Metabolismo e Bioenergética: Gliconeogênese e Fotossíntese

Quanto à gliconeogênese, responda:

a) O que é e em quais órgãos ela ocorre no organismo animal?
É uma via de biossíntese em que há formação de glicose a partir de piruvato; ela ocorre no fígado e, em pequena proporção, nos rins.

b) Quais são os principais substratos gliconeogênicos dos animais e dos vegetais?
Animais: lactato, ácidos graxos ímpares e glicerol. Vegetais: Acetil-CoA, ácidos graxos (ímpares e pares), glicerol e aminoácidos (a.a.).

c) Quais são os desvios adotados pela gliconeogênese, quando comparada à glicólise, e onde acontecem na célula?
O 1º, 2º e 3º passos da glicólise são diferentes na via gliconeogênica. Enquanto a glicólise ocorre no citoplasma, a gliconeogênese ocorre na matriz mitocondrial, no citoplasma e no retículo endoplasmático.

Sobre as reações de fixação de CO₂

• (V) a) As trioses-fosfato são exportadas ou utilizadas para a síntese de hexoses, sendo as reações catalisadas por enzimas semelhantes às da gliconeogênese.
• (V) b) A fotorrespiração consiste na afinidade da Rubisco pelo O₂, havendo fixação de CO₂ no processo.
• (V) c) A regeneração da Ribulose 1,5-bifosfato ocorre pela transferência de carbonos por um processo reverso ao ciclo das pentoses, catalisado pela aldolase e transcetolase.

Sobre as reações luminosas na fotossíntese

• (V) a) No fotossistema II, a água reduz a plastoquinona, havendo liberação de prótons e O₂ para o lúmen.
• (V) b) O fluxo cíclico de elétrons rompe a estrutura do esquema Z da fotossíntese.
• (F) c) No fotossistema I e II não ocorre a excitação de elétrons pela luz.

Sobre as reações de fixação de CO₂ em plantas C4

• (V) a) Nas células mesofílicas, a fosfoenolpiruvato carboxicinase catalisa a condensação do CO₂ com fosfoenolpiruvato, originando o oxaloacetato.
• (V) b) A enzima málica, em um processo de descarboxilação oxidativa com produção de NADPH, libera uma molécula de CO₂ proveniente da ribulose 1,5-bifosfato para o Ciclo de Calvin.
• (V) c) A regeneração do fosfoenolpiruvato a partir de piruvato é catalisada pela piruvato fosfato diquinase, havendo gasto de ATP.

Com relação aos aspectos gerais do metabolismo:

• (V) a) No catabolismo ocorre a extração da energia contida nos nutrientes, sendo esta armazenada nos transportadores de elétrons ou diretamente no ATP, utilizado para a síntese de biomoléculas no anabolismo.
• (V) b) O acoplamento e a alteração da constante de equilíbrio são as estratégias adotadas para que as reações bioquímicas sejam termodinamicamente favoráveis.
• (F) c) NADPH, FADH₂ e NADH são transportadores de elétrons para a fosforilação oxidativa.
• (V) d) As enzimas envolvidas nas vias metabólicas têm sua atividade catalítica geralmente regulada por mecanismos alostéricos, covalentes e pela carga energética celular.

Disserte sobre os seguintes temas:

a) Glicólise

Ocorre no citosol celular e divide-se em fase de preparação e pagamento. Apresenta um saldo de 2 ATP e 2 NADH (embora o processo total possa envolver 36 ATP em contextos aeróbicos). I etapa irreversível: fosforilação da glicose catalisada pela enzima hexoquinase. II etapa irreversível: catalisada pela fosfofrutoquinase-1 (inibida por ATP e estimulada por AMP). III etapa: formação de ATP catalisada pela piruvato quinase.

b) Gliconeogênese

Ocorre principalmente no fígado e rins. 1º desvio: conversão de piruvato a fosfoenolpiruvato; 2º desvio: conversão de frutose 1,6-bifosfato a frutose 6-fosfato; 3º desvio: conversão de glicose 6-fosfato a glicose. Substratos: lactato, ácidos graxos e aminoácidos. A gliconeogênese utiliza as reações reversíveis da glicólise e substitui as irreversíveis por novos caminhos.

c) Via das Pentoses

Responsável pela produção de NADPH na fase oxidativa. Forma açúcares fosforilados e possui etapas não reversíveis.

d) Destino do Piruvato

Pode seguir para a formação de lactato, etanol ou Acetil-CoA. É um processo que gera ATP onde compostos orgânicos atuam como doadores e receptores de elétrons. O piruvato é oxidado a Acetil-CoA por meio da descarboxilação oxidativa.

e) Ciclo de Krebs

Ocorre na matriz mitocondrial. São formados 2 ATP (GTP) para cada molécula de glicose (um para cada piruvato). O balanço energético por glicose é de aproximadamente 8 NADH + 2 FADH₂ + 2 ATP.

f) Cadeia Transportadora e Fosforilação Oxidativa

Ocorre na membrana interna da mitocôndria. Envolve 4 complexos transportadores de elétrons: 1 (NADH desidrogenase), 2 (succinato desidrogenase), 3 (complexo citocromo bc1) e 4 (citocromo oxidase), culminando na redução do O₂.