2. Lehninger, Principles of Biochemistry, Capítulo 4 - IQ-USP

LIPÍDEOS e MEMBRANAS
1. Lehninger, Princípios de Bioquímica, Capítulo 12, Problema 13. Fluidez e função da membrana.
Uma hipótese central, na área da pesquisa de membranas, é que os lipídeos de membrana devem ser fluídos (em
oposição a "congelados") a fim de que a membrana possa desempenhar suas funções. O apoio para esta hipótese é
fornecido pela observação de que a composição de ácido graxo das membranas pode ser alterada pelas condições
nas quais a bactéria cresce. Por exemplo, se a bactéria está crescendo em temperatura menor que a normal, as
quantidades observadas de ácidos graxos insaturados (relativas ao conteúdo de ácido graxo saturado) estão acima
do normal.
Contrariamente, se a bactéria está crescendo em temperatura acima da normal, as quantidades observadas de ácidos
graxos insaturados nos lipídeos da membrana (relativas aos ácidos graxos saturados) estão abaixo do normal.
(a) Sugira razões por que o conteúdo lipídico na membrana bacteriana deve ser fluido para que a membrana intacta
opere apropriadamente.
(b) Explique como a alteração observada nos níveis dos ácidos graxos insaturados relativa aos níveis dos ácidos
graxos saturados, em diferentes temperaturas de crescimento, apóia a hipótese da fluidez da membrana.
2. Lehninger, Principles of Biochemistry, Capítulo 4, Problema 9. O pH e a absorção de drogas.
A droga aspirina, intensamente receitada, é um ácido fraco com um pKa de 3,5.
(a) Escreva por fórmulas estruturais a ionização reversível da aspirina.
A aspirina é absorvida para o sangue através das células de revestimento do estômago e do intestino delgado. Para
uma substância ser absorvida ela deve atravessar facilmente a membrana celular. A passagem através da membrana
celular é determinada pela polaridade da molécula: moléculas iônicas (carregadas) e moléculas altamente polares
passam lentamente, enquanto aquelas neutras e hidrofóbicas passam rapidamente. Como o pH do suco gástrico é
cerca de 1 e o pH no intestino delgado, cerca de 6, pergunta-se:
(b) Onde a aspirina é mais absorvida para a corrente sanguínea, no estômago ou no intestino delgado? Justifique
claramente a sua escolha.
a) A fluidez da membrana é importante para o funcionamento normal de vários
processos metabólicos. A fluidez da membrana influencia o funcionamento de uma
série de proteínas que compõe a membrana. Por exemplo a membrana da bacteria
contém centenas de proteínas que servem como transportadoras, ou enzimas
envolvidas no metabolismo, na síntese de lipídeos, e na divisão celular. A fluidez e
imprencidível para a manutenção da conformação funcional destas proteínas.
Proteína
(transporte)
Proteína
(estrutural)
colesterol
Proteína
(receptor)
Bicamada de
fosfolipídeos
fosfolipídeo
Cabeça polar do fosfolipídeo
Cadeias apolares de ác.graxos
b) A fluidez da membrana depende da relação de ácidos graxos insaturados/saturados.
Quanto maior a proporção de ac. graxos insaturados menor é o ponto de fusão da
membrana e portanto, maior é a fluidez da membrana e vice-versa.
O aumento de ac. graxos insaturados em temperaturas baixas, diminui o ponto de
fusao da membrana e deste modo mantem a fluidez necessária para o funcionamento
normal da membrana.
Ponto de Fusão
Ac. Esteárico
O
C
OH
Ac. Oleico (ϖ-9)
18:0
69.6 ºC
18:1
13.4 ºC
18:2
-9 ºC
18:3
- 17 ºC
O
C
OH
Ac. Linoleico (ϖ-6)
O
C
OH
Ac. Linolenico (ϖ-3)
O
C
OH
Introdução de uma dupla ligação
“cis” faz com que a cadeia linear
se dobre
ácidos graxos
saturados
mistura de ácidos graxos
saturados/insaturados
O
O
OH
O
C
O
O
C
CH3
C
pKa 3.5
O
O
C
CH3
pH no estômago é 1, neste pH a aspirina encontra-se protonada e sem carga e
portanto ela é capaz de atravessar a membrana celular com mais facilidade.
Já no pH intestinal (pH 6), a aspirina vai estar desprotonada e com carga negativa.
Moléculas carregadas não podem atravessar a membrana celular.
Bicamada de fosfolipideos
Hidrofobica
GLICÓLISE
1. Discutir a regulação da via glicolítica em função da relação ATP/ADP.
2. Rawn, Biochemistry, Capítulo, 12, Problema 14. Uma pessoa incapaz de executar exercícios físicos intensos e
prolongados teve suas enzimas analisadas. Todas as enzimas da via glicolítica estavam em concentração 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?
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].
CADEIA RESPIRATÓRIA
03. Citar as consequências dos seguintes fatores para o funcionamento da cadeia respiratória e da fosforilaçã
oxidativa:
a) Presença de KCN ou CO
b) Carência de Pi
c) Carência de ADP
d) Presença de DNP (dinitrofenol)
e) Carência de Pi e/ou ADP em presença de DNP
f) Presença de oligomicina
g) Presença de oligomicina + DNP
ATP
ADP
GLICOSE
1. Discutir a regulação da via glicolítica em função da
relação ATP/ADP.
hexoquinase
Glicose-6P
ATP, citrato, Mg2+, Ca2+
Frutose-6P
ATP
FOSFOFRUTOQUINASE
ADP
Frutose-1,6bisP
Gliceraldeido-3P
Diidroxiacetona-P
+
NAD
Desidrogenase
NADH+H+
ADP
x2
ATP
ATP
Fosfogliceratoquinase
3-fosfoglicerato
↑ATP: FFQ e PQ inibidas.
fosfoenolpiruvato
PIRUVATO QUINASE
PIRUVATO
Efetores Positivos
AMP, ADP, fosfato, K+,
Frutose 6-P, Frutose 2,6-bisfosfato
↓ATP (↑ADP ou AMP): FFQ e PQ ativadas.
O aumento nos níveis de AMP também estimula a FFQ.
Baixas concentrações de ATP aumentam a afinidade da enzima
pelo substrato o que acelera a reação. Isso ocorre p. ex. no
exercicio muscular intenso onde a demanda de ATP é grande.
1,3-bisfosfoglicerato
2-fosfoglicerato
ADP
+
Efetores Negativos
-
ATP
Acetil-CoA
Acidos graxos
NADH+H+
Lactato Desidrogenase
PIRUVATO
NAD+
LACTATO
Acetil-CoA
Oxaloacetato
Malato
CICLO DE KREBS
Citrato
citossol
mitocondria
ATP
ADP
GLICOSE
Hexoquinase/glicoquinase
Glicose-6P
(fosfoglicerato mutase)?
Frutose-6P
ATP
fosfofrutoquinase
ADP
Frutose-1,6bisP
A produção de energia pela via glicolitica fica afetada,
principalmente durante exercicios anaeróbios.
Neste tipo de exercício a necessidade de ATP excede a
capacidade do organismo em aerar o tecido e portanto a
obtençao de energia via glicólise anaeróbia torna-se bastante
importante.
Indivíduos com a deficiência desta enzima não conseguem
executar exercícios intensos e prolongados.
Gliceraldeido-3P
Diidroxiacetona-P
NAD+
Desidrogenase
NADH+H+
ADP
x2
ATP
1,3-bisfosfoglicerato
b) Como será afetada a produção de Lactato na ausência
desta enzima?
Fosfogliceratoquinase
3-fosfoglicerato
Na ausência desta enzima não é possível a produçao de lactato.
FOSFOGLICERATO MUTASE
2-fosfoglicerato
ADP
ATP
2. a) Como será afetada a produção de energia metabólica
em uma célula que apresenta baixos níveis desta enzima
fosfoenolpiruvato
Piruvato quinase
PIRUVATO
NADH+H+
Lactato Desidrogenase
PIRUVATO
LACTATO
Acetil-CoA
Oxaloacetato
Malato
citossol
NAD+
CICLO DE KREBS
mitocondria
Citrato
a) Presença de KCN ou CO
KCN e CO bloqueiam o transporte de elétrons entre citocromo oxidase e oxigênio.
Como os dois processos estão acoplados, inibindo a cadeia de transporte de elétrons temos a
inibição da fosforilação oxidativa.
Portanto: Cadeia e Fosforilação inibidas
b) Carência de Pi
c) Carência de ADP
ADP e Pi são os substratos 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)
Desacoplador da cadeia. Ele desfaz o gradiente de prótons na mitocôndria. A cadeia de
transporte de elétrons não é afetada mas a fosforilação é inibida.
e) Carência de Pi e/ou ADP em presença de DNP
Neste caso como os dois processos estão desacoplados a fosforilação oxidativa é inibida mas a
cadeia de transporte de elétrons não é afetada.
f) Presença de oligomicina
A oligomicina é um inibidor da fração Fo da ATP sintetase, como os dois processos estão
acoplados, inibindo a fosforilação oxidativa temos a inibição da fosforilação oxidativa.
g) Presença de oligomicina + DNP
Neste caso como os dois processos estão desacoplados, a cadeia de transporte de elétrons não
é afetada e temos a inibição da fosforilação oxidativa.