Apostila de exercícios - IQ-USP

QBQ211 - IQUSP - 2012
pH e SISTEMAS TAMPÃO
1. Sabendo que o pH do sangue é 7,4, calcule a concentração de H+ livre no sangue. Qual seria
o pH do sangue se a concentração de H+ fosse aumentada em 0,1 M?
2. Uma solução de ácido acético foi ajustada para pH = 3. A esta solução foram adicionados
pequenos volumes de NaOH, e após cada adição o pH foi medido. Num procedimento
experimental semelhante, o ácido acético foi ajustado para pH = 12 (pela adição de base) e
subsequentemente titulado pela adição de pequenos volumes de HCl. Com os resultados
obtidos foram construídos os gráficos abaixo.
a) Escreva a reação de ionização do ácido acético (CH3-COOH).
b) Sabe-se que no ponto médio da curva de titulação (ponto P) a concentração de
ácido acético é igual à concentração de acetato. Divida a curva em regiões onde
ocorre o predomínio de ácido acético ou acetato.
c) Compare as regiões A, B e C das curvas. Em que regiões a solução de ácido
acético resiste à variação de pH quando da adição de ácido ou álcali? Explique
este comportamento.
3. Sabendo que o pKa do ácido acético é 4,7, calcule:
a) O pH de uma solução acetato 0,11 M e ácido acético 0,11 M.
b) Qual seria o pH desta solução se for adicionado um ácido forte em quantidade
suficiente para produzir 0,09 M de H+ no sistema? (Dica: ignore o ânion do
ácido forte e considere apenas os prótons e como eles afetarão as espécies do
tampão ácido acético/acetato)
c) Qual seria o pH se a mesma quantidade de ácido for adicionada à água pura?
Compare a variação de pH neste caso com aquela observada no item b).
4. Qual seria a razão acetato/ácido acético necessária para fazer um tampão com pH 5,7? E
para um tampão com pH 3,7?
5. Explicar os fatores que determinam a eficiência de um sistema tampão.
6. O pKa do sistema bicarbonato/ácido carbônico é 6,1. Se um paciente apresenta pH
sangüíneo de 7,45 e [HCO3-] = 28 mM, qual a sua [CO2]?
7. Um paciente com acidose grave apresenta pH = 7,03 e [CO2] = 1,1 mM. Qual sua [HCO3-]?
Considerando que o valor normal de [HCO3-] é 24 mM, qual dever ser a origem da sua
acidose? Explique o que aconteceu com o [HCO3-] neste paciente. O que você faria para
reverter a acidose do paciente acima?
QBQ211 - IQUSP - 2012
Correlação Clínica: ENFISEMA
Um homem de 61 anos foi admitido no hospital para tratamento de deficiência
respiratória e tosse. Não havia história de doença pulmonar na família e nem contato
com tuberculose. O paciente relatou que começou a fumar cigarros com a idade de 17
anos e desde então consome um maço por dia. A tosse tem se manifestado diariamente
durante os últimos 10-15 anos, com pequena produção de escarro especialmente pela
manhã. O paciente notou os primeiros sintomas de dificuldades de respiração 5-7 anos
antes. Esta condição evoluiu continuamente sendo que um mês antes da admissão no
hospital ele era incapaz de caminhar um quarteirão ou subir um lance de escadas sem
pausas para recuperar o fôlego. Desde três dias atrás este quadro intensificou-se com
aumento da frequência e intensidade da tosse, além da maior produção de escarro. O
indivíduo apresentava febre, dificuldade na respiração e sinais de cianose. A observação
do exame de raio X sugeriu enfisema pulmonar. A capacidade pulmonar total foi
avaliada em 7,20 L, o que representa 132 % do valor normal previsto. Os resultados de
testes laboratoriais foram os seguintes:
Este indivíduo foi internado e submetido a uma terapia de hiperventilação. Em
dois dias o quadro evoluiu favoravelmente com regressão dos sintomas. Novos exames
laboratoriais foram realizados e os resultados são apresentados na tabela. A respeito
deste caso clínico pergunta-se:
a) O que é enfisema? O que é bronquite?
b) Quais são as alterações causadas por esta patologia que foram verificadas no exame
laboratorial? Como ocorreram estas variações?
QBQ211 - IQUSP - 2012
ESTRUTURA DE AMINOÁCIDOS
1. Utilizando a listagem de aminoácidos fornecida na página anexa:
a) Identificar os grupos químicos comuns a todos os aminoácidos.
b) Identificar a região onde há variação de estrutura química entre os diferentes
aminoácidos (cadeia lateral ou grupo R).
c) Qual é a fórmula geral dos aminoácidos?
d) Classificar os aminoácidos, de acordo com sua cadeira lateral, em:
apolares; polares não iônicos; polares carregados positivamente; polares carregados
negativamente.
2. Associe as descrições abaixo com o aminoácido correspondente
I.
Possui a menor cadeia lateral, nas proteínas provoca o menor impedimento
estérico (espacial).
II.
O grupo R contém enxofre e é neutro em todos os pHs.
III.
Apresenta grupo R pequeno e polar contendo uma hidroxila. Este aminoácido é
importante no sítio ativo de algumas enzimas.
IV.
O único aminoácido que possui um α-amino grupo substituído. Influencia o
dobramento da proteína forçando uma curvatura na cadeia.
V.
O aminoácido que possui um grupo R ionizável com pKa próximo de 7,
importante para tamponamento. Seu grupo R também é importante no sítio ativo
de algumas enzimas.
VI.
Forma ligações cruzadas de dissulfeto (pontes de dissulfeto) entre cadeias
polipeptídicas, o pKa do seu grupo funcional é cerca de 8.
VII. Quando seu grupo R polar não carregado é hidrolisado, este(s) aminoácido(s)
converte(m)-se em outro que possui uma carga negativa em seu grupo R quando
em pH ao redor de 7.
VIII. O grupo R tem pKa próximo de 12, consequentemente encontra-se carregado
positivamente em todos os pHs fisiológicos. Sua carga positiva é importante em
algumas proteínas para a ligação com grupos fosfatos negativamente carregados.
3. Considerando-se os aminoácidos alanina e aspartato:
a) Desenhe a curva de titulação do aminoácido.
b) Quais são as formas iônicas do aminoácido que predominam em pH 1, pH 3, pH 7,
pH 10 e pH 12?
c) Ponto isolelétrico é o pH onde a carga líquida de uma molécula é nula, ou seja, o
número de cargas positiva é igual ao número de cargas negativas. Calcule o pI do
aminoácido.
4. Esquematize, usando fórmulas estruturais, a formação de uma ligação peptídica a
partir de dois aminoácidos. Assinale quais ligações possuem possibilidade de rotação na
molécula formada.
QBQ211 - IQUSP - 2012
ESTRUTURA DE PROTEÍNAS
+
1. Para o tripeptídeo H3N -Ala-Lys-Ser-COO- :
a) Desenhe sua estrutura química.
b) Esquematizar as interações que estes aminoácidos poderiam participar na estrutura terciária
de uma proteína.
c) Calcule o pI.
d) Para que polo migraria o tripeptídeo numa eletroforese feita a pH = 7?
e) Discuta a capacidade do peptídeo de atuar como tampão.
2. As proteínas apresentam diferentes valores de pI em função de sua estrutura primária. Por
exemplo, a albumina sérica apresenta pI = 4,9; a hemoglobina, pI = 7,1 e um tipo de histona
(proteína associada ao DNA), pI = 10,8. Pergunta-se: a) Quais grupos químicos dos
aminoácidos são importantes para determinação do pI de uma proteína? Explique. b) Qual das
três proteínas citadas apresenta o maior teor de aminoácidos ácidos? Qual apresenta maior teor
de aminoácidos básicos? Explique. c) Qual deve ser a carga de cada uma destas proteínas em
pH fisiológico? d) Que tipo de interação pode haver entre histonas e DNA?
3. Abaixo está representada a mobilidade eletroforética em pH 8,6 da hemoglobina normal e
de uma série de hemoglobinas anormais (que possuem um aminoácido substituído):
I
ndique a que posição (A, B, C ou D) corresponde cada hemoglobina anormal:
HbS - Val em lugar de Glu
HbJ - Asp em lugar de Gly
HbN - Glu em lugar de Lys
HbC - Lys em lugar de Glu.
4. Dado o polipeptideo a seguir:
a) Onde deveria ocorrer a formação de uma alça ou mudança de direção? Justifique.
b) Onde ocorreria uma ponte dissulfeto?
c) Assumindo que esta sequência é parte de uma proteína globular, indicar a localização mais
provável (interior ou exterior) dos seguintes aminoácidos: Asp, Ile, Ser, Gln, Lys, Ala.
Justifique.
d) Discutir a seguinte afirmação: "A partir da estrutura primária completa de uma proteína é
possível predizer sua conformação tridimensional".
5. Várias proteínas de origem natural apresentam atividade biológica e podem ser utilizadas
como medicamentos, como por exemplo: interferon, insulina, eritropoietina, hormônio de
crescimento. A manipulação destes medicamentos deve ser cuidadosa pois proteínas
globulares em solução aquosa podem ser desnaturadas se a solução for agitada, ocasionando
a formação de espuma. Indique o mecanismo desta desnaturação, considerando que grupos
químicos apolares apresentam afinidade pelo ar em uma interface água/ar.
QBQ211 - IQUSP - 2012
HEMOGLOBINA
Saturação
1. Considere as seguintes curvas de saturação da mioglobina (mio) e da hemoglobina em
diferentes pHs:
tecidos
pulmão a) Uma solução de hemoglobina, inicialmente com
pH 7,4, teve seu pH alterado para 7,2 e 7,6 em
experimentos separados. Em qual destes
experimentos houve liberação de O2 pela
hemoglobina?
mio
b) Uma solução de hemoglobina pH 7,4 estava na
presença de pO2 = 10 kPa e foi transferida para uma
pO2 = 4 kPa. O que deve ocorrer com a hemoglobina?
E se o mesmo experimento fosse feito com a
mioglobina?
c) Imagine uma situação em que moléculas de
mioglobina e hemoglobina convivem em uma solução
com pO2 = 2 kPa. A mioglobina deve doar ou receber
oxigênio da hemoglobina?
2. O monóxido de carbono, um gás inodoro, combina-se com a hemoglobina para formar o
complexo CO-hemoglobina. O CO liga-se ao mesmo sítio e induz a mesma alteração
conformacional na hemoglobina que o O2. Cada heme da hemoglobina pode ligar-se a uma
molécula de monóxido de carbono, mas o O2 e o CO não podem ligar-se simultaneamente ao
mesmo heme. A afinidade de ligação do CO ao heme é cerca de 200 vezes maior que aquela do
O2. A exposição por 1 hora a uma concentração de CO de 0,1% no ar inspirado leva à ocupação
de cerca de metade dos centros de heme na hemoglobina pelo CO, uma situação que é
frequentemente fatal. Curiosamente, uma pessoa que apresenta metade da quantidade normal de
hemoglobina devido a uma anemia apresenta fraqueza mas ainda está longe de uma condição
que represente uma ameaça à sua vida. Se a ação do CO fosse simplesmente diminuir o poder da
hemoglobina de captar O2, os sintomas de envenenamento por CO seriam muito difíceis de
entender frente ao que se observa nos indivíduos anêmicos. Como explicar este aparente
paradoxo?
3. Estudos de transporte de oxigênio em fêmeas grávidas de mamíferos mostraram que as curvas
de saturação pelo oxigênio do sangue materno e fetal são marcadamente diferentes quando
medidas nas mesmas condições. Os eritrócitos dos fetos contêm uma variante estrutural da
hemoglobina, hemoglobina F, consistindo de duas subunidades α e duas γ (α2γ2) enquanto os
eritrócitos maternos contêm a hemoglobina A
usual (α2β2).
a) Qual hemoglobina tem maior afinidade
pelo oxigênio em condições fisiológicas, a
hemoglobina A ou a hemoglobina F?
Explique.
b) Qual o significado fisiológico para estas
afinidades diferentes? Explique.
c) Qual a explicação molecular para a
diferença de afinidade entre as hemoglobinas
adulta e fetal? Pesquise nos livros, se
necessário.
4. Explique sucintamente como o efeito Bohr ajuda a hemoglobina a funcionar como tampão.
5. Defina cooperatividade e alosteria. São a mesma coisa?
QBQ211 - IQUSP - 2012
ENZIMAS
1
Faça o gráfico da velocidade de uma reação enzimática em função do pH,
admitindo-se que a enzima seja estável de pH 3 a 12, o substrato não contém grupos
ionizáveis e a catálise depende da presença no centro ativo de:
a) uma carboxila (pKa = 5) desprotonada
b) um grupo amina (pKa = 9) protonado
c) uma carboxila (pKa = 5) desprotonada e um grupo amina (pKa = 9) protonado.
2
Esboce os seguintes gráficos para uma enzima Michaeliana.
a) Velocidade de reação em função da conc. do complexo enzima-substrato (V0 x [ES])
b) Concentração de ES em função da concentração de substrato ([ES] x [S])
c) Concentração de ES em função da concentração de enzima ([ES] x [E]). Considere
que substrato nunca é limitante.
d) Concentração de enzima livre em função da concentração de substrato ([Elivre] x [S])
3
A penicilinase, uma enzima presente em algumas bactérias resistentes a
antibióticos, hidrolisa penicilina tornando-a inativa. Utilizando-se uma preparação de
penicilina mediu-se a quantidade deste antibiótico que foi hidrolisada em 1 min em
função da concentração de penicilina adicionada:
Penicilina (moles/L)
0,1 x 10-5
0,3 x 10-5
0,5 x 10-5
1,0 x 10-5
3,0 x 10-5
5,0 x 10-5
Quantidade hidrolisada
(moles/L/min)
0,11 x 10-9
0,25 x 10-9
0,34 x 10-9
0,45 x 10-9
0,58 x 10-9
0,61 x 10-9
a) Faça o gráfico 1/v versus 1/[S] para estes dados. Há indicação de que a penicilinase
segue uma cinética de Michaelis-Menten? Em caso afirmativo, qual é o valor de
KM?
b) Qual é o valor de Vmax?
-5
c) Qual será a velocidade da reação quando a concentração de penicilina for 0,2 x 10
-3
M? E quando for 1,0 x 10 M?
d) Suponha que a concentração de penicinilase foi aumentada por um fator de 4 e as
outras variáveis mantidas. Quais seriam os valores de KM e Vmax neste caso? Qual
-5
seria a velocidade da reação se a concentração de penicilina fosse 0,2 x 10 M?
QBQ211 - IQUSP - 2012
AULA PRÁTICA – CINÉTICA ENZIMÁTICA
FUNDAMENTO
A Cinética Enzimática é uma ferramenta da enzimologia que estuda os
mecanismos e a velocidade de reações químicas catalisadas por enzimas. Na prática
médica, realiza-se a dosagem de quantidades de diversos substratos e atividades de
enzimas para realizar diagnósticos de patologias específicas. Por exemplo, a
quantificação de glicose plasmática se baseia no fato que a velocidade de uma reação
catalisada enzimaticamente varia de acordo com a concentração de substrato, no caso a
glicose. Pode-se também quantificar enzimas plasmáticas como as transaminases, cuja
elevação de atividade plasmática indica lesão ao tecido hepático. De modo semelhante,
a presença de atividade aumentada de creatina quinase no plasma é indicativa de lesão
muscular, geralmente cardíaca.
A metodologia enzimática se baseia no acompanhamento da formação de
produtos, normalmente coloridos, a partir de quantidades conhecidas de substrato e
enzima. Esses valores são então comparados à formação de produto na presença de uma
quantidade de substrato ou enzima desconhecida, para quantificá-la. Hoje iremos
realizar curvas de quantificação de produto na presença de diferentes quantidades de
enzima e substrato, para observar a dependência da concentração destes na formação de
produto. A enzima escolhida para este estudo é a invertase (sacarase), presente na saliva
e secreção intestinal e que catalisa a hidrólise da sacarose para produzir glicose e
frutose:
A determinação da velocidade da reação (ou da atividade enzimática) pode ser
feita através da dosagem dos açúcares redutores formados (frutose e glicose). A
dosagem baseia-se na reação entre ácido 3,5–dinitro-salicílico (DNS) e os açúcares
redutores. Estes monossacarídeos reduzem o DNS fornecendo um produto de cor
característica, cuja formação pode ser acompanhada a 540 nm.
Conhecendo-se por colorimetria a quantidade (mols) de açúcares redutores
formada, pode-se determinar a quantidade correspondente (mols) de sacarose
hidrolisada por um cálculo estequiométrico simples. Nestas experiências, as velocidades
da reação serão expressas em mols de sacarose hidrolisada por minuto.
Para estudos de velocidade, o tempo de reação deve ser medido com a maior
exatidão possível. Para isso, o grupo deverá organizar-se de maneira a não permitir que
a reação se inicie em tempos diferentes nos vários tubos. Assim, é importante manter os
tubos em gelo durante a adição dos reagentes. Esses devem ser adicionados na ordem
em que aparecerem nos protocolos, com a enzima sendo adicionada por último. Leva-se
então os tubos, todos juntos, ao banho-maria a 37C para reagir.
Transcorrido o tempo determinado, os tubos devem voltar, simultaneamente,
para o gelo. Neste ponto a reação pára.
A atividade enzimática é medida em unidade (U), sendo que 1U é a quantidade
de enzima necessária para formação de 1 mol de produto por minuto.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
A . Construção da Curva Padrão
A finalidade da curva padrão é relacionar valores de absorbância a 540 nm com
moles de sacarose hidrolisada.
1. Adicionar a seis tubos de ensaio volumes crescentes de solução padrão redutora
(glicose 6 mM, frutose 6 mM), conforme indicado abaixo, completando o volume em
cada tubo para 2 ml com tampão. Como não ocorrerá hidrólise de sacarose (tubos 1 a 5)
pode-se acrescentar o reagente DNS logo em seguida ao tampão.
Tubos
Sol. Padrão
Redutora (ml)
Sol.
Tampão (ml)
Reagente
DNS (ml)
Branco
1
2
3
4
5
--------0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
Absorbância
(540 nm)
Sacarose
hidrolisada
(moles)
1. Após a adição do DNS, colocar os tubos em banhos-maria fervente por 10 minutos.
Findo este tempo, esfriar em água corrente e adicionar 16 ml de água destilada.
Cobrir os tubos com filme plástico, homogeneizar por inversão e ler as absorbâncias
a 540 nm contra o branco.
2. Construir um gráfico Abs540 vs. sacarose hidrolisada (curva padrão). Lembre que a
solução padrão redutora é o mesmo que sacarose hidrolisada (glicose + frutose).
B . Efeito da concentração da enzima
1. Numerar sete tubos de ensaio, colocar no gelo e adicionar os reagentes segundo o
protocolo na página seguinte.
2. Após a adição da enzima, agitar suavemente. Retirar os tubos do gelo e colocá-los
simultaneamente em banho-maria a 37C por 5 min. Transcorrido este tempo, os
tubos devem retornar imediatamente para o gelo. Assume-se que nesse instante a
reação pára. Ainda no gelo, adicionar a cada tubo 2 ml de DNS. Na presença de
DNS, devido à alcalinidade do reagente, a enzima pára de funcionar.
3. Transferir os tubos para banho-maria fervente e esperar 10 min. Esfriar em água
corrente e adicionar 16 ml de água destilada em cada tubo. Agitar por inversão (3
vezes). Ler as absorbâncias a 540 nm.
4. Fazer um gráfico colocando a concentração da enzima nas abscissas e a velocidade
de hidrólise expressa em moles de sacarose hidrolisada por minuto nas ordenadas.
Qual a forma da curva obtida? Justifique.
Tubos
Sacarose
5% (ml)
Tampão
pH 4,77
(ml)
Sol. Enzima
(20 g/ml)
(ml)
Branco
1
2
3
4
5
6
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,9
0,7
0,5
0,3
0,1
-----
-----0,1
0,3
0,5
0,7
0,9
1,0
Conc.
Enzima
Abs.540
(nm)
Sacarose
hidrolisada
(moles/min)
C . Efeito da Concentração de Substrato
1. Numerar sete tubos de ensaio, colocar no gelo e adicionar os reagentes segundo o
protocolo abaixo:
Tubos
Sacarose
5% (ml)
Branco
1
2
3
4
5
------0.05
0.1
0.3
0.5
0.7
Tampão
pH 4,77
(ml)
1.5
1.45
1.4
1.2
1.0
0.8
6
1.0
0.5
Sol. Enzima
(40 g/ml)
(ml)
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
Conc.
Enzima
Abs.540
(nm)
Sacarose
hidrolisada
(moles/min)
2. Proceder exatamente como no caso do estudo da concentração da enzima (item
anterior).
3. Fazer um gráfico da velocidade (moles de sacarose hidrolisada/min.) vs.
concentração inicial do substrato (mM de sacarose). Estimar os valores de Vmáx. e
Km.
4. Fazer um gráfico de Lineweaver e Burk e calcular os valores de Vmáx. e Km.
5. Compare os valores obtidos com os dois gráficos.
QBQ211 - IQUSP - 2012
INIBIÇÃO E REGULAÇÃO ENZIMÁTICA
1. Foram efetuadas medidas cinéticas para uma enzima na ausência e na presença de
inibidor de dois inibidores X e Y. As velocidades iniciais correspondentes às
várias concentrações de substrato estão indicadas na tabela abaixo:
[S] M
Velocidade (μmol/min)
-5
0,3 x 10
0,5 x 10-5
1,0 x 10-5
3,0 x 10-5
9,0 x 10-5
sem inibidor com inibidor X com inibidor Y
10,4
4,1
2,1
14,5
6,4
2,9
22,5
11,3
4,5
33,8
22,6
6,8
40,5
33,8
8,1
Pergunta-se: a) Quais são os valores de Vmax e KM na ausência de inibidores? b) E na
presença de X? Qual é o tipo de inibição provocada por X? c) E na presença de Y?
Qual é o tipo de inibição provocada por Y?
2. Para cada um dos mecanismos de regulação enzimática (I-IV), descreva suas
características com relação aos aspectos a)-d):
I. Concentração da enzima
II. Alosteria
III. Modificação covalente por fosforilação
IV. Ativação de zimogênios
a) Molécula(s) responsável(is) pela alteração da atividade enzimática;
b) Velocidade de obtenção da resposta biológica após o estímulo inicial;
c) Modificação da enzima (covalente ou não, reversível ou não);
d) Ocorrência de amplificação do sinal inicial.
Exemplo: No caso da alosteria, qual o nome da molécula responsável pela alteração
da atividade enzimática? Alosteria modifica a atividade enzimática de forma rápida,
ou lenta? Como é a modificação da enzima causada pela alosteria? Se desejar,
monte uma tabela.
3. O metanol, por ação da álcool desidrogenase, é convertido a formaldeído,
extremamente tóxico. A intoxicação por metanol pode ser tratada por ingestão de
doses elevadas de etanol. Como se justifica esta terapia?
4. Aspirina, além de suas propriedades analgésicas, é um excelente anticoagulante. No
entanto, o efeito anticoagulante da aspirina não cessa assim que o paciente para de
tomar esta medicação (pode levar vários até que a coagulação volte ao normal
depois da parada da aspirina). O que isto revela a respeito do mecanismo de ação da
aspirina?
QBQ211 - IQUSP - 2012
LAB. MULTIMÍDIA – PURIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS
1. Tutorial de cromatografia: Este software descreve os principais métodos
cromatográficos
e
ilustra
seus
princípios.
Entre
no
tutorial
(http://www.iq.usp.br/wwwdocentes/bayardo/ seguido de “softwares de ensino”, “aceito
os termos acima” e “iniciar” em Métodos Experimentais em Bioquímica). Explore os
recursos do tutorial, discutindo os diferentes tipos de cromatografia, suas peculiaridades
e aplicações. Lembre-se da correção feita em aula sobre a cromatografia de afinidade, e
desenhe como seria seu mecanismo de funcionamento durante o tutorial.
2. Tutorial de eletroforese: Este tutorial explica os princípios da eletroforese realizada
na presença de SDS. Entre em http://bcs.whfreeman.com/lehninger/ e siga o link
“technique animations” na parte inferior da página. Clique em “step through”, “play” e
avance com a seta.
3. ProtLab: Este software simula um laboratório em que o objetivo é purificar uma
proteína. Entre em http://biochemistry.wur.nl/vl/ProteinLab/ProteinLabjar.html e clique
em “start” e “start from beginning”. Escolha uma proteína de para sua análise, e anote
suas características.
3.1. Explore as opções do que pode ser feito com sua amostra de proteínas. Você pode
também consultar o custo de cada processo dentro de “help” - “costs”.
3.2. Discuta porque a eletroforese tipo PAGE não está listada entre os métodos de
separação. Discuta as diferenças entre as eletroforeses 1 e 2D. Que outros tipos de
eletroforese existem e qual sua utilidade? (Veja uma simulação de como funciona o
PAGE em http://people.rit.edu/pac8612/electro/Electro_Sim.html)
3.3. No ProtLab, com uma pequena alíquota da sua amostra, faça uma eletroforese tipo
PAGE. Quantas proteínas foram detectadas? Há como identificar a sua? Quais
características da sua proteína de interesse podem ser estabelecidas a partir deste
experimento?
3.4. Esconda o gel e escolha um método de separação inicial para purificar a sua
proteína de interesse. Lembre-se que é melhor iniciar a separação com métodos mais
econômicos (veja mais informações em “help”, “strategy”).
3.5. Após aplicar este método de separação, confirme a eficácia da sua separação
usando a eletroforese e “help” “progress report”. Escolha mais passos de purificação até
obter uma amostra pura (confirmado pela eletroforese). Há casos em que não se obtém
uma banda única. Discuta porque.
Dicas:
1. Quando são selecionados métodos cromatográficos, o software pede para que se
escolha a fase estacionária a ser utilizada. As diferentes fases têm poros de
tamanhos distintos e no, caso de troca iônica, cargas diferentes (DEAE-cellulose
e Q-sepharose são positivas, enquanto CM-cellulose e S-sepharose são
negativas). O tamanho dos poros não afeta tanto o resultado das separações mas
é fundamental saber a carga da coluna usada para troca iônica.
2. Após realizar fracionamentos, é necessário verificar qual fração contém sua
amostra. Se for uma enzima, isso pode ser feito por análise de atividade
enzimática. Entre em “fractions” - “assay enzyme activity”. É também possível
recolher somente as frações de interesse “pool fractions”.
QBQ211 - IQUSP - 2012
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS
1. Liste diferentes funções biológicas de carboidratos, e dê exemplos de moléculas que
exercem estas funções.
2. Desenhe as estruturas lineares e cíclicas da D-glicose e D-frutose, indicando os
carbonos quirais e anoméricos. Classifique estes açúcares de acordo com seu tamanho,
características químicas e estruturais.
3. A D-glicose em sua forma cíclica (a forma sangüínea predominante) não é um açúcar
redutor. Explique porque, e faça uma hipótese para indicar como é possível determinar a
glicemia através da capacidade redutora da D-glicose.
4. Explique como foi realizada a medida de hidrólise de sacarose na aula prática de
enzimas a partir do conhecimento adquirido a cerca da estrutura e reatividade química
da sacarose, glicose e frutose.
5. Descreva a estrutura do glicogênio e indique porque é vantajoso armazenar glicose
nesta forma.
6. Descreva o papel dos carboidratos na dieta.
QBQ211 - IQUSP - 2012
INTRODUÇÃO AO METABOLISMO E TERMODINÂMICA
1. Explique o que são variação de entalpia e entropia.
2. Defina a variação de energia livre como função de variações de entalpia e
entropia. Explique a importância da variação de energia livre como determinante
de espontaneidade de reações.
3. A diminuição da temperatura aumenta a solubilidade de CO2 em refrigerantes. O
que isso nos diz sobre as contribuições entálpicas e entrópicas para esse
processo?
4. Um organismo vivo é ordenado e contém macromoléculas. Isso viola as leis da
termodinâmica?
5. Quais são os principais tipos de reações bioquímicas? Explique as
transformações envolvidas.
6. Discuta estratégias gerais para controle das vias metabólicas.
7. Desenhe a estrutura desses grupos: fosfoenol, anidrido fosfórico, éster fosfórico,
ATP. Quais são ricas em energia?
8. Observando o mapa ao lado, identifique os passos irreversíveis.
9. Qual o primeiro composto comum à degradação de proteínas, carboidratos e
lipídeos? Identifique possíveis vias para as quais este composto pode divergir
após sua formação.
10. É possível sintetizar (justifique):
a) ácido graxo a partir de glicose?
b) proteína a partir de glicose?
c) glicose a partir de ácido graxo?
d) proteína a partir de ácido graxo?
e) glicose a partir de proteína?
f) ácido graxo a partir de proteína?
QBQ211 - IQUSP - 2012
GLICÓLISE
1. Indicar a localização celular das enzimas da via glicolítica e os passos
irreversíveis da glicólise.
2. Em um tubo de ensaio contendo todas as enzimas da via glicolítica, citar os
compostos que devem ser fornecidos para iniciar sua atividade e para mantê-la
funcionando.
3. Cite os compostos que apresentam ligações do tipo fosfoenol, anidrido fosfórico
e éster fosfórico. Citar as vitaminas necessárias para a conversão de glicose em
piruvato.
4. a) Escrever as reações globais da via glicolítica com a conversão de glicose a
lactato e a piruvato.
b) Qual a quantidade de energia que a célula armazena a partir de um mol de
glicose, após a sua degradação a lactato (G0 ATP = 8000 cal/mol)? Calcule a
porcentagem de energia armazenada após a glicólise, sabendo que a degradação
de glicose a lactato libera 47000 cal/mol.
5. Qual a enzima que catalisa a fosforilação de glicose no tecido extra-hepático e
seu regulador alostérico? Quais as diferenças entre essa enzima e a enzima
presente no fígado?
6. Descrever a regulação da piruvato quinase, citando condições em que há
acúmulo de fosfoenolpiruvato.
7. Esquematizar as reações catalisadas pela fosfofrutoquinase 2 e frutose 2,6
bisfosfatase. Descrever a importância deste sistema na regulação da via
glicolítica.
8. Descrever a atividade da via glicolítica no músculo em função da relação
ATP/ADP.
9. Explicar, detalhando os mecanismos de regulação de metabolismo envolvidos,
porque o consumo de glicose muscular aumenta em situações em que há falta de
O2.
10. O arseniato age sobre a gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase, modificando seu
funcionamento e catalisando a seguinte reação:
gliceraldeído 3 P
3 fosfoglicerato
NAD+
NADH
A intoxicação por arseniato pode resultar em extensa hemólise (destruição de
hemáceas), sem grande acometimento de outros tecidos. Explique porque.
QBQ211 - IQUSP - 2012
GLICONEOGÊNESE, LANÇADEIRAS E METABOLISMO DO ÁLCOOL
1. Indicar a localização das enzimas da via gliconeogênica e as vitaminas necessárias
para neoglicogênese. Descrever os passos irreversíveis da glicólise, e como são
substituídos na gliconeogênese.
2. Quais os principais substratos para a gliconeogênese? Explique porque lipídeos não
geram glicose.
3. Escrever a reação global da síntese de glicose a partir de lactato.
4. Descrever a atividade da glicólise e gliconeogênese na presença de altas relações
ATP/ADP e baixas relações ATP/ADP. Indicar os mecanismos de regulação que
determinam a atividade da glicólise e gliconeogênese.
5. O glucagon induz à quebra de proteínas, liberando aminoácidos (incluindo a
alanina) no fígado. Indique o efeito dessa quebra nas vias glicolítica e gliconeogênica.
6. O lactato produzido no músculo pode ser convertido a glicose no fígado. Descreva
as condições em que o músculo gera lactato, e porque a conversão para glicose não
ocorre no próprio músculo.
7. Explique porque um período de exercício físico intenso leva a aumento da
velocidade respiratória do indivíduo, que perdura por vários minutos após o exercício.
8. Descrever as lançadeiras de malato-aspartato e glicerol fosfato. Qual a vantagem
que cada uma apresenta em relação à outra?
9. Descrever o mecanismo pelo qual a ingestão de etanol causa acidose e hipoglicemia.
10. Com base nos dados abaixo, explique porque a população oriental apresenta maior
sensibilidade à ingestão de etanol:
a. O acetaldeído é responsável pela maior parte dos efeitos da embriaguez.
b. A álcool desidrogenase é uma enzima quaternária, em que uma das
subunidades pode ser do tipo 1 (pH ótimo = 10) ou 2 (pH ótimo = 8). Na
população oriental, predomina a subunidade 2.
c. Há duas acetaldeído desidrogenases. Uma delas, presente na mitocôndria em
grandes quantidades, tem baixo Km, a outra, citosólica, tem alto Km. Grande
parte da população oriental possui uma deficiência da isoforma mitocondrial.
QBQ211 - IQUSP - 2012
ACETIL-COA E CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
1. Indicar as vitaminas necessárias para a produção de acetil-CoA a partir de piruvato,
e a localização intracelular desta reação.
2. Indicar a localização celular das enzimas do ciclo de Krebs e descrever os passos
irreversíveis do ciclo. Indicar as vitaminas necessárias.
3. Escrever a reação global da metabolização da acetil-CoA pelo ciclo de Krebs.
4. Descrever a regulação do ciclo de Krebs em função das relações de ATP/ADP e
NADH/NAD+. (Recorde também quais os efeitos de mudanças nos níveis de
ATP/ADP e NADH/NAD+ na glicólise e neoglicogênese.)
5. Quais dos compostos a seguir aumentam a concentração de oxaloacetato em uma
suspensão de mitocôndrias: acetil-CoA, piruvato, glutamato, citrato, ácidos graxos?
Justifique, e explique porque estes compostos são gliconeogênicos.
6. Descrever os mecanismos de regulação da piruvato desidrogenase e piruvato
carboxilase. Como essa regulação afeta a velocidade das reações do ciclo de Krebs?
Como afeta a gliconeogênese?
7. Indicar a direção preferencial da reação catalisada pela aconitase se reagentes e
produtos estiverem em concentrações equivalentes. Qual o composto que se
acumula quando o ciclo de Krebs é inibido por altas relações ATP/ADP e
NADH/NAD+? Relacionar a atividade da via glicolítica com a atividade da
isocitrato desidrogenase.
8. O beriberi, uma doença causada pela deficiência de tiamina (vitamina B1), é
caracterizado pelo acúmulo de piruvato, especialmente após refeições ricas em
carboidratos. Explique porque ocorre este acúmulo.
9. A síndrome de Wernicke-Korsakoff é caracterizada por confusão mental, ataxia,
oftalmoplegia e letargia, observada normalmente em alcoólatras crônicos. Esta
síndrome pode ser revertida completamente através da administração de tiamina.
Baseado nesses dados, explique a causa da doença e porque compromete
principalmente as funções cerebrais.
10. A deficiência de biotina, uma doença rara, causa intolerância a exercício e
hipoglicemia de jejum. Explique esse quadro clínico.
QBQ211 - IQUSP - 2012
TRANSPORTE DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
1. Indicar a localização dos componentes da cadeia de transporte de elétrons
mitocondrial.
2. Descrever a organização da cadeia de transporte de elétrons em relação aos
potencias de óxido-redução de seus componentes.
3. Indicar os transportadores de prótons da cadeia de transporte de elétrons.
4. Descrever a estrutura e mecanismo de função da ATPsintase (FOF1-ATPase).
5. Descrever a hipótese quimiosmótica, e as evidências experimentais que apóiam essa
hipótese.
6. Descrever como o ADP e Pi citosólicos são transportados para o interior da
mitocôndria, e como o ATP mitocondrial é transportado para o citosol.
7. Em células intactas, é possível haver oxidação de NADH sem síntese de ATP? É
possível sintetizar ATP sem haver consumo de O2? Em que condições?
8. Considerando que cada NADH gera 3 ATPs e cada FADH2 gera 2 ATPs através da
fosforilação oxidativa, calcule o saldo de ATPs produzidos por um mol glicose
oxidada no músculo (lançadeira de glicerol-fosfato) e no fígado (lançadeira malatoaspartato).
9. Calcule o saldo de ATPs produzidos por mol de glicerol oxidado no fígado, sabendo
que:
Glicerol
fosfato
ATP
ADP
Glicerol 3-fosfato
NAD+
NADH
dihidroxiacetona
10. NAD+ + H+ + 2e-  NADH (E0´ = -0,32V)
½O2 + 2H+ + 2e-  H2O (E0´ = 0,82V)
a. Escreva a reação global da oxidação de NADH por O2.
b. Calcule o E0´ e G0´ desta reação.
c. Calcule a eficiência da fosforilação oxidativa, considerando que esta reação
está acoplada à síntese de 3ATPs.
11. Citar os efeitos dos seguintes compostos: rotenona, antimicina, cianeto, oligomicina,
atractilosídeo, dinitrofenol, FCCP.
12. Na presença de ADP, Pi, malato e antimicina, qual o estado redox de cada
componente da cadeia respiratória?
13. Na presença de ADP, Pi, piruvato e rotenona, qual seria o estado redox de cada
componente da cadeia respiratória? Qual seria o efeito da adição de succinato?
14. Qual o efeito da oligomicina sobre o consumo de O2, oxidação de NADH e ?
15. Qual o efeito do FCCP sobre o consumo de O2, oxidação de NADH e ?
16. O congelamento de tecidos leva à ruptura de suas membranas por efeito mecânico
dos cristais de gelo formados. Qual o efeito do congelamento de uma suspensão de
mitocôndrias sobre a fosforilação oxidativa e transporte de elétrons?
17. Descrever as conseqüências das seguintes condições sobre o consumo mitocondrial
de O2,  e fosforilação oxidativa: (a) presença de CO; (b) carência de ADP; (c)
presença de dinitrofenol; (d) carência de ADP na presença de FCCP; (e) presença de
oligomicina; (f) presença de oligomicina + FCCP
QBQ211 - IQUSP - 2012
INTEGRAÇÃO METABÓLICA 1
1) Calcular o saldo de ATP produzido pela oxidação completa de glicose no
músculo cardíaco na presença de: (a) rotenona; (b) FCCP; (c) oligomicina; (d)
FCCP + oligomicina
2) Calcular o saldo de ATP produzido pela oxidação completa de glicerol no fígado
na presença de: (a) FCCP; (b) rotenona
3) Descreva os efeitos da falta de oxigênio sobre a cadeia de transporte de elétrons,
fosforilação oxidativa, ciclo de Krebs, formação de acetil CoA e glicólise,
citando os mecanismos de regulação envolvidos em cada via.
QBQ211 - IQUSP - 2012
LAB. MULTIMÍDIA – RESPIRAÇÃO E POTENCIAL DE MEMBRANA EM
MITOCÔNDRIAS
Iremos usar um software que simula medidas de consumo de oxigênio e potencial de
membrana pelo tempo em uma suspensão de mitocôndrias isoladas. Podem ser feitas adições de
diferentes substratos respiratórios e inibidores de transporte de elétrons, fosforilação oxidativa
ou ionóforos de prótons.
1.
Ligue o computador e entre em Iniciar  Programas  Bioquímica  COM
2.
Clique na figura da mitocôndria, e leia o texto sobre como medir consumo de O2.
3.
Entre em Opções  Alterar velocidade  Lento
4.
Entre em Opções  Habilitar gráficos  Habilite “Consumo X tempo” e desabilite “Pot.
Elétrico X tempo”
5.
Entre em Opções  Configurar micro  Habilite “Pentium 100 Mhz ou +”
6.
Para iniciar cada medida de consumo de oxigênio, clique em “Novo” e “Iniciar”. Os
traçados representam a concentração de O2 dissolvida na suspensão mitocondrial (note a
barra azul do lado direito do gráfico) variando no tempo. Anote todos os resultados
obtidos e explique-os, com base nos efeitos dos inibidores e substratos usados.
7.
Teste os efeitos das seguintes adições: mitocôndria  piruvato  rotenona  succinato
 antimicina  TMPD  CN- (cianeto). Atenção! É preciso se preparar e fazer
adições rápidas para todas as adições serem feitas em um traçado único.
8.
Teste os efeitos das seguintes adições: mitocôndria  malato (Atenção! Não confunda
malato com malonato)  ADP + Pi (2)  oligomicina  2,4 DNP  CO.
9.
Teste os efeitos das seguintes adições: mitocôndria  Alfa-cet (-cetoglutarato) 
rotenona  succinato  malonato  TMPD  FCCP.
10.
Clique em Novo. Entre em Opções  Habilitar gráficos  Desabilite “Consumo X
tempo” e habilite “Pot. Elétrico X tempo”
11.
Repita os testes nos pontos 7-9, observando o gráfico de  versus tempo.
12.
Terminados os experimentos padronizados, teste seqüências de adições de seu interesse.
13.
Entre em Iniciar  Programas  Bioquímica  CTE e explore a simulação.
Legenda
2,4 DNP: dinitrofenol: desacoplador, ionóforo de prótons, permite a passagem livre de prótons
através da membrana; Antimicina: inibidor do complexo III; CN-: cianeto, inibidor do
complexo IV; CO: monóxido de carbono, inibidor do complexo IV; FCCP: desacoplador,
ionóforo de prótons, permite a passagem livre de prótons através da membrana; Malonato:
inibidor do complexo II, compete com o succinato; Oligomicina: inibidor da ATP sintase;
Rotenona: inibidor do complexo I; TMPD: doador artificial de elétrons ao citocromo c e
complexo IV.
QBQ211 - IQUSP - 2012
METABOLISMO DO GLICOGÊNIO
1.
Explique, detalhando os mecanismos regulatórios envolvidos, quais as alterações que
ocorrem na fosforilação oxidativa, ciclo do ácido cítrico, via glicolítica e metabolismo de
glicogênio no músculo esquelético em atividade intensa estimulado por adrenalina. Considere
que no músculo esquelético em trabalho físico intenso, falta oxigenação adequada.
2.
Explique, detalhando os mecanismos regulatórios envolvidos, quais as alterações que
ocorrem na via glicolítica e metabolismo de glicogênio no fígado no estado pós-prandial (após
uma refeição), estimulado por insulina.
Sabendo que na presença de insulina ocorre estímulo da síntese de lipídeos no fígado
(por mecanismos que iremos estudar nas aulas futuras), e que essa síntese gasta ATP,
diminuindo seus níveis intracelulares, descreva quais as alterações que ocorrem na atividade do
ciclo do ácido cítrico e fosforilação oxidativa nessa situação, detalhando os mecanismos
regulatórios envolvidos.
3.
Caso clínico 1: Paciente do sexo masculino, 18 anos, reclama de baixa resistência e dor
ao se exercitar, sintomas que se iniciaram na infância. Não é fumante e possui hábitos
sedentários. Ao exame físico apresenta ligeiro sobrepeso, sem demais alterações. Um ultra-som
abdominal não indica anormalidades. A glicemia, trigliceridemia e gasometria se apresentam
normais, em jejum e após exercício. O exame urinário apresenta-se normal em repouso, mas
após exercício é detectada leve mioglobinúria (presença de mioglobina na urina). Uma biópsia
muscular indica presença de glicogênio muscular em quantidade normal ou levemente
aumentada, de morfologia normal. Há algumas áreas de fibrose no tecido. A atividade de
glicogênio fosforilase do tecido biopsiado encontrou-se ausente.
Qual é a doença desse paciente? Esquematize a reação enzimática ausente e explique a
consequência bioquímica da ausência dessa atividade.
Sabe-se que tecido muscular em necrose libera mioglobina para a corrente sanguinea
que é eliminada na urina. Porque ocorre mioglobinúria após o exercício? Porque não há
hipoglicemia após o exercício?
Os sintomas dessa doença seriam parecidos se houvesse deficiência de fosforilase
quinase? Que outras alterações de atividades enzimáticas poderiam levar a um quadro clínico
parecido?
4.
Caso clínico 2: Menino de 4 anos de idade com episódios frequentes de fraqueza e
tonturas. Sintomas se iniciaram aos 2-3 anos, piorado ao ingressar na “escolinha”, onde há
maior atividade física e maior tempo entre as refeições. Ao exame físico apresenta abdomen
distendido, com acentuada hepatomegalia (fígado aumentado). Um ultra-som abdominal indica
hepatomegalia acentuada não-esteatótica (sem acúmulo de gordura) e aumento moderado de
volume renal. Uma biópsia hepática mostrou extenso acúmulo de glicogênio com morfologia
normal. O tecido apresentava ausência de atividade de glicose 6 fosfatase.
Glicemia:
3,0 mmol/L (normal, 3,9 - 5,6)
Lactato:
7,1 mmol/L
(0,56 - 2,0)
Piruvato
0,4 mmol/L
(0,05 - 0,10)
Ácidos graxos livres 1,6 mmol/L
(0,3 - 0,8)
Triglicerídeos
3,0 g/L
(~1,5)
Corpos cetônicos 380 mg/L (~30)
pH
7,25
(7,35 - 7,44)
CO2
12 mmol/L (24 - 30)
Qual o distúrbio ácido-base apresentado por esse paciente?
Qual é a doença desse paciente? Esquematize a reação enzimática ausente e explique as
consequências bioquímicas da ausência dessa atividade.
Porque há acúmulo de glicogênio no fígado e rins a ponto de levar ao aumento de
volume desses órgãos? Explique detalhando mecanismos de regulação envolvidos.
Sugestão: Após as aulas de metabolismo de lipídeos, volte para esse caso clínico e
explique as alterações nos níveis de ácidos graxos livres, corpos cetônicos, triglicérides e pH.
QBQ211 - IQUSP - 2012
VIA DAS PENTOSES, METABOLISMO DE FRUTOSE, GALACTOSE
1. Indique qual o principal produto da via das pentoses necessário para os tecidos nas condições
descritas abaixo. Explique para que produtos finais estará predominantemente desviada a
atividade da fase não oxidativa da via das pentoses. Onde pertinente, explique os mecanismos
regulatórios envolvidos.
a) Tecido adiposo, após uma refeição rica em carboidratos, estimulado a sintetizar lipídeos a
partir de glicose.
b) Tecido neoplásico (canceroso), com crescimento acelerado e replicação rápida de DNA.
c) Hemácias em uma pessoa utilizando sulfonamidas (antibiótico).
2. As células indicadas na tabela abaixo foram incubadas na presença de glicose como único
substrato e na presença e ausência de fluoreto, um inibidor da enolase. Mediu-se então a
produção de CO2 dessas células, sendo obtidos os resultados indicados abaixo:
Hemácias
Adipócitos
Hepatócitos
Musc. Esquelético
Sem fluoreto
27 mmoles . g-1 . h-1
320 mmoles . g-1 . h-1
478 mmoles . g-1 . h-1
370 mmoles . g-1 . h-1
Com fluoreto
27 mmoles . g-1 . h-1
53 mmoles . g-1 . h-1
123 mmoles . g-1 . h-1
5 mmoles . g-1 . h-1
a) Relembre qual a ação da enolase, e explique qual seria a consequência de sua inibição por
fluoreto. Nessas condições, como pode ser formado CO2?
b) Porque não houve alteração de produção de CO2 nas hemácias?
c) Os resultados acima indicam que, no músculo esquelético, a fase oxidativa da via das
pentoses é praticamente ausente (há pouca produção de CO2 na presença de fluoreto). Isso
porque se trata de um tecido em que ocorre pouca síntese de biomoléculas, necessitando de
pouco NADPH. No entanto, o tecido muscular utiliza ribose 5 fosfato para síntese de RNA.
Explique como a ribose 5 fosfato pode ser sintetizada no músculo.
3. Muitos pacientes internados têm seu estado energético mantido através da infusão de soros
contendo glicose. No entanto, pacientes diabéticos mantidos nessa condição podem desenvolver
hiperglicemia, que leva a alterações vasculares e neurológicas.
Sabendo que a frutoquinase e frutose 1 fosfato aldolase não respondem a insulina no
fígado, e não são inibidas alostericamente por ATP ou citrato, um médico sugeriu que
diabéticos utilizassem frutose para substituir a glicose em pacientes diabéticos. Na prática,
notou-se que os pacientes tratados dessa maneira apresentavam produção excessiva de lactato
em seus fígados, desenvolvendo acidose metabólica. O uso de frutose foi então descontinuado.
a) Esquematize a via metabólica seguida para a transformação de frutose em lactato no
fígado.
b) Explique com base nos mecanismos regulatórios envolvidos porque há produção
excessiva de lactato em diabéticos tratados com frutose, mas não glicose. (Dica: Reveja
qual o principal ponto de regulação da via glicolítica, e quais seus reguladores
hormonais e alostéricos).
Sugestão: A fase não-oxidativa da via das pentoses possui muitas semelhanças com a fase
escura da fotossíntese. Embora a fotossíntese não seja estudada durante nossa disciplina, ler um
capítulo sobre o assunto pode ajudar a entender a via das pentoses.
QBQ211 - IQUSP - 2012
ESTRUTURA E METABOLISMO DE LIPÍDEOS
1. a) Descreva os principais lipídeos encontrados em membranas biológicas. Explique
porque fosfolipídios predominam em membranas biológicas, e não ácidos graxos livres
ou triacilgliceróis.
b) Descreva o modelo do mosaico fluido.
2. Descreva os tipos de gorduras presentes na dieta, suas propriedades estruturais e
efeitos biológicos.
3. Explique quais as vantagens para um ser vivo armazenar energia na forma de
triacilgliceróis.
4. No fígado estimulado por adrenalina ou glucagon, responda:
a) O que acontece com o metabolismo de tracilgliceróis?
b) Qual o destino do glicerol formado?
c) Escreva a reação balanceada de síntese de glicose a partir de glicerol.
d) É possível sintetizar eritrose a partir do glicerol liberado? Explique.
e) É possível sintetizar glicose a partir dos ácidos graxos liberados? Explique.
5. Calcule o saldo de ATPs gerados por mol de glicerol oxidado completamente a CO2
+ H2O no músculo esquelético.
Qual seria o saldo de ATPs na ausência completa de oxigênio?
Qual seria o saldo na presença de dinitrofenol?
QBQ211 - IQUSP - 2012
BIOSSÍNTESE E OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS
1. Revise o mecanismo pelo qual a Acetil CoA formada na matriz mitocondrial chega
ao citosol, e como o oxaloacetato formado é reciclado para o interior da mitocôndria.
2. Escreva a equação global para a síntese de ácido esteárico, um ácido graxo saturado
de 18 carbonos, a partir de acetil CoA.
3. Revise como acil CoA é transportada para o interior da mitocôndria para a oxidação
de ácidos graxos.
4. Calcule o saldo de ATPs gerados a partir da oxidação completa de um mol de
palmitato (saturado, 16 carbonos) no músculo esquelético.
Qual seria o saldo de ATPs na ausência completa de oxigênio?
Qual seria o saldo de ATPs na presença de FCCP, um desacoplador mitocondrial?
5. A anorexia nervosa é acompanhada de cetoacidose. Explique porque, detalhando
mecanismos de regulação alostéricos e hormonais envolvidos.
QBQ211 - IQUSP - 2012
METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
1. Porque um adulto deve ingerir 50-100g de proteínas diariamente? O que são
aminoácidos essenciais? Quais os problemas associados a dietas vegetarianas
restritas?
2. Qual o destino da cadeia carbônica de aminoácidos e como está o balanço de
nitrogênio nas seguintes dietas:normal em carboidratos, proteínas e lipídeos rica em
proteínas pobre em carboidratos, rico em proteínas deficiente em um aminoácido
essencial
5. O glucagon estimula a degradação proteica. Como esse estímulo regula
(alostericamente) a glicólise/neoglicogênese? Como regula o ciclo da uréia?
6. Descreva os mecanismos que levam à perda de massa proteica nos diabéticos. Quais
os destinos das cadeias carbônicas dos aminoácidos degradados em um diabético
não tratado?
7. O que são AST e ALT (TGO e TPG), e qual a sua importância diagnóstica?
8. Calcule o saldo de ATP da oxidação completa de um mol de alanina.
QBQ211 - IQUSP - 2012
REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO ENERGÉTICO
Descreva a atividade de todas as vias metabólicas que você já estudou, detalhando os
mecanismos de regulação hormonais e alostéricos envolvidos nas seguintes situações
enfrentadas por um ser humano saudável:
1. Logo após uma refeição rica em carboidratos e normal em proteínas e lipídeos.
2. Algumas horas após uma refeição pobre em carboidratos, rica em proteínas e
normal em conteúdo lipídico.
QBQ211 - IQUSP – 2012
METABOLISMO DE ESTADOS PATOLÓGICOS
CARACTERÍSTICAS METABÓLICAS DOS DIFERENTES TECIDOS
9. Descreva os efeitos do infarto cardíaco sobre o metabolismo energético, citando os
mecanismos de regulação envolvidos em cada via.
10. Descreva porque a maioria dos diabéticos tipo II são obesos, apesar de terem
produção e/ou resposta inadequada à insulina. Descreva porque a cetoacidose é
incomum na DM II.
11. O dibutiril AMPc é uma forma de AMPc permeável à membrana plasmática.
Descreva quais seriam os efeitos metabólicos da adição de dibutiril AMPc a uma
cultura de células de músculo esquelético, detalhando os mecanismos de sinalização
envolvidos.
QBQ211 - IQUSP - 2012
INTEGRAÇÃO METABÓLICA 2
1. Desafio!! Calcule qual a massa de sacarose (glicose + frutose) que é necessário ingerir
para sintetizar 1 Kg de ácido palmítico (o principal componente dos triacilgliceróis).
Massa molecular do ácido palmítico ~ 250
Massa molecular da sacarose ~ 350
Dica: calcule qual a quantidade de acetil CoA (fonte de carbono), ATP (fonte de
energia) e NADPH (fonte de elétrons) necessárias para a síntese, e depois calcule a
quantidade de glicose/frutose necessários para produzir esses precursores.
Revise a atividade das diferentes vias metabólicas, e os pontos de regulação que
determinam essa atividade, no jejum e no estado pós-prandial, e nos diferentes órgãos.