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LISTA DE EXERCÍCIOS - BIOQUÍMICA 1) Na espécie humana o colesterol pode ser obtido da alimentação ou por síntese a partir de precursores simples. Uma pessoa adulta em dieta com pouco colesterol sintetiza no fígado, em média, 600mg de colesterol por dia. Se o colesterol estiver presente na dieta essa síntese é reduzida drasticamente. Como ocorre essa regulação? *A síntese de colesterol acontece primeiramente através de 3 acetil-CoA que se condensam e formam o mevalonato. O mevalonato se transforma no isopreno ativado, que tem 5 carbonos. Ocorre uma condensação de 6 isoprenos, portanto seriam 30 carbonos, formando o escaleno, que sofre ciclização até que forme o colesterol. R.: O colesterol segue a ser produzido se algo não inibir isto. Portanto, o excesso de colesterol dentro da célula inibe a enzima HMG-CoA redutase por feedback (reação alostérica, o próprio produto da reação inibe a enzima para interromper a síntese). Ao fazer isto, ativa a enzima ACAT, que transforma colesterol livre em éster de colesterol, que fica armazenado na célula para ser utilizado para formar as membranas, para a síntese de vitamina D ou para a síntese de hormônios esteroides. Vai também inibir a síntese dos receptores para a entrada de LDL na célula, então o LDL permanece na corrente sanguínea (pode formar placas de ateroma). Existem medicamentos que ajudam a inibir a HMG-CoA redutase também, diminuindo a síntese do colesterol. 2) Uma espécie de camundongos de laboratório que não expresse o gene para a proteína apo B-100 tem níveis elevados de LDL. Quando recebem uma dieta normal, eles desenvolvem aterosclerose. Como a falta de apo B-100 pode provocar esse aumento dos níveis de LDL? *Na superfície das células há um receptor para LDL, que reconhece a proteína APO B-100 presente no LDL. Então a APO B-100 se liga ao receptor o que resultará numa endocitose permitindo a entrada do LDL. O LDL transporta o colesterol em forma de éster de colesterol. Dentro da célula o LDL irá se condensar com o lisossomo (possui enzimas que quebram proteínas e éster de colesterol), então ele irá quebrar o APO B-100 e o éster de colesterol, liberando aminoácidos, ácidos graxos e colesterol. R.: A APO B-100 é a proteína pertencente ao LDL que é reconhecida por um receptor de membrana da célula. Através dessa proteína é que o LDL consegue entrar na célula, e sem ela ele não entraria, portanto, ele ficaria acumulado no sangue, formando ateromas. 3) Com base no seu conhecimento em metabolismo de lipoproteínas, e com ajuda da figura abaixo, explique detalhadamente como ocorre o transporte dos lipídios através das lipoproteínas (quilomícrons, VLDL, LDL e HDL). Quilomícrons: são os responsáveis pelo transporte de lipídeos na dieta, principalmente triacilglicerol e colesterol. Eles possuem uma apo proteína chamada APO-CII que ativa a lipoproteina lipase nos capilares, que é a responsável pela quebra de triacilglicerol (quebra em 3 ácidos graxos e um glicerol, os ácidos graxos são utilizados como fonte de energia e o glicerol vai para o fígado). *A APO-E serve para o reconhecimento do quilomícron remanescente do fígado. LDL: São responsaveis pelo transporte de triacilglicerol produzido pelo fígado. VLDL: Também possui a apo proteína APO-CII, então o VLDL sai do fígado com triacilgliceol e colesterol e faz o mesmo trajeto que o quilomicron. Conforme o VLDL perde triacilglicerol ele vai se tornando VLDL remanescente que também é chamado de IDL, quando o VLDL fica apenas com o colesterol ele transforma-se em LDL e pode ter dois caminhos: voltar para o fígado ou levar esse colesterol para os tecidos extra-hepáticos. HDL: Faz o transporte reverso de colesterol, retira o excesso de colesterol dos tecidos extra- hepáticos e leva até o fígado para que lá seja metabolizado e liberado na forma de colesterol livre na bile ou vá para a formação dos sais biliares. Por isso ele é considerado o colesterol bom. *FCAT ou LCAT transforma o colesterol em ester de colesterol. A enzima APO-A ativa a LCAT. 4) Uma mulher com 20 anos de idade com diabetes melito, em estado de semiconsciência, com febre, náuseas e vômitos foi admitida em um hospital. Sua respiração apresentava odor de acetona. Uma amostra de urina foi fortemente positiva para corpos cetônicos. Com relação ao caso apresentado, assinale a afirmativa incorreta. Justifique. A ( ) A mitocôndria do fígado tem a capacidade de converter acetil-CoA proveniente da β-oxidação de ácidos graxos em corpos cetônicos. Os compostos classificados como corpos cetônicos são o acetoacetato, β-hidroxibutirato e a acetona. B ( ) O acetoacetato, a acetona e o β-hidroxibutirato são transportados pelo sangue aos tecidos periféricos. Ali eles podem ser convertidos novamente em acetil-CoA, que é oxidada no ciclo de Krebs, dessa maneira são importantes fontes de energia para os tecidos periféricos. A acetona não pode voltar a ser acetil-CoA e é liberada na expiração. C ( ) Um sintoma frequente da cetoacidose é o odor de acetona na respiração, resultante da alta produção de acetona. D ( ) Quando a velocidade de formação dos corpos cetônicos é maior que a velocidade de seu consumo, seus níveis começam a aumentar no sangue, diminuindo o pH do sangue, condição chamada de cetoacidose. Essa condição é observada em casos de diabetes melito não controlado e no jejum. E ( ) Ao contrário dos ácidos graxos, os corpos cetônicos podem ser utilizados pelo sistema nervoso, sendo importante combustível durante o jejum. O fígado não tem a capacidade de degradar os corpos cetônicos e, assim sendo, somente os sintetiza para consumo pelos tecidos periféricos. 5) Com relação ao seu conhecimento sobre o metabolismo de proteínas, considere a afirmativas a seguir: I – A uréia é a principal forma de eliminação dos grupos amino oriundo dos aminoácidos. Um átomo de nitrogênio da molécula de uréria é fornecido por NH4+ e o outro pelo aspartato. A uréia é produzida pelo fígado, através do ciclo da uréia, e então transportada pelo sangue até os rins, para ser excretada na urina. II – Quando a função hepática está comprometida, devido a efeitos genéticos no ciclo da uréia ou doença hepática, os níveis sanguíneos de amônia podem elevar-se, condição denominada hiperamonemia. A hiperamonemia apresenta efeito neurotóxico direto no sistema nervoso central. III – Aminoácidos em excesso em relação às necessidades biossintéticas da célula são degradados. O primeiro passo na degradação da maioria dos aminoácidos é a transferência de seus grupos amino para o α-cetoglutarato, formando um α-cetoácido e glutamato. Esse processo é denominado desaminação oxidativa e é catalisado pela enzima glutamato desidrogenase. TRANSAMINAÇÃO IV – Dois mecanismos são utilizados para o transporte da amônia dos tecidos periféricos para o fígado, para sua conversão final em ureia. O primeiro pode ser realizado pela glutamina, uma forma não tóxica de transporte de amônia. Na maioria dos tecidos a amônia combina-se com o glutamato formando a glutamina. A glutamina é transportada no sangue para o fígado, onde é clivada para produzir glutamato e amônia. O segundo mecanismo de transporte utilizado pelo músculo envolve alanina, um processo denominado ciclo da glicose-alanina. Estão corretas as alternativas: A ( ) I, II, III e IV B ( ) I, II e IV C ( ) II, III e IV D ( ) II e V E ( ) I, II e III 6) Um rapaz proveniente de uma região endêmica de malária foi internado com sintomas desta doença. O diagnóstico laboratorial confirmou a suspeita e prontamente foi instituído o tratamento à base de antimaláricos. Dois dias depois o paciente piorou e exames laboratoriais foram realizados, sendo que, a hemoglobina mostrou uma queda acentuada juntamente com o número de hemácias, consequência da anemia hemolítica. A suspeita de uma deficiência da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD) foi levantadae para comprovar, foi realizada a determinação quantitativa desta enzima nas hemácias, o que mostrou uma atividade catalítica muito baixa. Baseado no texto apresentado, responda: A – A enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD) pertence a qual via metabólica? Esta via metabólica ocorre em quais tecidos e leva a produção de quais moléculas? Qual a importância dessas moléculas no organismo humano? Via das pentoses fosfato. Esta via ocorre principalmente no fígado, tecido adiposo, tecido nervoso (cérebro) e seus produtos são: NADPH e ribose-5-fosfato. O NADPH auxilia na função do controle do estresse celular, atuando como um antioxidante de superóxidos, por exemplo, o peróxido de hidrogênio, transforma-o em duas moléculas de água. Já a ribose-5-fosfato atua na produção de nucleotídeos, DNA e RNA. B – Explique porque a deficiência da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD), em determinadas circunstâncias, (como o uso de antimaláricos, sulfas, radiação ionizante) causa anemia hemolítica. As substâncias citadas são moléculas radioativas que se ligam as nossas células e são extremamente prejudiciais, pois podem formar espécies reativas de oxigênio. A enzima glicose-6- fosfato desidrogenase é a responsável por produzir o primeiro NADPH da via das pentoses fosfato. Portanto, a primeira reação da via das pentoses fosfato não ocorre e o NADPH que provém dela não é produzido e sem ele, essas substâncias atuam no nosso organismo de maneira negativa. Os eritrócitos, ao sofrerem a ação destes radicais livres são rompidos e sofrem hemólise e isso acontece pois eles dependem exclusivamente do NADPH produzido dessa via, e sem ele elas sofrem a hemólise causando uma anemia hemolítica. C – O paciente apresente consequências fisiopatológicas mais aparentes nas hemácias (anemia hemolítica) do que em outras células, como as do fígado. Explique. As células do fígado, por apresentarem mitocôndria, conseguem o NADPH produzido de outras vias e não só da via das pentoses fosfato, diferentemente dos eritrócitos. Sem a enzima haverá acumulo de radicais livres, que irão oxidar os lipídios da membrana rompendo a célula. 7) Ácidos graxos armazenados no tecido adiposo, na forma de triacilglicerol, servem como a principal reserva de combustível do organismo. Os triacilgliceróis proporcionam energia metabólica concentrada, pois são altamente reduzidos e muito anidros. A oxidação completa de ácidos graxos libera uma grande quantidade de energia. Com relação ao metabolismo dos lipídios, analise as afirmativas a seguir: I – Quando ácidos graxos são requeridos pelo organismo para a produção de energia, a lipase sensível a hormônio das células adiposas inicia a degradação dos triacilgliceróis armazenados. Os ácidos graxos são levados pela albumina para o fígado e tecidos periféricos que utilizam o ácido graxo como fonte de energia e o glicerol é levado pelo sangue ao fígado. II – A degradação dos ácidos graxos (β-oxidação) ocorre na mitocôndria. A carnitina é necessária para o transporte de ácidos graxos com mais de 12 carbonos do citosol para a mitocôndria. São necessárias as enzimas carnitina acil transferase I e carnitina acil transferase II. A carnitina acil transferase I é inibida por malonil-CoA. III – Estando o ácido graxo dentro da mitocôndria, ele será oxidado produzindo acetil-CoA, NADH e FADH2. IV – A oxidação de ácidos graxos com número ímpar de carbonos procede a liberação de dois carbonos (acetil-CoA) por vez, até finalmente formar uma molécula de três carbonos (propionil- CoA). Esse composto é convertido em succinil-CoA, um intermediário do ciclo de Krebs. Estão corretas apenas as afirmativas: A ( ) I, II e IV B ( ) Todas as afirmativas C ( ) I, III e IV D ( ) II, III e IV E ( ) I, II e III 8) Um paciente desenvolve uma doença caracterizada por fraqueza muscular progressiva e espasmos musculares dolorosos. Esses sintomas são agravados no jejum, exercícios e uma dieta rica em gorduras. O homogeneizado de uma amostra de músculo do paciente oxida o oleato adicionado mais lentamente do que os homogeneizados de amostras de músculos obtidas de indivíduos saudáveis. Quando a carnitina foi adicionada, a velocidade de oxidação do oleato se igualou àquela dos homogeneizados. O paciente foi diagnosticado como tendo uma deficiência de carnitina. Baseado nestes dados, responda: A – Por que a carnitina adicionada aumenta a velocidade de oxidação do oleato no homogeneizado de músculos do paciente? Explique. Porque a principal função da carnitina é transportar ácidos graxos de cadeia longa (com mais de 12 carbonos) do citosol para o interior da mitocôndria, para que seja realizada a β-oxidação. B – Por que os sintomas são agravados pelo jejum, exercício físico e a dieta rica em gorduras? No jejum ocorre a hipoglicemia, o ácido graxo é então mobilizado para ser utilizado como fonte de energia. Durante o exercício físico o consumo energético é aumentado, necessitando da mobilização do ácido graxo, já a dieta rica em gorduras o excesso do ácido graxo gera sobrecarga no metabolismo. C – Calcule o rendimento de ATP na oxidação completa de ácido esteárico (18 carbonos). Considere as etapas de oxidação, processamento de acetil-CoA pelo ciclo de Krebs, cadeia de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa. *BETA OXIDAÇÃO: 9 acetil-CoA, 8 NADH, 8 FADH2 (gasto de 2 ATP). *Se com 1 acetil-CoA, ciclo de Krebs libera 3 NADH, 1 FADH2 e 1ATP, que resultaria em 10 ATPs (3NADHx2,5; 1FAHD2x1,5; 1ATP), como são 9 acetil-CoA, seriam 90 ATPs. *Na cadeia transportadora de elétrons, cada NADH produz 2,5 ATP e cada FADH2 produz 1,5ATP, se temos 8 NADH, então são produzidos 20 ATP provindos do NADH e 12 ATP provindos do FADH2. *No total, teríamos 122 ATPs, porém, diminuímos 2ATPS que foram gastos para transportar o ácido graxo para dentro da mitocôndria, então seria 120 ATPs. 9) Em células de mamíferos a síntese de ácidos graxos ocorre no citosol. O substrato inicial para esta série de reações é a acetil-CoA, a qual se forma na matriz mitocondrial. Como a acetil-CoA se move da matriz para o citosol? A ( ) A acetil-CoA reage com o oxaloacetato e deixa a matriz como citrato através do transportador de citrato. B ( ) A acetil-CoA combina-se com o bicarbonato e é transportada para fora da matriz como piruvato. C ( ) Há uma proteína específica transportadora de acetil-CoA. D ( ) A acetil-CoA é uma molécula não polar capaz de se difundir livremente através das membranas. E ( ) Tanto a membrana mitocondrial interna quanto a externa são livremente permeáveis a acetil-CoA devido à presença de poros ou canais transmembranas. 10) Durante a situação de “lutar ou fugir”, a liberação de adrenalina promove a degradação de glicogênio no fígado, coração e músculo esquelético. O produto final da degradação do glicogênio no fígado é a glicose. Ao contrário, o produto final no músculo esquelético é o piruvato. Por que são observados produtos diferentes da degradação do glicogênio nesses dois tecidos? Isso ocorre pois, apenas no fígado existe a enzima glicose-6-fosfatase, responsável por fazer a quebra do glicogênio em glicose, e assim manda essa glicose para a corrente sanguínea. Enquanto no músculo esquelético, a enzima que degrada o glicogênio em glicose não existe, permanecendo aprisionada na forma de glicose-6-fosfato, comprometido então com a via glicolítica que produz piruvato.
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