Bioquímica Essencial: Perguntas e Respostas sobre Metabolismo e Energia

Diagnóstico de Diabetes Tipo 1 ou 2

R: Sabendo que um paciente é diabético, o médico pede exame de sangue para definir se a diabetes é do tipo 1 ou 2. Como é feito esse diagnóstico?

R: Através da medição dos níveis de **peptídeo C** na corrente sanguínea. O peptídeo C é um subproduto da produção de insulina. Níveis baixos ou indetectáveis de peptídeo C sugerem diabetes tipo 1 (onde o pâncreas não produz insulina), enquanto níveis normais ou elevados sugerem diabetes tipo 2 (onde o pâncreas produz insulina, mas há resistência).

Função da Carnitina no Metabolismo de Ácidos Graxos

R: Qual a função da carnitina no metabolismo de ácidos graxos?

R: Facilitar a entrada de **acil-CoA** (derivado de ácidos graxos) na mitocôndria para a beta-oxidação.

Intoxicação por Cianeto e Seres Aeróbicos

R: Por que uma intoxicação por cianeto é fatal para seres aeróbicos?

R: O cianeto é fatal para seres aeróbicos porque ele inibe a enzima **citocromo c oxidase** (também conhecida como citocromo a3 ou Complexo IV) na cadeia de transporte de elétrons da mitocôndria. Essa inibição impede que os elétrons do **NADH** e **FADH2** sejam transferidos para o oxigênio, que é o aceptor final. Consequentemente, as coenzimas não são reoxidadas, e a **fosforilação oxidativa** (o principal processo de produção de ATP) é interrompida. Sem ATP, as células não conseguem manter suas funções vitais, levando rapidamente à morte do organismo.

Síntese de Glicogênio: Ocorrência, Enzima e Regulação

R: Quando ocorre a síntese de glicogênio? Qual a enzima responsável e como é regulada essa síntese?

R: Ocorre quando o corpo está **hiperglicêmico** e com muito ATP. A enzima responsável é a **glicogênio sintase**. É regulada pela via **AMPc** (Adenosina Monofosfato Cíclico).

Degradação da Glicose

R: Onde é feita a degradação da glicose?

R: Na via **glicolítica**, no citosol.

Destino do Piruvato em Seres Anaeróbicos

R: Qual o destino do piruvato em seres anaeróbicos?

R: Em leveduras e algumas bactérias, forma-se **etanol** (fermentação alcoólica).

Destino do Piruvato em Seres Aeróbicos (Via Anaeróbica)

R: Qual o destino do piruvato em seres aeróbicos usando a via anaeróbica?

R: A formação de **ácido lático** (fermentação láctica).

Efeitos da Acidose na Via Glicolítica

R: O que ocorre se houver uma acidose na via glicolítica?

R: A via para, pois a acidose inibe a formação de ácido lático.

Processos de Formação de Energia

R: Quais os processos para formação de energia?

R: Via glicolítica, Ciclo de Krebs e Fosforilação Oxidativa.

O que é Glicerol?

R: O que é glicerol?

R: É uma molécula que entra na via glicolítica, levando à produção de piruvato.

Enzima e Localização da Entrada da Carnitina

R: Qual enzima permite a entrada da carnitina e onde ela se localiza?

R: A enzima **translocase**, localizada na membrana interna da mitocôndria.

Entrada de Ácidos Graxos na Mitocôndria

R: Como é feita a entrada de ácidos graxos na mitocôndria?

R: Os ácidos graxos são convertidos em **acil-CoA** pela enzima **acil-CoA sintase**. O acil-CoA reage com a **carnitina**, formando **acil-carnitina**, em uma reação catalisada pela enzima **carnitina aciltransferase 1 (CAT1)**. A acil-carnitina entra na mitocôndria com a ajuda da enzima **translocase**. Após a entrada, a carnitina se desliga do acil-CoA, e o processo se repete.

Gasto de ATP na Conversão de Ácido Graxo em Acetil-CoA

R: Quantos ATPs são gastos quando o ácido graxo se converte em acetil-CoA?

R: 2 ATPs.

Produção de Piruvato pela Glicose

R: Quantos piruvatos a glicose gera?

R: 2 piruvatos.

Produção de ATP pela Via Glicolítica

R: Quantos ATPs a via glicolítica gera?

R: 2 ATPs (líquidos).

Produção de ATP pela Glicólise e Fosforilação Oxidativa

R: Quantos ATPs a via glicolítica mais a fosforilação oxidativa geram?

R: 8 ATPs.

Produção Total de ATP pela Glicose

R: Quantos ATPs a glicose gera (totalmente oxidada)?

R: 38 ATPs (considerando a oxidação completa da glicose em modelos mais antigos).

Consequências do Excesso de Glicose no Sangue

R: O que acontece com o excesso de glicose no sangue?

R: O excesso de glicose no sangue leva à **glicosilação** de várias proteínas, incluindo a hemoglobina. A hemoglobina glicosilada não transporta oxigênio eficientemente. Membros distais, como as pernas, sofrem mais, pois a falta de oxigênio impede a reoxidação de NADH e FADH2, resultando na não produção de ATP e morte celular. Isso pode levar à amputação.

Inibição por Acúmulo de ATP

R: O acúmulo de ATP inibe qual enzima?

R: A **fosfofrutoquinase** na via glicolítica.

Enzimas Transportadoras de Grupamento Fosfato

R: Quais enzimas transportam grupamento fosfato?

R: Enzimas **quinases**.

Primeira Reação da Via Glicolítica

R: Qual a primeira reação da via glicolítica?

R: A glicose é convertida em **glicose-6-fosfato (G6P)**. Ela ganha um grupo fosfato na posição 6, o que lhe confere estabilidade e impede sua saída da célula. A enzima que catalisa essa reação é a **hexoquinase**.

Segunda Reação da Via Glicolítica

R: Qual a segunda reação da via glicolítica?

R: Através da enzima **isomerase**, a glicose-6-fosfato (uma aldose) é convertida em **frutose-6-fosfato** (uma cetose).

Função do Hormônio Somatostatina

R: Qual a função do hormônio somatostatina?

R: Regular a liberação de insulina e glucagon.

Função do Glucagon

R: Qual a função do glucagon?

R: O glucagon atua nas células do fígado (hepatócitos) para **elevar os níveis de glicose no sangue** em caso de hipoglicemia, estimulando a glicogenólise e a gliconeogênese.

Função do Polipeptídeo Pancreático

R: Qual a função do polipeptídeo pancreático?

R: Auxilia na regulação da digestão e do apetite, inibindo a secreção de enzimas pancreáticas e a contração da vesícula biliar.

Órgão que Mantém a Glicemia na Hipoglicemia

R: Qual o órgão que mantém o nível de glicemia na hipoglicemia?

R: O **fígado**. O glucagon ativa o processo de **gliconeogênese**, que é a formação de glicose a partir de precursores não carboidratos, como ácidos graxos, lactato e aminoácidos.

Produção de Insulina

R: Onde é produzida a insulina?

R: No **pâncreas**, nas **ilhotas de Langerhans** (células beta).

Importância da Glicose para a Célula

R: Qual a importância da glicose para a célula?

R: É o principal nutriente para a célula produzir energia (ATP).

Processo do Carboidrato na Digestão

R: O que acontece com o carboidrato na digestão?

R: Sofre **catabolismo**, sendo quebrado por enzimas em moléculas menores, como a glicose.

Entrada da Glicose na Célula

R: Como a glicose entra na célula?

R: Após ser absorvida, a glicose cai na corrente sanguínea. Com a ajuda da **insulina**, que atua em receptores de tirosina quinase, a proteína transportadora **GLUT** é translocada para a membrana celular, permitindo a entrada da glicose na célula, onde ela pode seguir para a via glicolítica.

Moléculas que se Reduzem no Metabolismo

R: Quais as moléculas que se reduzem no metabolismo energético?

R: **NAD+** (Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo) e **FAD** (Flavina Adenina Dinucleotídeo).

Enzima Responsável pela Oxirredução

R: Qual enzima é responsável pela oxirredução?

R: **Desidrogenases**.

Inibição da Via Glicolítica

R: O que inibe a via glicolítica?

R: Altos níveis de **ATP** e **glucagon**.

Ativação da Via Glicolítica

R: O que ativa a via glicolítica?

R: **Insulina**, baixos níveis de **ATP** e baixos níveis de **piruvato**.

Função do Ciclo de Krebs

R: Qual a função do Ciclo de Krebs?

R: Gerar **CO2** e coenzimas reduzidas como **NADH** e **FADH2**, que serão utilizadas na fosforilação oxidativa para produzir ATP.

Complexos Proteicos na Cadeia de Transporte de Elétrons

R: O que são complexos proteicos na cadeia de transporte de elétrons?

R: Na cadeia de transporte de elétrons, são **bombas de prótons** (H+) que utilizam a energia liberada pelos elétrons para criar um gradiente eletroquímico, que será usado para sintetizar ATP.

Função do Acetil-CoA

R: Qual a função do acetil-CoA?

R: Iniciar o **Ciclo de Krebs** ao se condensar com o oxaloacetato.

Funcionamento do Ciclo de Krebs

R: Como ocorre o Ciclo de Krebs?

R: O **acetil-CoA** reage com o **oxaloacetato**, formando **citrato**. O citrato é convertido em **isocitrato**, que se oxida a **alfa-cetoglutarato**, enquanto **NAD+** se reduz a **NADH** (enzima: isocitrato desidrogenase, com liberação de CO2). O alfa-cetoglutarato é oxidado a **succinil-CoA**, reduzindo outro NAD+ (com liberação de CO2). O succinil-CoA é convertido em **succinato**, com produção de **GTP**. O succinato é convertido em **fumarato** pela enzima **succinato desidrogenase**, que reduz **FAD** a **FADH2**. O fumarato é convertido em **malato**, que por sua vez é convertido em **oxaloacetato**, reduzindo outro NAD+ a NADH. O oxaloacetato é regenerado para iniciar um novo ciclo.

Metabolismo em Jejum: Fígado e Músculo

R: O que acontece no fígado e no músculo de uma pessoa em jejum?

R: No fígado, ocorre a **gliconeogênese** (produção de glicose) e a **glicogenólise** (degradação do glicogênio). No músculo, ocorre a **degradação do glicogênio** para uso próprio.

Funcionamento e Importância do Ciclo de Cori

R: Explique o funcionamento do Ciclo de Cori, citando sua importância:

R: O **Ciclo de Cori** envolve a produção de **lactato** no músculo (durante atividade intensa e anaeróbica), que é liberado na circulação e transportado para o fígado. No fígado, o lactato é convertido de volta em glicose via **gliconeogênese**. Essa glicose pode então ser liberada para o sangue e retornar ao músculo. Sua importância é dupla: **1)** Fornecer glicose para o músculo em atividade intensa, mesmo em condições anaeróbicas, e **2)** Remover o excesso de lactato do músculo, prevenindo a acidose.

Geração de Energia Muscular em Atividade Intensa

R: Em atividade intensa, como o músculo gera energia?

R: Em atividade intensa, especialmente em condições anaeróbicas, o músculo gera energia principalmente através da **fermentação láctica**. O piruvato é reduzido a lactato, o que permite a reoxidação do **NADH** a **NAD+**. Isso garante que a **glicólise** possa continuar produzindo ATP rapidamente, mesmo que o Ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa estejam limitados pela falta de oxigênio.

Adrenalina e Metabolismo de Carboidratos

R: O que o hormônio adrenalina faz no metabolismo de carboidratos no fígado e no músculo?

R: A adrenalina estimula a **glicogenólise** (quebra do glicogênio) tanto no **fígado** (liberando glicose para o sangue) quanto no **músculo** (para uso próprio). No fígado, ela também inibe a glicólise e estimula a gliconeogênese para aumentar a glicose sanguínea. No músculo, ela ativa a quebra do glicogênio para fornecer energia rápida para a contração.

Enzima Marcapasso da Via Glicolítica

R: Qual a enzima marcapasso da via glicolítica?

R: A enzima **fosfofrutoquinase-1 (PFK-1)**.

Destino do Piruvato em Diferentes Dietas

R: Qual o destino do piruvato em uma dieta rica em carboidratos? E em uma dieta pobre em carboidratos (jejum)?

R: Em uma dieta rica em carboidratos, o piruvato é convertido em **acetil-CoA** e entra no **Ciclo de Krebs** para produção de energia. O excesso pode ser convertido em ácidos graxos para armazenamento. Em uma dieta pobre em carboidratos (ou jejum), o piruvato é um substrato para a **gliconeogênese** no fígado, sendo convertido em glicose para manter os níveis de glicemia, estimulado pelo glucagon.

Degradação do Glicogênio e Sua Regulação

R: Quando degradamos o glicogênio e como é regulada essa degradação?

R: Degradamos o glicogênio quando nosso corpo está **hipoglicêmico** (baixa glicose no sangue) ou em situação de **estresse/atividade física intensa**. Essa degradação (glicogenólise) é regulada por hormônios como o **glucagon** e a **adrenalina**, que ativam a via do **AMPc** (Adenosina Monofosfato Cíclico), que por sua vez ativa a enzima **glicogênio fosforilase**.

Coma Hipoglicêmico em Diabéticos

R: Explique por que uma pessoa diabética, em uma situação de hipoglicemia, tem maior probabilidade de entrar em coma?

R: Uma pessoa diabética em **hipoglicemia** (níveis muito baixos de glicose no sangue) tem maior probabilidade de entrar em coma porque o cérebro, que depende quase exclusivamente da glicose como fonte de energia, fica privado de seu combustível essencial. Isso leva a disfunção cerebral e, se não tratada, ao coma hipoglicêmico.

Gliconeogênese

R: **Gliconeogênese**: Formação de glicose a partir de precursores não carboidratos.

Processo na Membrana Interna da Mitocôndria

R: Qual o nome do processo que ocorre na membrana interna da mitocôndria?

R: **Fosforilação Oxidativa**.

Proteína de Transporte de H+ na Membrana Interna

R: Proteína presente na membrana interna responsável pelo transporte de H+ do espaço intermembrana para a matriz?

R: A subunidade **F0** da ATP sintase.

Importância da Água

R: Qual a importância da água?

R: A água é o principal componente da maioria das células e está envolvida em praticamente todas as reações químicas celulares. Funciona como um **solvente universal** devido à sua polaridade. É essencial para o controle da temperatura corporal. O corpo humano é composto por aproximadamente 70% de água.

Percentual de Água em Idosos

R: Por que no idoso o percentual de água é menor?

R: Porque idosos tendem a possuir menor quantidade de massa muscular e maior percentual de tecido adiposo, que contém menos água.

Eletronegatividade

R: O que é eletronegatividade?

R: É a tendência de um átomo de atrair elétrons para si em uma ligação química.

Substâncias Hidrofílicas

R: Substâncias hidrofílicas:

R: São aquelas que têm afinidade pela água, sendo solúveis e polares.

Substâncias Hidrofóbicas

R: Substâncias hidrofóbicas:

R: São aquelas que não têm afinidade por água, sendo apolares.

Moléculas Anfipáticas

R: Moléculas anfipáticas:

R: Moléculas que possuem afinidade tanto por água quanto por lipídios (óleo). Exemplo: **fosfolipídios**.

Micelas

R: Micelas:

R: Estruturas formadas por moléculas anfipáticas (como fosfolipídios ou ácidos graxos) em solução aquosa, onde as partes hidrofóbicas se agrupam no interior e as hidrofílicas ficam voltadas para o exterior. São usadas para transporte de substâncias lipossolúveis, como óleos ou medicamentos.

Composição da Membrana Plasmática

R: Do que é formada a membrana plasmática?

R: É formada principalmente por **lipídios** (bicamada lipídica), **proteínas** e **carboidratos**.

Ácidos e Bases

R: Ácidos e Bases:

R: **Ácidos** são doadores de prótons (H+). **Bases** são receptores de prótons (H+).

Constante de Dissociação (Ka)

R: Constante de Dissociação (Ka):

R: Valor numérico que indica a força de um ácido, ou seja, a sua tendência de liberar prótons (H+) quando dissolvido em água.

pH e pKa

R: pH e pKa:

R: **pH** (potencial hidrogeniônico) é uma medida da concentração de íons H+ em uma solução, indicando sua acidez ou basicidade. **pKa** é o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida (Ka) e indica a força de um ácido, sendo o pH no qual 50% das moléculas do ácido estão dissociadas.

Fosfolipídios

R: Fosfolipídios:

R: Moléculas anfipáticas que são o principal componente da **bicamada lipídica** das membranas celulares.

Sistema Tampão

R: Sistema Tampão:

R: Misturas de ácidos fracos e suas bases conjugadas (ou bases fracas e seus ácidos conjugados) que têm a função de resistir a variações bruscas de pH em uma solução.

Metabolismo de Carboidratos em Jejum Prolongado

R: Uma mulher de 35 anos ficou em jejum por um dia. Explique o que ocorreu no seu organismo em relação ao metabolismo de carboidratos, citando os processos no fígado e no músculo estriado esquelético.

R: Em jejum prolongado, os níveis de glicose no sangue diminuem. O pâncreas libera **glucagon**, que atua principalmente no fígado. No **fígado**, o glucagon estimula a **glicogenólise** (quebra do glicogênio hepático) e a **gliconeogênese** (produção de glicose a partir de precursores não carboidratos) para liberar glicose na corrente sanguínea e manter a glicemia. No **músculo estriado esquelético**, o glicogênio muscular é degradado (glicogenólise) para uso próprio do músculo, gerando ATP através da via glicolítica, mas o músculo não libera glicose para o sangue.

Explicação da Formação de Energia a partir da Glicose

R: Explique a formação de energia a partir de uma molécula de glicose:

R: A formação de energia a partir de uma molécula de glicose ocorre em várias etapas:

• **Glicólise:** Uma molécula de glicose é quebrada em 2 moléculas de piruvato, gerando 2 ATPs líquidos e 2 NADH.
• **Formação de Acetil-CoA:** Cada piruvato é convertido em acetil-CoA, gerando 2 NADH no total.
• **Ciclo de Krebs (Ciclo do Ácido Cítrico):** Cada acetil-CoA entra no ciclo, gerando CO2, 3 NADH, 1 FADH2 e 1 GTP (equivalente a ATP). Como são 2 acetil-CoAs, o ciclo gera 6 NADH, 2 FADH2 e 2 GTP.
• **Fosforilação Oxidativa:** O NADH e FADH2 produzidos nas etapas anteriores doam seus elétrons para a cadeia de transporte de elétrons na membrana interna da mitocôndria. A energia liberada é usada para bombear prótons, criando um gradiente que impulsiona a ATP sintase para produzir grandes quantidades de ATP.
• **Total:** O rendimento total de ATP por molécula de glicose completamente oxidada é de aproximadamente **30 a 32 ATPs** (ou 38 ATPs em modelos mais antigos, dependendo do shuttle de elétrons).

Órgão Responsável pela Glicemia e Sua Manutenção

R: Qual o órgão responsável por manter a glicemia? Como essa glicemia é mantida?

R: O **fígado** é o principal órgão responsável por manter a glicemia. Ele faz isso através de dois processos principais:

• **Glicogenólise:** Quebra do glicogênio armazenado no fígado para liberar glicose no sangue.
• **Gliconeogênese:** Produção de nova glicose a partir de precursores não carboidratos (como lactato, aminoácidos e glicerol), processo que ocorre predominantemente no fígado.

Trocas Gasosas no Sistema Respiratório

R: Bioquimicamente falando, explique por que o sistema respiratório faz a troca gasosa?

R: O sistema respiratório realiza a troca gasosa para suprir o corpo com **oxigênio (O2)**, essencial para a **fosforilação oxidativa** (última etapa da produção de ATP) onde o O2 atua como aceptor final de elétrons. Simultaneamente, ele elimina o **gás carbônico (CO2)**, que é um produto de resíduo do metabolismo celular, gerado principalmente no **Ciclo de Krebs** e na descarboxilação do piruvato.