula de GTP em cada ciclo. V
k) É catalisada por um único complexo multienzimático. F= É CATALISADA POR DOIS COMPLEXOS MULTIENZIMÁTICO, TRATAM-SE DO COMPLEXO ENZIMÁTICO PIRUVATO-DESIDROGENASE E ALFA-CETAGLUTARATO DESIDROGENASE. 
4. Sobre o processo de fosforilação oxidativa identifique como correto ou errado, corrigindo o que estiver errado: 
a) O transporte de elétrons nas mitocôndrias independe da existência de proteínas transportadoras de elétrons. F= O TRANSPORTE É DEPENDENTE .
b) O transporte de elétrons mitocondrial acontece na matriz mitocondrial. F= ACONTECE NA MEMBRANA INTERNA DA MITOCÔNDRIA.
c) O transporte de elétrons mitocondrial transporta os elétrons que vem do NADH ou FADH2 ao oxigênio. V
d) O transporte de elétrons mitocondrial requer de energia. V
e) O gradiente de prótons na mitocôndria é a diferença na concentração de H+ entre a matriz e o espaço intermembranar. V 
f) O gradiente de prótons na mitocôndria inibe a produção de ATP. F= ESTIMULA. A PRODUÇÃO DE ATP.
g) O gradiente de prótons na mitocôndria efetua o transporte de elétrons. F
h) O gradiente de prótons na mitocôndria explica o fato da matriz possuir um pH menor que o pH registrado no espaço intermembranar. F= O PH DA MATRIZ É MAIOR POIS POSSUI UMA MENOR CONCENTRAÃO DE ÍONS H+ NO MEIO E O PH DO ESPAÇO INERMEMBRANAR É MENOR PELA MAIOR [H+] PRESENTE. 
i) Na fosforilação oxidativa a reoxidação do FADH2 possui um menor rendimento em termos de síntese de ATP, porque o complexo I não é utilizado no processo. V
j) Na fosforilação oxidativa uma maior quantidade de canais diferentes do complexo F0 da ATP sintase aumentará o fluxo de prótons do espaço intermembrana para a matriz mitocondrial, aumentando a síntese de ATP.F= PORQUE A PASSAGEM DE PRÓTONS POR OUTROS CANAIS QUE NÃO SEAM PELO COMPLEXO F0 NÃO AUMENTARÁ A SÍNTESE DE ATP E SIM DE CALOR. 
k) Na fosforilação oxidativa os elétrons são transportados da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar. F 
l) Na fosforilação oxidativa o transporte de elétrons independe de transportadores móveis como a ubiquinona e o citocromo c. F= DEPENDEM. 
5. No ciclo de Krebs, o NADH e o ATP são moduladores alostéricos negativos (inibidores) das enzimas citrato sintase, isocitrato desidrogenase e α-cetoglutarato desidrogenase. Discuta brevemente que relação tem este tipo de controle da atividade enzimática com o estado energético celular.
R= CITRATO SINTASE E ALFA-CETOGLUTARATO DESIDROGENASE SÃO REGULADOS PELO NADH E O ISOCITRATO DESIDROGENASE É REGULADO PELO NADH E O ATP. NÃO HÁ FORMAÇÃO DE CITRATO QUE É UM PRECURSOR DA VIDA DE ELÉTRONS. COM A INIBIÇÃO DO ALFACETOGLUTARATO DESIDROGENASE NÃO SE É PERMITIDA A FORMAÇÃO DE SUCCINIL E ,ASSIM, NÃO HÁ A FORMAÇÃO DO GTP E NADH E , CONSEQUENTEMENTE, DA VIA PARA REGENERAR O AXALOACETATO. NA ISOCITRATO DESIDROGENASE NÃO HAVERÁ A FORMAÇÃO DO NADH E , ASSIM, A CADEIA RESPIRATÓRIA RECEBERIA MENOS ELÉTRONS E PRÓTONS, DIMINUINDO A QUANTIDADE DE ATP PARA A CÉLULA. O ALFACETOGLUTARATO NÃO SENDO FORMADO NÃO HAVERÁ PRECURSOR PARA A FORMAÇÃO DE AA COM A INIBIÇÃO DESSAS ENZIMAS, ENTÃO A VELOCIDADE GLOBAL DO CICLO CAI. 
ATP E NADH SÃO MOLÉCULAS DE ALTO VALOR ENERGÉTICO E A CÉLULA AO IDENTIFICAR A PRODUÇÃO DESSAS MOLÉCULAS EM EXCESSO 
6. A membrana externa da mitocôndria é permeável à maioria dos solutos de baixo peso molecular. A membrana interna, entretanto, possui seletividade, sendo impermeável, por exemplo, às coenzimas, nucleotídeos, etc. Como o NADH produzido na via glicolítica pode ser reoxidado na cadeia respiratória da mitocôndria? 
R= ATRAVÉS DO SISTEMA LANÇADEIRA, QUE É DIVIDIDA EM DUAS LANÇADEIRAS, A MALATO-ASPARTATO (NA QUAL O NADH TRANSFERE SEUS ELÉTRONS PARA O COMPLEXO I QUE IRÃO PASSANDO POR COMPLEXOS ATÉ O IV E COM ISSO PRODUZ UM SALDO DE 2,5 ATPS) E O GLICEROL 3-FOSFATO EM QUE OS ELÉTRONS DO NADH PASSAM DIRETO PARA O COMPLEXO II SEM PASSAR PELO PRIMEIRO COMPLEXO, RESULTANDO NO FINAL EM UM SALDO DE 1,5 ATPS. 
NO CIRCUITOMALATO-ASPARTATO (É UMA MANEIRA QUE A CÉLUA UTILIZA PARA JOGAR O NADH (VEIO DA GLICÓLISE) DO ESPAÇO INTERMEMBRANAR PARA A MATRIZ MITOCONDRIAL) . DENTRO DO ESPAÇO INTERMEMBRANAR HÁ UMA REAÇÃO DO OXALOACETATO RECEBENDO OS PRÓTONS DO NADH, OU SEJA, O OXALOACETATO É REDUZIDO FORMANDO O MALATO E O NADH PASSA A SER NAD+ QUE VOLTA PRO CITOPLASMA PARA CONTINUAR A GLICÓLISE. 
COM ISSO, O MALATO PASSA PARA A MATRIZ, QUANDO ELE CHEGA NA MATRIZ OCORRE A REAÇÃO INVERSA, MALATO SE CONVERTE EM OXALOACETATO E TRANSFERE OS SEUS PRÓTONS PARA UM NAD+ FORMANDO O NADH +H+. 
CONTINUANDO O CIRCUITO (NÃO FAZ PARTE DA RESPOSTA, É SÓ PARA EXPLICAR O SISTEMA INTEIRO) O OXALOACETATO REAGE COM O GLUTAMATO E ORIGINA O ASPARTATO O QUAL IRÁ SAIR DA MATRIZ POR MEU DE UM CARREADOR, MAS ESSA SAÍDA DEPENDE DA ENTRADA DE UM H+, HAVENDO, ASSIM, UM ANTIPORTE. 
7. Discuta a frase: “O ciclo de Krebs pode ser visto como um ponto chave de todo o metabolismo aeróbico”. R= O CICLO DE KREBS É CONSIDERADO UMA VIA CENTTRAL, CONSIDERADA UMA VIA ANFIBÓLICA (SÍNTESE E DEGRADAÇÃO) POIS ELE FAZ A COMUNICAÇÃO DAS VIAS OXIDATIVAS E DE SÍNTESE, JÁ QUE OS PRINCIPAIS INTERMEDIÁRIOS FORMADOS NO CICLO DE KREBS SÃO FORMADOS 
8. Explique a finalidade do ciclo de Krebs considerando as seguintes situações em uma célula qualquer. 
a) Disponibilidade adequada de energia química na forma de ATP e necessidade de síntese de glucose; 
R= 
b) Necessidade de energia na forma de ATP, disponibilidade adequada de oxigênio, presença de glucose. 
9. Explique como a relação [ATP]/[ADP], [ATP]/[AMP] interfere na frequência da glicólise e do ciclo de Krebs. 
R= À MEDIDA EM QUE A CÉLULA UTILIZA O ATP, A CONCENTRAÇÃO DE ADP É AUMENTADA. ENTÃO AO PASSO QUE A [ATP] DIMINUI, A [ADP] AUMENTA. PORÉM, UM AUMENTO NA [ADP] INDICA PARA A CÉLULA QUE ESTÁ FALTANDO ATP. PORTANTO, UM AUMENTO DA [ATP] DEVERIA SER UM FATOR IMPORTANTE PARA ACELERAR A GLICÓLIS, PORÉM NÃO É O QUE OCORRE. PORQUE A CÉLULA POSSUI UM MECANISMO RÁPIDO DE RECUPERAÇÃO DE ATP COM O ENVOLVIMENTO DA ENZIMA ADENILATO CINASE A QUAL UNE DOIS ADPs E FORMAM UM ATP MAIS UM AMP. ESSA REAÇÃO TRATA-SE DE UMA MANEIRA RÁPIDA DE RECUPERAR ATP. PORÉM, ESSE PROCESSO DIMINUI A [ADP] AUMENTANDO A [AMP] PORQUE É MAIS FÁCIL PARA A CÉLULA PERCEBER QUE A [AMP] ESTÁ AUM ENTANTO DO QUE PERCEBER A [ADP]
 UM MAIOR CONSUMO DE ATP RECOMPÕE A QUANTIDADE DE ADP .UMA ALTA [ATP] INIBE A GLICÓLISE ( PRA EVITAR A SUA PRODUÇÃO EM EXCESSO), [ADP]
[AMP] ESTIMULA A GLICÓLISE PORQUE OCOORE A FORMAÃO DE ATP DE UMA FORMA NÃO-CONVENCIONAL ……………..‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼!
10. A glicólise pode ser regulada de diferentes formas e de modo recíproco à gliconeogênese. Uma das formas de regulação se dá mediante a quantidade de glucose disponível, o que ativa a secreção de alguns hormônios. Explique esse mecanismo de regulação recíproca considerando a ação da insulina e do glucagon. 
R= O HORMÔNIO INSULINA QUE É SECRETADO PELAS CÉLULAS PANCREÁTICAS, EM ALTA CONCENTRAÇÃO DE GLICOSE ATIVA AS VIAS METABÓLICAS (COMO A GLICÓLISE E GLICOGÊNESE) QUE QUEBRAM A MOLÉCULA E INIBE AS VIAS QUE SINTETIZAM ESTE CARBOIDRATO, AS QUAIS SÃO GLICONEOGÊNESE E GLICOGENÓLISE. JÁ O GLUCAGON FUNCIONA DEVIDO UMA BAIXA CONCENTRAÇÃO DE GLICOSE, ATIVANDO AS VIAS QUE PRODUZEM ESSA MOLÉCULA QUE CONSISTEM NAS VIAS CHAMADAS DE GLICOGENÓLISE E GLICONEOGÊNESE E INIBEM AS VIAS QUE OXIDAM A GLICOSE. 
11. Qual a razão de uma célula em estado de fermentação consumir maior quantidade de glucose e a uma velocidade muito maior do que uma célula que não esteja realizando tal processo? 
R= 
12. Partindo de uma molécula de glucose, comente sobre em que condições ela seguiria por cada uma das vias a seguir considerando a demanda e necessidade celular: glicólise, gliconeogênese, glicogenólise, glicogênese, fermentação, via das pentoses fosfato. 
R=
13. Qual a vantagem do processo de fermentação na célula, uma vez que a produção de ATP é bem menor do que quando a oxidação se dá de modo completo até CO2 e H2O, estando a maior parte da energia ainda presente nas moléculas de piruvato? 
R=
14. Em locais alagados os tecidos de raízes submersas tendem a apresentar valores de pH ligeiramente mais baixos do que nos demais tecidos da planta. Da mesma forma, é bem conhecido entre caçadores que a carne de animais que correram muito antes de morrer tem sabor ácido. A partir disso responda: 
a) Qual evento bioquímico está evidenciado nestes fatos e por que o mesmo acontece nas condições apresentadas? 
R= O EVENTO BIOQUÍMCO TRATA-SE DA FERMENTAÇÃO. PORQUE HÁ PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁCTICO NO CITOSOL DAS CÉLULAS DESSES TECIDOS, ENTÃO COM MUITO ÁCIDO PRESENTE O PH TENDE A DIMINUIR‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼‼ 
b) Qual o evento bioquímico que explica a diminuição nos valores de pH nas raízes e músculos? Explique-o. 
R= FERMENTAÇÃO LÁCTICA , POIS NELA A MOLÉCULA DE PIRUVATO IRÁ SE TRANSFORMAR NA MOLÉCULA DE LACTATO PELA OXIDAÇÃO DO NADH EM NAD+.