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: glicosepiruvatoacetil-CoAácido 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: proteínasacetil-CoAácido 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

GlicoseBcitratoC DECO2 + ATP + H2O

(citrato)

F

G

ácidos graxos

Discuta:

(a) Neste esquema, quais são as possíveis reações catalisadas por enzimas alostéricas?

BF

CD

São as reações onde aparecem no esquema, os efetores indicados. Sendo citrato o

efetor positivo da enzima que catalisa a conversão BF e ATP o efetor negativo da

enzima que catalisa a conversão CD.

(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 CD, levando à um acúmulo de citrato. O citrato por

sua vez, irá funcionar como efetor positivo da enzima que catalisa a reação BF,

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 CD 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 isomerase

Frutose-6-fosfato

ATP Pi

fosfofrutoquinase frutose difosfatase

ADP 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 + ATPGlicose 6-fosfato + ADP

Glicose 6-fosfatoFrutose 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 + H2OFrutose 6-fosfato + Pi

Frutose 6-fosfatoGlicose 6-fosfato

Glicose 6-fosfato + H2OGlicose + 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-6-

fosfato 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 ADP2 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 COO-

3. 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 + ATPGlicose 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:

Glicoseglicose 6-fosfato

Frutose 6-fosfatofrutose 1,6-bifosfato

Fosfoenolpiruvatopiruvato

(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' = -nFEo' 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'=-nFEo'

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-FMNNAD+ + 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-FMNNAD+ + 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

a b c (a+b+c) ATP

coenzimas 2NADH 2NADH 6NADH 10NADH 30

produzidas 2FADH2 2FADH2 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 fosfatoglicerol 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 + FADDiidroxiacetona 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-

Glutamato desidrogenase

NADPH + H+ + NH4

+ + -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 Equiva. Redutor ATP produzido

Lactato Piruvato NADH 3ATP

Piruvato Acetil-CoA NADH 3ATP

Acetil-CoA CO2 3NADH 9ATP

FADH2 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 NADH e !![NH4+] 3ATP

Piruvato Acetil-CoA NADH 3ATP

Acetil-CoA CO2 3NADH 9ATP

FADH2 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/

Fenilalanina 4-monooxigenase

PROTEINA Fenilalanina 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

+