BIOQUÍMICA Questões para AP1

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1) Diferencie catabolismo e anabolismo.
Resposta: Catabolismo: Degradação de biomoléculas. Carreadores de elétrons oxidados. Entram carreadores oxidados e saem carreadores reduzidos. Energia liberada., pode ser armazenada na forma de ATP. Conjunto de reações convergentes.
Anabolismo: Síntese de biomoléculas. Carreadores de elétrons reduzidos. Entram carreadores reduzidos e saem carreadores oxidados. Utiliza energia. Conjunto de reações divergentes.
2) Explique porque a molécula de ATP pode ser considerada como um composto de alta energia.
Resposta: O Adenosina Trifosfato é uma molécula que armazena energia nas ligações entre o agrupamento fosfato. Intermediário entre catabolismo e anabolismo. Várias enzimas são reguladas pela concentração de ATP na célula. A hidrólise da molécula de ATP libera energia necessária para que reações desfavoráveis possam acontecer.
3) Do ponto de vista da termodinâmica, como é possível determinar se uma reação é favorável?
Resposta: A partir do Delta G é possível determinar se uma reação é favorável ou desfavorável. 
Reação com Delta G negativo é uma reação espontânea, reação que libera energia, uma reação exergônica. Reação com Delta G positivo é uma reação não espontânea, reação que absorve energia, uma reação endergônica.
4) Por que a ocorrência de reações acopladas é importante?
Resposta: Reação acoplada é a junção de uma reação desfavorável com uma reação favorável. A reação favorável vai possibilitar a ocorrência da reação desfavorável. No metabolismo é gasta alguma energia para tornar possível uma das etapas da via que é endergônica, para que outras etapas que fornecem energia cubram esse gasto inicial e ainda liberem energia para outras funções metabólicas.
5) Apresente as reações irreversíveis da glicólise, as enzimas que as catalisam e a importância bioquímica das mesmas.
Resposta: As reações irreversíveis da glicólise são: a 1ª, a 3ª e a 10ª.
Na 1ª reação da glicólise ocorre a fosforilação da molécula de glicose, esta recebe um agrupamento fosfato no carbono 6, tornando-se glicose-6P, o que impede que saia da célula, já que GLUT4 não é capaz de transportar glicose-6P, direcionando a glicose pela via glicolítica. Possui delta G negativo, reação exergônica, gasto de ATP e a enzima que catalisa essa reação é a hexoquinase, uma das três enzimas ponto chave de regulação. Esta reação é importante para manter a glicose dentro da célula, pois a fosforilação funciona como uma etiqueta na glicose impedindo a saída desse substrato.
Na 3ª reação ocorre a fosforilação da frutose-6P. Possui delta G negativo, reação exergônica, gasto de ATP e a enzima que catalisa essa reação é a fosfrutoquinase 1 (PFK1), considerada o principal ponto de regulação da velocidade da via glicolítica.
Na 10ª reação ocorre a transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP formando piruvato, produto final da glicólise e síntese de ATP. Possui delta G negativo, reação exergônica e a enzima que catalisa essa reação é a piruvato quinase. As 3 reações chaves apresentam delta Gs negativos o que determina a direção da via, dirigindo as reações no sentido da formação do piruvato.
6) Quais são os produtos da via glicolítica? Indique as reações em que os mesmos são sintetizados.
Resposta: 2 moléculas de Piruvato sintetizadas na 10ª reação, 2 NADH.H+ sintetizados na 6ª reação e 4 moléculas de ATP sintetizadas na 7ª e na 10ª reação, havendo um saldo de 2 ATP, já q foram gastas uma na 1ª reação e mais uma na 3ª reação.
7) Escreva o nome das enzimas-chave da glicólise e discuta sobre os mecanismos de regulação destas moléculas.
Resposta: 1ª enzima-chave: Hexoquinase. Vai ser regulada pela concentração de glicose-6P. Havendo alta concentração de glicose-6P a enzima vai ser inibida. Em baixa concentração de glicose-6P a enzima vai ser ativada.
2ª enzima-chave: Fosfrutoquinase 1 (PFK1). Vai ser regulada pela concentração de frutose-2,6 biP, ATP ou citrato. Havendo alta concentração de frutose-2,6 biP a enzima vai ser ativada, em baixa concentração de frutose-2,6 biP a enzima vai ser inibida. Alta concentração de ATP ou citrato a enzima é inibida. Em baixa concentração de ATP ou citrato a enzima é ativada.
3ª enzima-chave: Piruvato quinase. Enzima fortemente regulada. A enzima é inibida em alta carga energética e ativada em baixa. Além dos reguladores alostéricos frutose 1,6 biP (ativador), ATP e alanina (inibidores), a piruvato quinase é regulada por fosforilação. Este processo de modificação covalente da enzima ocorre em resposta aos níveis de glicose no sangue. Baixos níveis de glicose levam à liberação de glucagon, um hormônio que promove a fosforilação da piruvato quinase tornando-a menos ativa. 
8) A via glicolítica pode ser dividida em dois estágios. Caracterize estas duas etapas, mencionando os produtos e a importância destas fases.
Resposta: Na etapa de investimento (5 reações – etapa endergônica- absorção de energia) o substrato é a glicose. Tem gasto de 2 moléculas de ATP (1ª e 3ª reação) e são produzidas 2 moléculas de gliceraldeído-3P. Eta
Na etapa de pagamento (5 reações – etapa exergônica – liberação de energia), os substratos são 2 moléculas de gliceraldeído-3P e como produto a síntese de 4 moléculas de ATP com o saldo de 2 ATP, 2 moléculas de NADH.H+ e 2 moléculas de piruvato.
A ideia de dividir a glicólise em etapas (investimento e pagamento) é mostrar que a célula prepara a molécula de glicose na primeira fase para ser reconhecida e utilizada na segunda etapa. Sem isso, a glicose pode seguir outros caminhos metabólicos e não cumprir a função primordial da via glicolítica, a de sintetizar ATP. Este objetivo da via só é alcançado na segunda fase, quando de fato a via sintetiza seu produto mais importante, o ATP. 
9) A molécula de piruvato corresponde a um dos produtos da glicólise. Descreva os possíveis destinos metabólicos do piruvato e aponte as principais diferenças entre estas vias.
Resposta: O destino do piruvato produzido na glicólise vai depender da presença ou ausência de oxigênio. 
Na presença de oxigênio, respiração celular. 
As vias que fazem parte da respiração celular são Glicólise, complexo Piruvato Desidrogenase (PDH), Ciclo do Ácido Cítrico, Cadeia Transportadora de Elétrons e Fosforilação Oxidativa.
Na ausência de oxigênio, fermentação. 
Na fermentação alcoólica inclui a glicólise e mais duas reações adicionais.
Na fermentação láctica ocorre a glicólise e mais uma reação adicional.
10) Explique a relevância metabólica das moléculas de NAD+ e FAD.
Resposta: São moléculas que atuam como carreadores de elétrons. Vão receber os elétrons e vão carrear esses elétrons para CTE.
Cada NADH.H+, que transfere seus elétrons p a CTE, possibilita com isso a síntese de 2,5 moléculas de ATP e cada FADH2, a síntese de 1,5 molécula de ATP.
11) Apresente a reação catalisada pelo complexo enzimático piruvato desidrogenase (PDH), destacando os substratos, os produtos e a importância deste processo.
Resposta: O complexo piruvato desidrogenase (PDH) vai converter as duas moléculas de piruvato em duas moléculas de acetil-CoA. Ocorre a liberação de gás carbônico, já que o piruvato tem 3 carbonos e a acetil-Coa tem 2 carbonos. O substrato desta reação é o piruvato. Os produtos são acetil-CoA, NADH.H+ e CO2. Esse processo é importante porque é considerada uma ponte entre as duas vias metabólicas, glicólise e CAC.
12) Aponte os intermediários e os produtos do ciclo de Krebs. Qual o destino destas moléculas sintetizadas durante esta via?
Resposta: Intermediários: Oxaloacetato, Citrato, Isocitrato, Alfa-cetoglutarato, Succinil-CoA, Succinato, Fumarato, Malato
Produtos: 6 NADH.H+, 2 FADH2, 4 CO2 e 2 ATP.
Destino: As 6 moléculas de NADH.H+ e as 2 moléculas de FADH2 vão ser carreados para CTE.
As 4 moléculas de CO2 vão ser eliminadas através da respiração.
E as 2 moléculas de ATP vão ser usadas na demanda energética da célula.
NADH.H+: Reação 3,4 e 8. FADH2: Reação 6. CO2: Reação 3 e 4. ATP: Reação 5.
14) Explique o que aconteceria com a célula na ausência de oxigênio, considerandoas seguintes vias metabólicas: CAC, fosforilação oxidativa e CTE.
Resposta: O oxigênio é o aceptor final de elétrons da CTE, sem ele as coenzimas NAD+ e FAD permaneceriam em sua forma reduzida (NADH.H+ e FADH2), causando inibição de importantes enzimas do CAC, como a malato desidrogenase e a isocitrato desidrogenase. Seria uma inibição por carga energética. Não ocorrendo o CAC, a CTE fica saturada e para de funcionar. A ATPsintase também não funcionaria, interrompendo a síntese de ATP, pois esta é dependente de transporte de elétrons. Assim, a célula tem o suprimento de ATP cada vez menor. O ATP é fundamental para as atividades celulares e sem ATP a célula deixaria de realizar atividades cruciais e a manutenção da célula estaria comprometida, podendo levar a um colapso ou à morte celular.
14) Considerando a glicólise, fermentação, reação catalisada pela PDH, ciclo de Krebs, CTE e fosforilação oxidativa, disserte sobre a diferença no saldo de moléculas de ATP produzidas na presença e na ausência de oxigênio.
Resposta: Presença de oxigênio: processo de respiração celular. As vias:
Glicólise (2 ATP e 2 Piruvato) PDH (sem produção de ATP) CAC (2 ATP) e 28 na fosforilação oxidativa que é dependente da CTE, são processos acoplados.
Ausência de oxigênio Glicólise (2 ATP e 2 Piruvato) o piruvato vai seguir p fermentação. Tendo um saldo de 2 ATP gerados na via glicolítica.
15) Explique porque a CTE e a fosforilação oxidativa podem ser consideradas processos metabólicos acoplados. Em uma situação de ausência de oxigênio, o que aconteceria com o ciclo de krebs?
Resposta: No decorrer da CTE vão ser bombeados prótons H+ que vão se acumulando no espaço intermembranas, esse fluxo de prótons H+ faz com que haja produção de ATP no processo de fosforilação oxidativa. Na ausência de oxigênio, vai haver um acúmulo de moléculas de NADH.H+ e FADH2. A alta concentração de NADH.H+ vai inibir a CTE e o CAC podendo ocorrer a morte celular.
16) Quais os possíveis destinos do piruvato na célula? Qual o caminho mais vantajoso em termos de conservação de energia? Por que?
Resposta: Os 3 possíveis destinos do piruvato na célula são a fermentação láctica, a fermentação alcoólica e a respiração celular. O caminho mais vantajoso em termos de conservação de energia é a respiração celular, pois há um saldo de 32 ATPs. Presença de oxigênio: RC. Ausência de oxigênio: fermentação.
17) A insulina atua em alguns tecidos promovendo eventos que são fundamentais para a glicólise. Justifique.
Resposta: Verdadeiro, pois a insulina é responsável pela ativação da proteína GLUT4, que é a proteína responsável pelo carreamento da glicose para o centro da célula.
18) Explique como o ATP pode atuar como substrato e ao mesmo tempo como regulador da enzima PFK1.
Resposta: Em baixas concentrações o ATP estimula a enzima PFK1, substrato. Já em altas concentrações o ATP liga-se ao sítio regulador da PFK1 inibindo a sua atividade, um tipo de regulação alostérica.
19) Descreva a reação catalisada pelo complexo enzimático piruvato desidrogenase e aponte a importância das vitaminas na estrutura e ação catalítica deste complexo.
Resposta: A reação catalisada pela PDH forma acetil-CoA, NADH.H+ e CO2, que serão responsáveis pelo início do CAC. A PDH precisa de ajuda de 5 enzimas para essa reação. As vitaminas são importantes para a descarbolilação oxidativa, coenzima adicionadas as reações.
20) O CAC é uma via que finaliza a oxidação da molécula de glicose. Quais reações são responsáveis pela liberação dos carbonos da molécula de glicose?
Resposta: As reações responsáveis pela liberação dos carbonos da molécula de glicose são a 3ª, em que ocorre a descarboxilação oxidativa em que duas moléculas de isocitrato + NAD+, são transformadas em duas moléculas de alfa-cetoglutarato + CO2 + NADH.H+, reação catalisada pela isocitrato desidrogenase, e a 4ª reação, em que a alfa-cetoglutarato + NAD+ + CoA, pela ação da enzima alfa-cetoglutarato desidrogenase, são convertidos em succinil-CoA + NADH.H+ + CO2.
21) Por que o CAC é dependente do oxigênio molecular se ele não utiliza diretamente esta molécula?
Resposta: O oxigênio é o aceptor final de elétrons. Impede o acúmulo de NADH.H+ e FADH2.
22) Como o CAC é regulado?
Resposta: O CAC é regulado por disponibilidade de substrato, inibição por acúmulo de produtos e regulação alostérica das enzimas. Também é regulado pelo balanço NADH.H+ / NAD, ATP / ADP e acetil-CoA / CoA-SH, que são indicativos do estado energético da célula.
23) Cite a sequência completa dos componentes da cadeia respiratória mitocondrial e descreva o caminho de transporte de elétrons quando eles são doados pela NADH.H+ e o caminho dos elétrons doados pelo FADH2 na CTE. Por que o caminho mediado por FADH2 resulta em um número menor de ATPs por fosforilação oxidativa?
Resposta: A sequência respiratória mitocondrial tem início com a glicólise, depois o complexo PDH, CAC, CTE e fosforilação oxidativa. Quando o substrato da CTE e o NADH.H+, o mesmo doa um elétron para o complexo I, que é uma bomba de prótons, depois esse elétron passa para a ubiquinona e então é dirigido para o complexo III, outra bomba de prótons, para o citocromo C e por fim, o complexo IV, outra bomba de prótons, para que seja levado ao oxigênio formando H2O, quando o substrato é o FADH2, a CTE inicia-se no complexo II e segue o mesmo caminho. O caminho iniciado pelo FADH2 resulta em um número menor de ATP porque ativa um menor número de bombas de prótons.
24) Por que precisamos respirar?
Resposta: Precisamos respirar para gerar energia ATP, a fim de manter as atividades da célula.
25) A síntese de ATP pela F0F1 ATP sintase ocorre graças ao gradiente quimiosmótico (ou eletroquímico), que gera a força próton motriz utilizada para a síntese de ATP. O que é esse gradiente quimiosmótico e como ele é formado?
Resposta: A rotação da enzima é promovida pelo fluxo de prótons, a favor do gradiente de concentração. O gradiente quimiosmótico é o gradiente de prótons presente na membrana interna mitocondrial, ativando ATP sintase.