Ciclo de Krebs, Fosforilação Oxidativa e Metabolismo do Glicogênio

1. a) Como a energia do piruvato é conservada no Ciclo de Krebs?

A energia liberada na oxidação é conservada através dos aceptores intermediários de hidrogênio, NADH e FADH₂.

b) Observe o gráfico e explique a reação da regulação da atividade da isocitrato desidrogenase com a carga energética.

A maior concentração de ADP mostra que a carga energética da célula está baixa e, por isso, terá maior concentração de isocitrato, aumentando a atividade da isocitrato desidrogenase. A maior concentração de ATP mostra que a carga energética da célula é alta, por isso tem menos isocitrato, o que diminuirá a atividade da isocitrato desidrogenase.

2. Sobre a fosforilação oxidativa e o acoplamento mitocondrial, responda:

a) Como a energia proveniente dos carreadores de elétrons (NADH e FADH₂) é conservada na cadeia transportadora de elétrons?

A energia é conservada através da formação de um gradiente de prótons no espaço intermembranar.

b) Qual a enzima responsável pela síntese do ATP? Qual o papel do oxigênio?

ATP sintase. O oxigênio é o aceptor final de elétrons, fazendo a reoxidação das coenzimas utilizadas no processo.

c) O dinitrofenol (transportador de H⁺) é capaz de desfazer o gradiente de prótons da mitocôndria. Explique como ficaria o consumo de glicose com a adição de DNP em uma cultura de células. Aumenta ou diminui? Justifique.

O consumo de glicose aumentará. Substâncias desacopladoras são capazes de desfazer o gradiente de prótons na mitocôndria. Tal fato permite um maior consumo de oxigênio porque não produz ATP e, consequentemente, aumento do consumo de glicose.

3. Sobre o metabolismo do glicogênio, responda:

a) Quais os hormônios envolvidos na síntese e degradação do glicogênio no fígado?

Insulina e glucagon, respectivamente.

b) Qual a função do glicogênio hepático e qual a função do glicogênio muscular? Explique o papel da glicose-6-fosfatase neste processo.

No fígado, o glicogênio hepático serve de “estoque” para o corpo. Para que isso ocorra, no fígado há a presença da enzima glicose-6-fosfatase, que desfosforila a glicose para deixá-la permeável para o sangue. No músculo, não há a presença dessa enzima, com isso a glicose não vai para o sangue, sendo utilizada pelo próprio músculo para a contração muscular.

4. Sobre fosfolipídios, responda:

a) Qual a sua definição e suas principais funções biológicas? (cite 2)

Os fosfolipídios são lipídios compostos por uma molécula de glicerol, por uma cadeia insaturada de ácido graxo e uma cadeia saturada, por um ou dois grupos fosfato e uma molécula polar ligada a ele. Fosfolipídios são moléculas anfipáticas, ou seja, possuem parte da molécula que é hidrofílica e a outra parte que é hidrofóbica. Funções:

• São essenciais na formação de algumas lipoproteínas.
• Participam com a esfingomielina no processo de isolamento das bainhas de mielina circunjascentes às fibras nervosas.
• São doadores de radicais fosfato.
• Participam na formação de elementos estruturais (principalmente a membrana) nas células de todo o organismo.
• A tromboplastina, necessária para desencadear o processo de coagulação, é composta principalmente de uma cefalina (fosfolipídeo).

b) Por que possuem a capacidade de formar uma bicamada lipídica?

Porque apresentam duas grandes “caudas” de ácidos graxos hidrofóbicas e uma “cabeça” hidrofílica (polar) que contém fosfato.

5. De que maneira o ΔG fornece informações acerca da espontaneidade das reações metabólicas? Justifique.

O ΔG é a quantidade necessária para realizar trabalho durante uma reação em condições constantes, tendo que quando o ΔG é < 0, a reação é espontânea; ao contrário, a reação é não espontânea, ou seja, forma reagente.

6. Observe o gráfico abaixo que mostra a atividade de duas isoformas de enzimas, e responda:

a) Qual a reação que essas duas enzimas catalisam?

Ambas as enzimas convertem glicose em glicose-6-fosfato.

b) Qual a diferença cinética das duas isoformas?

A hexocinase apresenta maior afinidade pela glicose. Logo, em um curto período essa enzima atinge a sua velocidade máxima. Já a glicoquinase apresenta menor afinidade com a glicose, por isso, atinge a sua velocidade máxima em um período maior.

A prostaglandina está associada com a proteção da mucosa gástrica, uma vez que ela aumenta a secreção de muco no estômago. Logo, na sua inibição, a parede do estômago fica mais exposta e, dessa forma, fatores como, por exemplo, a acidez do suco gástrico, torna-se o responsável pela ferida.

A S. mutans é capaz de estocar glicose na forma de polímeros. A sacarose libera frutose + glicose, logo, auxiliará na sobrevivência da S. mutans. A glucosil transferase está relacionada com a produção de polímeros de glicose, a partir da sacarose (glucanos). A frutosil transferase é responsável pela produção de polímeros a partir da sacarose (frutanos – reservas extracelulares de glicose). A frutanase é responsável pela hidrólise de frutanos e a dextranase pela hidrólise de glucanos.

Gráfico da isocitrato desidrogenase.

a) Quais das curvas representa: i) condições normais da célula; ii) ATP/ADP = 10; iii) ATP/ADP = 0,1?

i) Curva do ADP, controlada

ii) Curva do ATP, acontece mais devagar

iii) Curva do ADP, acontece mais rápido

b) Nas concentrações fisiológicas de isocitrato, como estará a velocidade da enzima nas diferentes condições?

Curva do ADP: maior velocidade da enzima; curva do ATP: menor velocidade da enzima.

c) Qual o efeito do ATP e do ADP no Km para isocitrato?

O ATP aumenta o Km (diminui a afinidade do isocitrato pela enzima), e o ADP diminui o Km (aumenta a afinidade).

d) Explique por que essa enzima é regulada pela carga energética.

e) Sabendo que o valor do ΔG da aconitase é de 13,3 KJ/mol, se essa reação tem um ΔG muito positivo, como o ciclo de Krebs consegue funcionar? Qual o valor do ΔG da isocitrato desidrogenase? Qual o composto acumulado quando a carga energética da célula está alta?