Cadeia Respiratória - IQ-USP

Introdução ao Metabolismo
1. Considerar o mapa metabólico simplificado apresentado em classe e responder:
(a) Quais são os passos irreversíveis que aparecem no mapa?
Os passos irreversíveis são:
PIRUVATO  ACETIL-CoA + CO2
AMINOÁCIDOS CETOGÊNICOS  ACETIL-CoA
OXALOACETATO + ACETIL-CoA  CITRATO
-CETOGLUTARATO  SUCCINATO + CO2
(b) Qual é o primeiro composto comum que aparece na de-gradação de proteínas, lipídeos
e carboidratos?
ACETIL-CoA
(c) Animais de laboratório foram submetidos a dietas compostas exclusivamente de
carboidratos, ou lipídeos, ou proteínas. Analisar em que caso haveria sobrevivência,
verificando se é possível sintetizar:
ácido graxo a partir de glicose
Sim, utilizando as vias: glicosepiruvatoacetil-CoAácido graxo
proteína a partir de glicose
Seria possível sintetizar alguns aminoácidos glicogênicos
glicose a partir de ácido graxo
Não, pois, a conversão piruvato acetil-CoA é irreversível.
proteína a partir de ácido graxo
Não
glicose a partir de proteína
Não, a partir de glicose são produzidos apenas aminoácidos não essenciais. Como
uma proteína contem, em geral, aminoácidos essenciais e não essenciais, a resposta é
negativa.
ácido graxo a partir de proteína
Sim, pelas vias: proteínasacetil-CoAácido graxo
Em cada caso afirmativo, indicar a via utilizada
2. Que compostos um indivíduo deve obrigatoriamente receber na dieta? Utilizar apenas
as informações do mapa metabólico simplificado.
Proteínas contendo aminoácidos glicogênicos e micronutrientes (metais,
vitaminas).
3. Glicose é utilizada como fonte de energia para a célula, ou organismo com a finalidade
de produzir ATP. O excesso de glicose pode ser convertido em gordura. O esquema
simplificado abaixo mostra estas duas possibilidades:
ATP
GlicoseBcitratoC DECO2 + ATP + H2O
(citrato)
F
G


ácidos graxos
Discuta:
(a) Neste esquema, quais são as possíveis reações catalisadas por enzimas alostéricas?
BF
CD
São as reações onde aparecem no esquema, os efetores indicados. Sendo citrato o
efetor positivo da enzima que catalisa a conversão BF e ATP o efetor negativo da
enzima que catalisa a conversão CD.
(b) Como funciona o esquema acima quando há disponibilidade de muita glicose?
Neste caso, o "excesso" de ATP formado vai funcionar como efetor negativo da
enzima que catalisa a conversão CD, levando à um acúmulo de citrato. O citrato por
sua vez, irá funcionar como efetor positivo da enzima que catalisa a reação BF,
acelerando a produção de ácidos graxos. Portanto, glicose em "excesso" leva à produção
de gorduras.
(c) O substrato B pode dar origem a dois produtos diferentes. Faça os gráficos de
velocidade em função da concentração de B para cada uma das enzimas.
(d) Quando houver pouca disponibilidade de B qual seu caminho preferencial? Por quê?
Quando houver pouca disponibilidade de B, o caminho preferencial é a formação de ATP,
pois, neste caso, o nível ATP estaria baixo, a enzima que catalisa a conversão CD não
estaria inibida, não ocorreria, portanto, acúmulo de citrato. Neste caso, a via de formação
de ácidos graxos nào estaria ativada.
4. Lehninger, Principles of Biochemistry, Capítulo 13, Problema 5. Comparação entre via
catabólica e via anabólica. A interconversão de glicose a frutose-1,6-difosfato, uma série
muito importante de etapas no metabolismo de carboidratos, é mostrada em classe. A
quebra da glicose constitui a via catabólica, enquanto a biossíntese de glicose a partir de
frutose-1,6-difosfato corresponde a via anabólica. Ambas as vias usam as mesmas
hexoses monofosfato intermediárias. Embora estas vias tenham semelhanças, elas
apresentam diferenças básicas. A finalidade deste exercício é reconhecê-las.
Glicose
ATP
Pi
hexoquinase
glicose-6-fosfatase
ADP
H2O
Glicose-6-fosfato
isomerase
ATP
fosfofrutoquinase
ADP
isomerase
Frutose-6-fosfato
Pi
frutose difosfatase
H2O
Frutose-1,6-difosfato
(a) Esquematize a reação balanceada para cada passo na via catabólica. Escreva a equação
líquida que resulta quando soma-se os passos individuais.
Glicose + ATPGlicose 6-fosfato + ADP
Glicose 6-fosfatoFrutose 6-fosfato
Frutose 6-fosfato + ATP Frutose 1,6-difosfato + ADP
_______________________________________________
Glicose + 2 ATP Frutose 1,6-difosfato + 2 ADP
(b) Repita o item (a) para a via anabólica.
Frutose 1,6-difosfato + H2OFrutose 6-fosfato + Pi
Frutose 6-fosfatoGlicose 6-fosfato
Glicose 6-fosfato + H2OGlicose + Pi
_____________________________________________
Frutose 1,6-difosfato + 2 H2O glicose + 2 Pi
(c) Baseado nas equações líquidas, quais são as diferenças que podem ser notadas entre as
vias catabólica e anabólica? As duas vias são simplesmente o reverso uma da outra?
Apesar de envolverem os mesmos intermediários, elas não são simplesmente a
reversão da mesma via. O catabolismo consome 2 ATP e gera 2 ADP. O anabolismo
consome 2 H2O e gera 2 Pi. As enzimas envovidas são diferentes (com exceção da
isomerase). Isto permite que as vias tenham regulação independente.
(d) O que assegura o sentido das reações individuais no catabolismo da glicose? Ou seja,
o que impede que no catabolismo da glicose passe a ocorrer por vias reversas?
O sentido é garantido pelo favarecimento termodinâmico de transferência de ATP
para a glicose.
(e) Nas vias catabólica e anabólica, a interconversão de glicose e glicose-6-fosfato
poderia ser catalisada pela mesma enzima? Explique. A interconversão de glicose-6fosfato e frutose-6-fosfato nas vias catabólica e anabólica poderia ser catalisada pela
mesma enzima? Explique
,Nas reações citadas, no catabolismo, a enzima transfere um fosforil grupo do
ATP para um aceptor, é portanto uma quinase.
No anabolismo, ocorre a hidrólise dos substratos fosforilados, a enzima é portanto
uma fosfatase.
Glicólise
1. Stryer, Biochemistry 3a edição, Capítulo 15, Problema 3. Escreva a equação
balanceada para a conversão da Glicose a Lactato.
Glicose + 2 Pi + 2 ADP2 Lactato + 2 ATP
(a) Calcule a variação de energia livre padrão desta reação usando os dados apresentados
na tabela 15-2 do capítulo 15 de Stryer (3a edição) e levando em conta que o Go' para a
reação Piruvato + NADH + H+ Lactato + NAD+, é igual a -6 Kcal/mol
Para resolução, basta somar o Go' de cada uma das reações individuais.
Não esquecer, que à partir do gliceraldeído temos 2x cada reação, devendo o Go'ser
então multiplicado por 2.
Resp: Go' =-29,5 Kcal/mol
(b) Qual é a variação de energia livre ( G' e não Go') para esta reação quando as
concentrações de reagentes e produtos são:
Glicose
5 mM
ADP
0,2 mM
Lactato
0,05 mM
Pi
1 mM
ATP
2 mM
G'= Go' + 2,303 RT log keq
G'=-27,2 Kcal/mol
2. Stryer, Biochemistry, 3a edição, Capítulo 15, Problema 2. Glicose marcada com 14C
em C-1 é incubada com as enzimas da glicólise e os cofatores necessários. Qual é a
distribuiçåo de 14C no Piruvato que é formado? (Considerar que a interconversão entre
Gliceraldeído 3-fosfato e Dihidroxiacetona fosfato é muito rápida comparada com o
passo subsequente).
O metil grupo do piruvato aparece com a marcação
CH3

C=O

COO3. Discutir a regulação da via glicolítica em função da relação ATP/ADP.
Existem dois pontos principais de regulação da via glicolítica em função da relação
ATP/ADP: São os pontos regulados pelas enzimas alostéricas : Fosfofrutoquinase e
Piruvatoquinase.
Fosfofrutoquinase
-----------------------------------------------------------------------------------------------------efetores positivos
efetores negativos
__________________________________________________________________
AMP
ATP
Frutose 1,6-bifosfato
citrato
ADP
Mg2+
Fosfato
Ca2+
K+
Frutose 6-fosfato
Frutose 2,6-bifosfato
________________________________________________________________________
Piruvatoquinase
-----------------------------------------------------------------------------------------------------efetores positivos
efetores negativos
_________________________________________________________________
ATP
Acetil-CoA
Ácidos graxox
______________________________________________________________________
Portanto, um nível alto de ATP irá inibir as duas enzimas alostéricas da via
glicolítica. Por outro lado, AMP alto estimula a fosfofrutoquinase.
4. Em relaço a via glicolítica:
(a) Verificar os compostos que apresentam ligaçõeses tipo: fosfoenol, anidrido
fosfórico e éster fosfórico e identificar aqueles que são compostos ricos em energia
Tipo
Composto
Rico em energia?
Fosfoenol
Fosfoenolpiruvato
Sim
Anidrido
1,3-difosfoglicerato*
Sim
ATP**
Sim
Éster fosfórico
todos os outros intermediários
que não estão na forma de anidrido
Não
*anidrido misto de ácido fosfórico e de ácido carboxilíco
** o ATP tem ligação ester e sua unidade trifosfato contem duas ligações de
anidrido fosfórico
(b) Indicar as reações de óxidoredução
As reações de óxidoredução são aquelas em que participam os carreadores de
elétrons (NAD/NADH).
(c) Dizer como é regulada a via glicolítica e citar as enzimas e seus moduladores
Igual à questão 3.só que devemos também acrescentar a regulação via
hexoquinase. Na maioria dos tecidos a reação Glicose + ATPGlicose 6-fosfato +
ADP é catalisada pela hexoquinase. O produto de reação, glicose 6-fosfato é um
potente inibidor alostérico da enzima. Quando a utilização de glicose 6-fosfato pela
via glicolítica diminui, sua concentração aumenta e a hexoquinase fica inibida,
restringindo a fosforilação da glicose e , portanto ajustando a captação do açúcar
pelo tecido à sua utilização. No fígado a situação é diferente, pela presença de outra
enzima responsável pela fosforilação da glicose, a glicoquinase. A glicoquinase não
sofre inibição por glicose-6-fosfato, permitindo o armazenamento da glicose como
glicogênio.
(d) Mostrar os passos irreversíveis que fazem parte do mapa
Os pontos irreversíveis são os catalisados pelas enzimas reguladoras:
Glicoseglicose 6-fosfato
Frutose 6-fosfatofrutose 1,6-bifosfato
Fosfoenolpiruvatopiruvato
(e) Determinar quantas moléculas de Ácido Pirúvico se formam a partir de uma
molécula de hexose.
Formam-se duas moléculas de ácido pirúvico. Na reação catalisada pela
aldolase ocorre a quebra da molécula de seis carbonos em duas unidades de 3
carbonos (diidroxiacetona fosfato e gliceraldeído 3-fosfato).
5. Rawn, Biochemistry, Capítulo, 12, Problema 14. Uma pessoa incapaz de executar
exercícios intensos e prolongados teve suas enzimas analisadas. Todas as enzimas da
via glicolítica estavam em concentraçåo normal, com excessão da fosfoglicerato
mutase muscular.
(a) Como será afetada a produção de energia metabólica em uma célula que
apresenta baixos níveis desta enzima?
A produção de energia fica reduzida, pois, a pessoa não consegue obter
energia suficiente pela via glicolítica. Quando vai executar exercícios intensos, a
necessidade de ATP no músculo excede a capacitade do organismo em aerar o
tecido, portanto, a obtenção de energia via glicólise anaeróbica fica bastate
importante. por este motivo, o indivíduo não consegue executar exercícios
prolongados.
(b) Como será afetada a produção de Lactato na ausência desta enzima?
[Referência: Di Mauro, S.; Miranda, A.F.; Kahn, S.; Gitlin, K. - Human muscle
phosphoglycerate mutase deficiency Science 212: 1277-1279, 1981].
Na ausência desta enzima não é possível a produção de lactato.
-Oxidação
1. Carnitina é amplamente distribuída nos tecidos, mas atinge concentração elevada
no músculo. O que sugere este dado?
A oxidação de ácidos graxos é intensa no músculo, portanto a carnitina, que
transporta o acil-CoA para o interior da mitocôndria, tem que ter concentração
elevada
2. Cite os compostos que devem ser fornecidos para a manutenção da espiral de
Lynen.
acil-CoA
FAD
NAD
CoA-SH
3. Compare a oxidação de 3 Glicose _____> Acetil-CoA, com a oxidação de Ácido
Láurico (12C) a Acetil-CoA, quanto
3Glicose
Oxidação
(12C)
(a) Número de moléculas de
Acetil-CoA formadas
6
6
(b) Liberação de CO2
6
0
(c) Gasto em ATP
6
1ATP+1PPi
(d) Saldo de ATP
6
-2ATP
(e) Número de moléculas de
NADH
12
5
FADH2 formadas
0
5
(f) Coenzimas e vitaminas
NAD+
NAD+
FAD
FAD
CoA
CoA
ác. lipóico
tiamina pirofosfato
nicotinamida
nicotinamida
riboflavina
riboflavina
ác. pantotênico
ác.
pantotênico
tiamina
(g) Localização celular
citossol até piruvato
citossol
ativação
mit. piruvato acetil-CoA
mit. espiral
Lynen
4. Indique o caminho percorrido pelos carbonos do Glicerol na sua transformação a
Acetil CoA.
glicerol 3-fosfato desidrogenase
Glicerol + ATP + NAD+  diidroxiacetona fosfato + ADP + NADH + H+
diidroxiacetona fosfato via glicolítica piruvato acetil CoA
Cadeia Respiratória
1. A relação entre energia livre de uma reação e o potencial redox é:
Go' = -nFEo' onde n é o número de elétrons transferidos
F é a constante de Faraday
(F = 23.060 cal V-1)
Eo' é o potencial padrão da dupla redox.
Utilizar esta relação para calcular os pontos da cadeia respiratória onde a energia
"liberada" na reação de transferência de elétrons poderia ser usada para a síntese de um
composto rico em energia, aproximadamente +7300 cal/mol.
A relação entre energia livre e potencial redox é:
Go'=-nFEo'
portanto, devemos aplicar a equação para cada etapa do transporte de elétrons. Lembrar
que n= número de elétrons transferidos e para cada molécula de H2O formada temos a
transferência de 2 elétrons uma vez que:
1/2 O2 + 2 H+ + 2 e-H2O
Os dados de Eo' encontram-se tabelados nos livros.
por exemplo:
para a primeira reação:
NADH + H+ + E-FMNNAD+ + E-FMNH2
Eo'=+0,02 V
Go'= -2 (23,062) (0.02)
Go'= -0.9 Kcal/mol,
e assim por diante.
A tabela abaixo dá os valores calculados para cada etapa.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Eo
'
Go'
(volts)
Kcal/mol
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------NADH + H+ + E-FMNNAD+ + E-FMNH2
+0.02
-0.92
E-FMNH2 + CoQ + 2H+E-FMN + CoQH2
+0.34
-15.7
CoQH2 + 2cit b (FeII)2CoQ + 2H+ + 2 cit b (FeII)
-0.03
+0.03
2cit b(FeII) + 2 cit c1 (Fe II)2 cit b (FeIII)+ 2 cit c1(Fe II)
0.16
-7.3
2 cit c1(FeII) + 2 cit c (FeIII)2 cit c1 (FeIII) + 2 cit c (FeII)
+0.02
-0.92
2 cit c (FeII) + 2 cit a/a3 (Fe III)2 cit c (Fe III) + 2 cit a/a3 (FeII)
+0.04
-1.8
2 cit a/a3 (FeII) + 1/2 O2 + 2 H+2 cit a/a3 (FeIII) + H2O
+0.30
-13.8
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Na pergunta queremos saber em que pontos temos energia para produzir ATP
ADP + Pi ATP + H2O Go'= +7,3 kcal /mol, precisamos, portanto, liberar no mínimo
esta energia. Pela tabela temos que as etapas onde isto é possível são as escritas em
negrito. temos 3 sítios onde é possível a formação de ATP.
O gráfico abaixo ilustra a resolução do problema.
2. A uma solução 1 M de NAD+, NADH, Piruvato e Lactato, adicionou-se lactato
desidrogenase:
Lactato + NAD+ Piruvato + NADH + H+
Eo' (NAD+/NADH) = -0,32 V
Eo' (Piruvato/Lactato) = -0,19 V
a) Em que sentido a reação ocorrerá?
Sempre o par com Eo' mais negativo doa elétrons para o par com Eo' mais positivo
portanto:
NADH + H+  NAD+ + 2H+ + 2 e (doação de 2 e).
Piruvato + 2H+ + 2e  Lactato (recebimento de 2 e.
------------------------------------------------------------- +---Piruvato + NADH + H+  Lactato + NAD+
Este é o sentido da reação.
b) À medida que a reação ocorre, como variam esses potenciais redox?
Para resolver este problema temos que aplicar a equação:
E=Eo' + (2.303RT/nF) log [ forma oxidada]/[forma reduzida]
E0’1 e E1 = potencial padrão e potencial de eletrodo para o par NAD+ /NADH
E0’2 e E2= potencial padrão e potencial de eletrodo para o par Piruvato/Lactato
Para o par piruvato/lactato temos:
E2=Eo2' + (2.303RT/nF) log [piruvato]/[lactato]
com o decorrer da reação a concentração de piruvato vai diminuir e a concentração de
lactato vai aumentar, portanto o termo
log [piruvato]/[lactato] tende a ficar negativo e E2 vai ficando menor que Eo'2.
para o par NAD+/NADH temos:
E1=Eo'1 + (2.303RT/nF )log [NAD+]/[NADH]
com o decorrer da reação a concentração de NADH vai diminuir e a concentração de
NAD+ vai aumentar, portanto o termo
log [NAD+]/[NADH] tende a ficar mais positivo e E1 vai ficando maior que Eo'1.
c) Quando a reação atingirá o equilíbrio? Qual o valor do potencial redox (E) nessa
situação?
E1=E01' + (2.303RT/nF) log [NAD+]/[NADH] (equação 1)
E2=E02' + (2.303RT/nF) log [piruvato]/[lactato] (equação 2)
No equlíbrio [NAD+]=[Lactato] e [NADH]=[Piruvato]
Vamos rearranjar a equação 2 invertendo a fração do termo logarítmico:
E2=E02' - (2.303RT/nF) log [Lactato]/[Piruvato] (equação 2 rearranjada)
Somando as equações 1 e 2 rearranjada:
E1=E01' + (2.303RT/nF) log [NAD+]/[NADH] (equação 1)
E2=E02' - (2.303RT/nF) log [Lactato]/[Piruvato] (equação 2 rearranjada)
--------------------------------------------------------------------------------------+-E1 +E2 = E01' + E02' , uma vez que os termos que contém os logs das frações se cancelam.
Portanto, E1 +E2 = -0.19 + (-0.32) = - 0.51 V
como no equilíbrio E1 = E2, o potencial de ambos os eletrodos é igual a -0.255 V, não há
passagem de corrente elétrica entre os eletrodos. Portanto, E = 0.
3. Citar as consequências dos seguintes fatores para o funcionamento da cadeia
respiratória e da fosforilaçåo oxidativa:
a) Presença de KCN ou CO
KCN e CO são inibidores da cadeia de transporte de elétrons, como os dois
processos estão acoplados, inibindo a cadeia de transporte de elétrons temos a inibição da
fosforilação oxidativa.
b) Carência de Pi
c) Carência de ADP
ADP e Pi são necessários para a fosforilação oxidativa, como os dois processos
estão acoplados, inibindo a fosforilação oxidativa temos a inibição da cadeia de
transporte de elétrons
d) Presença de DNP (dinitrofenol)
O DNP é um desacoplador da fosforilação oxidativa. Ele desfaz o gradiente de
protóns na mitocondria. A cadeia de transporte de elétrons não é afetada e temos
supressão da fosforilação oxidativa.
e) Carência de Pi e/ou ADP em presença de DNP
Neste caso como os processos estão desacoplados, a cadeia de transporte de
elétrons não é afetada e temo supressão da fosforilação oxidativa, mesmo na ausência de
ADP e/ou Pi.
f) Presença de oligomicina
A oligamicina é um inibidor da fração Fo da ATP sintetase, como os dois
processos estão acoplados, inibindo a fosforilação oxidativa temos a inibição da cadeia de
transporte de elétrons
g) Presença de oligomicina + DNP
Neste caso como os processos estão desacoplados, a cadeia de transporte de
elétrons não é afetada e temos supressão da fosforilação oxidativa ( o efeito do DNP
sobrepõem-se ao efeito da oligomicina).
4. Uma droga X inibe o consumo de O2 e a síntese de ATP em uma suspensão de
mitocôndrias. Que tipo de droga deveria ser adicionada para se determinar o modo de
ação da droga X?
Como não sabemos se o inibidor funciona inibindo a cadeia de transporte de elétrons ou a
fosforilação oxidativa, devemos colocar um desacoplador, por exemplo DNP. Neste caso
podemos obter dois resultados:
Resultado 1: Não se verifica consumo de oxigênio.
Mesmo na presença de DNP continuamos a verificar a inibição dos dois
processos. Neste caso a droga X é um inibidor da cadeia de transporte de elétrons.
Resultado 2: Verifica-se consumo de oxigênio.
Na presença de DNP verificamos que a cadeia de transporte de elétrons funciona e
a fosforilação oxidativa é suprimida. Neste caso a droga X é um inibidor da fosforilação
oxidativa não interfirindo na cadeia de transporte quando desacoplada..
5. Calcular o número de moléculas de ATPs formadas na oxidação total de:
I. glicose (uma molécula)
O cálculo pode ser obtido à partir das etapas em que o processo se divide, ou seja:
a-oxidação de glicose a 2 piruvato
b-oxidação de 2 piruvato a 2 acetil-CoA
c-oxidação de 2 acetil-CoA pelo ciclo de Krebs
d-oxidação das coenzimas pela cadeia respiratória
coenzimas
produzidas
a
2NADH
b
2NADH
c
6NADH
2FADH2
(a+b+c)
10NADH
2FADH2
ATP
30
4
fosforilação
ao nível
substrato
2ATP
2GTP
4ATP
4
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------TOTAL =
38ATP
Em algumas células ( tecido muscular) a oxidação aeróbica de glicose produz 36 ATP,
pois o NADH produzido no citossol é transferido para a mitocôndria pela lançadeira
glicerol fosfato.
NADH + H+ + Diidroxiacetona fosfatoglicerol 3-fosfato + NAD+ (citossol)
O glicerol 3-fosfato chega até a face externa da membrana interna da mitocôndria, onde
se localiza uma outra glicerol fosfato desidrogenase que contém FAD como grupo
prostético
Glicerol 3-fosfato + FADDiidroxiacetona fosfato + FADH2 (mitocôndria)
Portanto os NADH do citossol vão gerar FADH2 mitocondrial.
Nas células que ocupam a lançadeira malato-aspartato temos o rendimento de 38 ATPs
pois, neste caso temos regenerado NADH mitocondrial
Oxaloacetato + NADH + H+Malato + NAD+ (citossol)
Malato + NAD+ oxaloacetato + NADH + H+ (mitocôndria)
II. ácido palmítico (16C) (uma molécula)
a-ativação:
b-espiral de Lynen
c-oxidação de 8 acetil-CoA pelo ciclo de Krebs
d-oxidação das coenzimas reduzidas pela cadeia respiratória
a-gasto de 2 ligações ricas em energia (1 ATP + 1 PPi) =2ATP
b-em cada volta são produzidos 1NADH e 1 FADH2, como são 7 voltas
temos 7 NADH e 7 FADH2.
c-na espiral são produzidos 8 acetil-CoA cada um produz no ciclo de Krebs
3 NADH, 1FADH2 e um GTP temos que multiplicar por 8, resultando em 24 NADH, 8
FADH2 e 8 GTP.
d-na cadeia respiratória
Coenzimas
ATPs formados
7 NADH (espiral)
21
7 FADH2 (espiral)
14
24 NADH (Krebs)
72
8 FADH2(Krebs)
16
----------------------------------------------------------------------total
123
devemos acrescentar + 8 GTP (Krebs)
123 ATP + 8 GTP= 131 ATP
subtraindo as duas ligações ricas em energia consumidas na ativação temos:
131 ATP - 2 ATP= 129 ATP
a) Qual seria o destino da energia não armazenada sob a forma de ATP?
É liberada na forma de calor. Esta liberação de energia torna o Go'0 deixando o
processo geral irreversivel.
b) Qual seria o resultado na presença de dinitrofenol?
Na presença de DNP, não existe formação de ATP pela fosforilação oxidativa, só aqueles
formados à nível de substrato. Teríamos portanto a formação só de 8GTP. Descontando
os ATPs utilizados na ativação:
8 ATP - 2 ligações ricas em energia= 6 ATPs.
6. Discutir o funcionamento do ciclo de Krebs, beta-oxidação e via glicolítica em uma
suspensão de células hepáticas na presença dos seguintes compostos:
antimicina
Na presença de antimicina temos a inibição da cadeia respiratória (transporte de elétrons).
Por consequência as vias de metabolismo que dependem do oxigênio estão desativadas:
ciclo de Krebs e beta-oxidação ( não há reoxidação das coenzimas reduzidas), funciona
apenas a glicólise anaeróbica ( glicose lactato), produzindo 2 moléculas de ATP por
molécula de glicose).
Oligomicina
Na presença deste inibidor de fosforilação oxidativa temos também inibição do
transporte de elétrons (processos acoplados). Por consequência as vias de metabolismo
que dependem do oxigênio estão desativadas: ciclo de Krebs e beta-oxidação ( não há
reoxidação das coenzimas reduzidas), funciona apenas a glicólise anaeróbica ( glicose
lactato), produzindo 2 moléculas de ATP por molécula de glicose).
Dinitrofenol
É um desacoplador, desfaz o gradiente de prótons permitindo a ocorrência da cadeia
respiratória sem síntese de ATP. Haverá metabolismo aeróbico de glicose,  oxidaçã e
ciclo de Krebs, porém, serão formados apenas ATPs ao nível de substrato.
Antimicina + dinitrofenol
Seguindo o raciocínio acima, na presença de DNP, continuamos com os dois processos
inibidos, uma vez que a antimicina continua inibindo o transporte de elétrons. Como no
caso de antimicina sozinha, as vias de metabolismo que dependem do oxigênio estão
desativadas: ciclo de Krebs e beta-oxidação ( não há reoxidação das coenzimas
reduzidas), funciona apenas a glicólise anaeróbica ( glicose lactato), produzindo 2
moléculas de ATP por molécula de glicose).
oligomicina + dinitrofenol.
Neste caso, a presença de DNP desacopla o processo, e como não temos inibidores da
cadeia de transporte de elétrons, ela vai ocorrer, ficando a fosforilação oxidativa inibida.
Como os elétrons chegam até o oxigênio, ocorrem o ciclo de Krebs e beta-oxidação,
porém só se formam ATP ao nível de substrato. A glicólise vai até piruvato.
7. 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 a coenzimas, nucleosídeos, etc. De posse dessas informações responder as
seguintes indagações:
a) Como os acil-CoA produzidos após ativação dos ácidos graxos podem ser
degradados na beta-oxidação?
b) Como o NADH produzido na via glicolítica pode ser reoxidado na cadeia
respiratória?
c) Como o ATP produzido na cadeia respiratória pode ser utilizado nas biossínteses que
ocorrem no citoplasma?
Prestar atenção no tranportador 6. Ele é inibido por uma droga chamada
atractilosídeo.
8. Um microorganismo aeróbico facultativo é cultivado em meio líquido glicosado com
aeração e sem aeração. Em qual das duas culturas o consumo de glicose pelas células é
maior? Justificar a resposta em termos de regulação metabólica.
com aeração: glicose CO2 + H2O + 38 ATPs
sem aeração:glicose  Lactato + 2 ATPs
o rendimento de ATP/glicose é muito maior no caso aeróbico. O consumo de glicose é
portanto, menor no meio aerado.
No caso do metabolismo aeróbico a economia no consumo de glicose é explicada
pela alta relação ATP/ADP. ADP baixo deixa de estimular a cadeia respiratória e
também a isocitrato desidrogenase, o que acarreta um acúmulo de citrato. Citrato e ATP
altos no citossol inibem alostericamente a fosfofrutoquinase 1.
9. Aceita-se que a oxidação de NADH ao nível de cadeia respiratória produz, em média,
3 ATP. É conhecido que existem "sítios" de produção de ATP (quais?). Discutir a
relação estequiométrica e a existência de "sítios" à luz da teoria do acoplamento
quimiosmótico.
(Ver na página seguinte)
METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
Proteinas da dieta
Proteinas endogenas
AMINOÁCIDOS
Compostos nitrogenados não-proteicos
Cadeia Carbônica
NH3
UREIA
1+
NADPH + H + NH4
+
Glutamato desidrogenase
+ -Cetaglutarato
Glutamato + NADP+ + H2O.
Transaminase
A.A.
+
-Cetoglutarato
-Cetoácido
+
Glutamato
Sendo as reações reversíveis, o que vai determinar a sua direção é a
disponibilidade de reagentes e a remoção contínua dos produtos formados.
2. Oxidação de Lactato
LactatoPiruvato
Piruvato
Acetil-CoA
Acetil-CoA CO2
Equiva. Redutor
NADH
ATP produzido
3ATP
NADH
3NADH
FADH2
3ATP
9ATP
2ATP
1ATP [GTP]
------18ATP
Alanina TRANSAMINASE
Alanina + -Cetaglutarato
Piruvato + Glutamato
Glutamato DESIDROGENASE.
Glutamato + NAD+ +
H2O
NADH + H+ + NH4+ + -Cetaglutarato
___________________________________________________________________
Alanina + NAD+ + H2O
NADH + H+ + NH4+ + Piruvato
Alanina
Piruvato
Acetil-CoA
Piruvato
Acetil-CoA
CO2
NADH e !![NH4+]
NADH
3NADH
FADH2
3ATP
3ATP
9ATP
2ATP
1ATP [GTP]
------18ATP
!!!!!!Remoção de Nitrogênio
2ATP para Carbamoil-P
2ATP (ATP+PPi) para Citrulina/Aspartato
CO2 + 2 NH4+ + 4 ATP + 2 H2O
UREIA + 4 ADP + 4 Pi (I)
Portanto, utilizamos 4 ATP para remover o nitrogênio como uréia. Notar que na equação
acima temos 2 NH4+ , consideramos que temos aspartato para doar o outro amino grupo.
Neste caso o rendimento para a oxidação da alanina é:
18 ATP - 4 ATP= 14 ATP.
Outra maneira de resolver é pensando que só temos 1 molécula de alanina ( sem
considerar o aspartato). Neste caso dividimos a equação I por dois, pois só temos 1
NH4+ para remover. Temos neste caso o gasto de 2 ATP e o rendimento de oxidação da
alanina fica:
18 ATP - 2 ATP=16 ATP.
3 Esquema Apostila (Músculo, Sangue, Figado)
4. a/
PROTEINA
Fenilalanina
Fenilalanina 4-monooxigenase
TIROSINA Melanina
TRANSAMINASE
Fenilpiruvato
Fenilactato
b/ O metabolismo normal de fenilalanina Tirosina está bloqueado levando a um
aumento na concentração de fenilalanina que será excretada na urina.
c/ Fenilalanina é convertida em fenilpiruvato via reação de fenilalanina transaminase.
Desde que a constante de equilíbrio é igual a 1, a reação é deslocada para a formação de
fenilpiruvato quando aumenta a concentração de fenilalanina.
d/ Tirosina e precursor da sintese de melanina que da pigmentação à pele e cabelo. Uma
deficiência em tirosina acarreta em deficiência em melanina.
5.
Em um primeiro caso , imaginamos que a dieta contem todos os amonoácidos
essencias só que em baixa quantidade. Neste caso a ingestão de proteínas deveria ser em
is quantidade maior para obter um nivel de A.A. essenciais para a sintese de proteinas.
Em outro caso, a dieta não contem todos os aminoácidos essenciais. Neste caso,
para previnir sintomas de desnutrição, deveria haver complementação alimentar com
outro tipo de alimento, ou diretamente com os aminoácidos que estão em falta.
BALANÇO NITROGENADO (BN) Ingestão de Nitrogenio proteico = perda de
Nitrogenio pelas Fezes e urina
BN negativo Excreta mais que absorve ex: Febre alta, doença degenerativa, velhice.
BN positivo Absorve mais que excreta ex: crescimento, gravidez, lactação,
recuperação de uma doenca
+