Respostas do GD do dia 13/11 (Roberto) - IQ-USP

QBQ0215 – Exercícios sobre integração do metabolismo
13/11/2014
1) Pessoas que consomem muita bebida alcoólica desenvolvem níveis sanguíneos
não normais e baixos de glicose (hipoglicemia), maiores do que os normais de ácido
láctico (acidose láctica suave) e ainda apresentam cetose. Explique.
O etanol ingerido no organismo vai parar no fígado onde é oxidado a acetaldeído
pela enzima álcool desidrogenase. O acetaldeído é então oxidado a acetato por
ação da enzima acetaldeído desidrogenase mitocontrial. O acetato gera acetil-CoA
por ação da enzima acetil-CoA sintetase. Portanto o consumo de álcool aumenta a
formação de ácidos graxos.
O excesso de NADH formado pela oxidação de etanol no citosol das células
hepáticas perturba o balanço entre NADH/NAD+. A alta concentração de NADH
desloca o equilíbrio da reação de conversão de piruvato em lactato no sentido da
formação de lactato. Isto diminui a gliconeogênese podendo gerar hipoglicemia e
finalmente ao coma. O aumento da concentração intracelular de lactato contribui
para diminuir o pH do citosol levando a uma acidose.
Piruvato + 2NADH + 2H+ -! lactato + 2NAD+
O excesso de NADH na mitocôndria contribui para tornar mais lento o ciclo de Krebs
resultando em acúmulo de acetil-CoA que pode gerar corpos cetônicos e
eventualmente perturbar o pH do sangue (acidose). Alem disso, a oxidação de
ácidos graxos no fígado diminui levando ao seu acúmulo (esteatose). A esteatose é
a primeira etapa da cirrose.
2) O dibutiril cAMP é uma forma de cAMP permeável à membrana plasmática.
Descreva quais seriam os efeitos metabólicos da adição de dibutiril cAMP a uma
cultura de células de músculo esquelético, detalhando os mecanismos de
sinalização envolvidos.
A adição de dibutiril cAMP irá fazer com que os níveis intracelulares de cAMP
aumentem estimulando as enzimas que são ativadas pela proteína quinase
dependente de cAMP, a PKA. A PKA ativa a glicogénio fosforilase e inibe a
glicogénio sintase, portanto isto estimula a conversão de glicogénio em glicose
nestas células. Note que o músculo não faz gliconeogênese. Ao contrário do
hepatócito, mas células musculares a PKA deve ativar a glicólise.
3) Certos tipos de tumores malignos do pâncreas causam produção excessiva de
insulina pelas células ß. Os indivíduos afetados apresentam tremedeira, fraqueza,
fadiga, suor e fome.
a) Qual é o efeito da hiperinsulinemia no metabolismo de carboidratos, amino ácidos
e lipídios pelo fígado?
b) Quais são as causas destes sintomas? Sugira porque esta condição, se
prolongada, leva a dano cerebral.
a) superprodução de insulina leva à captação excessiva de glicose do sangue
que será utilizada para a produção de glicogênio no fígado e no músculo
levando à hipoglicemia. Alem disso o metabolismo degradativo de amino
ácidos e gordura estará inibido.
b) Nestas condições haverá pouca glicose e ácidos graxos disponíveis para a
síntese de ATP comprometendo funções celulares como a contração
1 parênteses, o número de átomos de carbono de alguns compostos.
1. Quais são as reações irreversíveis que aparecem no mapa?
2. Qual o primeiro composto comum à degradação de carboidratos, proteínas e lipídios?
3. Animais de laboratório foram submetidos a dietas compostas exclusivamente de
carboidratos,
ou lipídios
proteínas.
Estes
tipos de Ecompostos
essenciais
para a
muscular.
Issoou
causa
fraqueza
e três
tremedeira.
irá levar são
a dano
cerebral
sobrevivência.
Não
havendo
outras
restrições
na
dieta,
prever
que
grupo
de
animais
porque o cérebro alimenta-se quase que exclusivamente de glicose.
sobreviveria, verificando se é possível sintetizar:
a. ácido graxo a partir de glicose
d. glicose a partir de proteína
4)
Um
paciente
com
sobrepeso
foi
admitido
um hospital
patologia
b. proteína a partir de glicose
e. aácido
graxo a portando
partir de uma
proteína
que o impedia de alimentar-se por via oral. Durante os dias do seu tratamento, a
c. proteína a partir de ácido graxo
f. glicose a partir de ácido graxo
equipe que o atendia prescreveu aplicação intravenosa de soro glicosado. O
Indicar nopaciente,
mapa a que
via utilizada
cada
conversão.
pretendiapara
perder
peso,
solicitou que o soro não fosse aplicado. Seu
foi atendido.
Para(hemácias)
avaliar a conduta
pela equipe dea partir de glicose.
4. Algunspedido
tecidosnão
(nervoso)
e células
obtêm adotada
ATP exclusivamente
resolva sua
as questões
abaixo utilizando
II. Odenúmero
de tornam-se
Como atendimento,
é possível garantir
sobrevivência
quando aso Mapa
reservas
glicogênio
átomos
de
carbono
dos
compostos
está
indicado
entre
parêntesis.
insuficientes para manter a glicemia?
MAPA II
POLISSACARÍDIOS
PROTEÍNAS
LIPÍDIOS
GLICOSE
AMINOÁCIDOS
ÁCIDOS GRAXOS
Asp
Fosfoenolpiruvato (3)
Gly
Ala
Ser
Cys
Leu
Ile
Lys
Phe
Glu
Piruvato (3)
CO2
Acetil-CoA (2)
CO2
Oxaloacetato (4)
Citrato (6)
CO2
Isocitrato (6)
Malato (4)
Fumarato (4)
CO2
α Cetoglutarato (5)
Succinato (4)
CO2
4.1 Quais são as reações irreversíveis no mapa II?
A reação de conversão de piruvato em acetil-CoA.
As descarboxilações de isocitrato e alpha-cetoglutarato, de piruvato em
oxaloacetato.
As reações que envolvem a quebra de ligações de alta energia como a
conversão de fosfoenolpiruvato em piruvato.
A formação de malonil-CoA a partir de Acetil-CoA
2 4.2 Qual o primeiro composto comum à degradação de carboidratos, proteínas e
lipídios?
Acetil-CoA
5 Animais de laboratório foram submetidos a dietas compostas exclusivamente de
carboidratos, ou lipídios ou proteínas. Estes três tipos de compostos são essenciais
para a sobrevivência. Não havendo outras restrições na dieta, prever que grupo de
animais sobreviveria verificando se é possível sintetizar:
a) ácido graxo a partir de glicose – Sim, é possível sintetizar ácido graxo a
21
partir de glicose pois a oxidação de glicose gera acetil-CoA.
b) proteína a partir de glicose – Não, pois embora alguns aminoácidos
C - METABOLISMO
NO ESFORÇO
MUSCULAR
E NO JEJUM.
possam ENERGÉTICO
ser obtidos a partir
de piruvato
e acetil-CoA
existem aminoácidos
Antesessenciais
de iniciar que
o software
(http://www.bdc.ib.unicamp.br/) leia o texto
nós não“Metabolismo”
sintetizamos.
abaixo: c) proteína a partir de ácido graxo – Não pela mesma razão exposta acima.
A formação de ATP em animais pode resultar da:
Não é possível sintetizar aminoácidos a partir de acetil-CoA.
1. fosforilação de ADP por fosfocreatina (PC) que se converte em creatina [ver a reação
d)
a partir de proteína – sim, pois a degradação de determinados
à p. glicose
310);
aminoácidos
formaempiruvato
2. conversão de compostos
vários intermediários, associada ao consumo de O2 e
e)
ácido
graxo
a
partir
proteína
– Sim, pois a degradação de determinados
produção acoplada de
ATP de
(Mapa
I);
aminoácidos
Acetil-CoA
3. conversão
de glicose forma
(vinda ou
não de glicogênio) a lactato, sem consumo de O2.
f)
glicose
a
partir
de
acido
graxo
– Não,
nós(nome
não podemos
O objetivo do software é verificar a fonte
primária
de pois
energia
do tecido econverter
composto) e
acetil-CoA
em piruvato
ounas
outro
intermediário
o processo principal
de produção
de ATP
seguintes
condições:da via glicolítica.
(a) salto; (b) corrida de 400 m; (c) maratona; (d) jejum curto; (e) jejum prolongado.
Animais alimentando-se exclusivamente de lipídios ou carboidratos não
Exercícios
sobreviveriam. Animais alimentando-se exclusivamente de proteínas sobreviveriam.
1. A velocidade de um homem durante a corrida de 400 m é muito superior àquela de uma
maratona. Usando as observações obtidas na execução do software “Metabolismo” e as
Indicar
no1mapa
a via propor
utilizada
cada conversão.
Tabelas
e 2 abaixo,
umapara
explicação
para as diferenças de velocidade entre os dois
tipos de corrida.
6Tabela
O cérebro
não possui reservas energeticamente relevantes (Tabela 1) e usa como
1. Fontes de energia para a contração muscular
combustível
glicose do sangue, o que exige
que o organismo
constante
Fonte
Velocidade
máxima de mantenha
Total ~ P disponível
produção
de
ATP
(mmol)
a glicemia.
a) qual é a fonte principal de reposição da (mmol/s)
glicose sanguínea durante
jejum
ATP muscular
223
curto e jejum prolongado? É o glicogênio73,3
hepático. Eventualmente,
Creatina fosfato
446 o
Conversão glicogênio
em lactato
39,1 graxos também poderia
6.700
glicerol muscular
proveniente
da degradação de ácidos
ser
Conversão glicogênio muscular em CO2
16,7
84.000
reaproveitado
pela via
da 2gliconeogênese 6,7
constituindo-se em4.000.000
uma fonte de
Conversão ác.
graxo do tec. adiposo
em CO
glicose.
b) Anão
suapossui
conclusão
estáenergéticas
de acordorelevantes
com o mapa
II? Sim,
a única
que
2. O cérebro
reservas
(Tabela
2) e usa
comovia
combustível
glicose doretorna
sangue,
que exige
que o organismo
mantenha
constantedea piruvato
glicemia
parao glicose
é a gliconeogênese
através
da conversão
(concentração de glicose no sangue).
em oxaloacetato e depois em fosfoenolpiruvato.
a. Qual é a fonte principal de reposição da glicose sanguínea durante jejum curto e jejum
c) Proponha uma explicação para o fato de hipoglicemia acentuada levar ao
prolongado?
coma. A explicação é que a principal fonte de energia para as células do
b. A sua conclusão está de acordo com a discussão referente ao Mapa II?
cérebro
é a glicosepara
sanguinea.
c. Proponha
uma explicação
o fato da hipoglicemia acentuada levar ao coma.
Tabela 2.
2. Reservas
emem
umum
homem
típico
de 70
Tabela
Reservasenergéticas
energéticas
home
típico
deKg.
70 Kg.
Órgão
Sangue
Fígado
Cérebro
Músculo
Tecido Adiposo
Glicose ou Glicogênio
60
480
8
1.200
80
Energia Disponível em kcal
Triacilgliceróis
Proteínas mobilizáveis
45
0
450
400
0
0
450
24.000
135.000
40
Nas unidades subsequentes, serão estudados: a) o mecanismo detalhado de geração
de ATP em condições anaeróbias e aeróbias. b) como a produção de ATP é regulada. c) como
são os sistemas de sinalização que levam à mudança de uso de diferentes reservas nos
tecidos majoritários e ao acúmulo de reservas após a alimentação.
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