Curso de Ciências da Nutrição e Alimentação Disciplina de Química Orgânica. Exame de auto avaliação

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1 Curso de Ciências da Nutrição e Alimentação Disciplina de Química Orgânica Exame de auto avaliação 1. Escreva o seu nome em todas as folhas 2. A prova tem 8 folhas. Verifique. 3. A prova inclui 32 perguntas de escolha de uma entre múltiplas. Escolha apenas uma das propostas a que lhe parece ser a verdadeira ou a mais conveniente assinalando com um X no espaço marcado com... que se lhe segue. 4. A prova também inclui 6 perguntas em que se espera uma resposta relativamente curta (no exame haverá também um tema de desenvolvimento onde deve escolher uma de 3 propostas). 5. A duração deste exame de auto avaliação prova é de 60 min. Página 1 de 12

2 Grupo que veio ao exame de faz de conta no dia : Dra Conceição Calhau, Sofia (Guimarães), Joana (Funchal), Ivo (Porto), Tiago (Barcelos), Catarina (Lisboa), Sara (Almada), Susana Guilherme (Salvaterra de Magos), Zuleica (Cabo Verde), Ana Luísa (Mirandela), Daniela (Mogadouro), Luísa Alvares (Vila Real), Marília (Régua), Susana Rios (Espinho), Eunice (Moncorvo), Sandra Peixoto (Felgueiras), Sandra Gomes (Braga), Mónica (Funchal), Tânia (Seia), Olga (Figueira da Foz), Rosa (Amares), Elsa (Amares), Zita (Amares), Sandra Almeida (Vale de Cambra), Teresa (Porto), Sara Sousa (Porto), Ana Rita (Braga), Marta (Braga), Dinora (Águeda), Isabel Coelho (Porto), Margarida (Porto), Inês Ruivo (Gaia), Rosário (Porto), João (Porto), Filipa (Gaia), Leila (Lages-Terceira) e Helena (Funchal). Página 2 de 12

3 1- As moléculas de água a) no estado gasoso encontram-se associadas... b) podem formar pontes de hidrogénio intramoleculares... c) no estado líquido podem formar agregados X d) apenas possuem ligações iónicas... e) nenhuma das anteriores É um exemplo de ião híbrido a(o) a) glicose... b) hidrogenocarbonato... c) glicina X d) água... e) nenhuma das anteriores... COMENTÁRIO: a glicina é um aminoácido que, a ph neutro, contém uma carga negativa resultante da ionização do grupo carboxílico e uma positiva por protonação do grupo amina. 3- A e B são substâncias apróticas e CH é um ácido cujo pka é igual a 4. Considere um meio de ensaio tamponado onde o ph no início da reacção era 7 e onde ocorre a seguinte reacção A + B CH. É de prever que no final da reacção a) o ph>7... b) a razão [C - ]/[CH] >1 X c) [C - ] = [CH]... d) que a forma ácida do tampão diminua de concentração... e) nenhuma das anteriores... COMENTÁRIO: O meio de ensaio tamponado garante que o ph final é próximo de 7. De acordo com a equação de Henderson e Hasselbalch (ph = pka + log ([C - ]/[CH]) se o ph do meio é superior a 4 (o pka da forma ácida CH) a concentração da forma dissociada é superior à da não dissociada. 4- O valor da actividade duma substância a) é igual ou superior à concentração... b) obtém-se dividindo a concentração pelo factor de actividade... c) é igual ou inferior à concentração X d) é igual à força iónica... e) nenhuma das anteriores... COMENTÁRIO: a x = [X] * f x ; f x é o factor de actividade e depende de muitos factores (temperatura, carga do ião, força iónica da solução, etc) mas varia entre zero e O valor de ph exprime a) a concentração do ião hidrónio em g/l... b) o logaritmo decimal do inverso da actividade do ião hidrónio X c) a concentração do ião hidroxilo em mol/l... d) a actividade do ião hidrónio em g/kg... e) nenhuma das hipóteses... COMENTÁRIO: ph = log (1/aH + ) = - log ah + 6- A potenciometria a) baseia-se na medida da intensidade de corrente eléctrica... b) baseia-se na medição da carga eléctrica... c) requer um eléctrodo de referência X d) baseia-se na concentração de protões... e) nenhuma das anteriores... COMENTÁRIO: baseia-se na diferença de potencial não na intensidade da corrente. 7- Duas substâncias que diferem por serem, entre si, objecto e imagem num espelho plano dizemse a) anómeros... b) isómeros quirais X c) diasteroisómeros... d) mistura racémica... e) nenhuma das anteriores... COMENTÁRIO: isómeros quirais = enantiómeros; mistura racémica é uma solução que contém os dois enantiómeros em concentrações idênticas. Página 3 de 12

4 8- O poder rotatório específico de um composto G é a rotação, em graus, observada quando se usa a) um tubo de comprimento indefinido e [G]= 1 g/ml... b) um tubo de 1 dm de comprimento e [G]= 1 g/ml X c) um tubo com 1,894 dm de comprimento e [G]= 1 g/ml... d) um tubo de 1 dm de comprimento e uma solução saturada de G... e) nenhuma das hipóteses As reacções químicas que envolvem a troca de grupos funcionais chamam-se de a) adição... b) eliminação... c) substituição X d) rearranjo molecular... e) nenhuma das anteriores Sobre o gliceraldeído-d e o gliceraldeído-l é verdade que a) ambos contêm um grupo amina... b) ambos contém um grupo carboxílico... c) são anómeros... d) são enantiómeros X e) são tetroses... COMENTÁRIO: estes dois enantiómeros são trioses que só contém um grupo aldeído e dois hidroxilo. Fig Na Fig 1 estão representadas diferentes oses respeitando a convenção de Fischer. Qual destes desenhos representa a frutose-d? a)... b)... c) X d)... e)... COMENTÁRIO: bastava saber que a frutose é uma cetose e que nas cetoses o grupo carbonilo é um grupo cetónico. 12- Quantos carbonos assimétricos existem nas aldo-hexoses a) 1... b) 2... c) 3... d) 4 X e) 5... COMENTÁRIO: Na pergunta 11 a) e b) são aldohexoses e só 4 dos carbonos (carbonos 2, 3, 4 e 5) têm 4 substituintes todos diferentes. 13- Maltose + H 2 O?. a) 2 manose... b) 2 glicose X c) treose-d + treose-l... d) 2 sacarose... e) nenhuma das anteriores... COMENTÁRIO: é esta a reacção catalisada pela maltase uma das enzimas envolvidas na digestão dos glicídeos. 14- As ligações entre os componentes glicídicos das glicoproteínas são a) semi-acetal... b) glicosídicas de tipo N... c) éster... d) amida... e) glicosídicas de tipo O X COMENTÁRIO: entre a cadeia glicosídica e a proteína a ligação pode ser glicosídica de tipo N mas entre os resíduos glicídicos é sempre glicosídica de tipo O. Página 4 de 12

5 15- Contém uma (e apenas uma) ligação glicosídica de tipo N: a) glicose-6-p... b) α-d-galactose... c) maltose... d) ATP X e) NAD +... COMENTÁRIO: O NAD + tem duas ligações glicosídicas de tipo N (entre a ribose e a nicotinamida ou a adenina). 16- Dizer que o valor da razão Keq/Quociente de Reacção é 1 é equivalente a afirmar a) que a reacção não existe... b) que G º = 1... c) que Gº = 1... d) que a reacção está afastada do equilíbrio químico... e) que G = 0 X COMENTÁRIO: equação de Gibbs G = RT ln (Keq/QR); ln 1 = Quando se diz que o ATP é rico em energia estamos a referir-nos: a) à reacção de oxidação do ATP... b) à reacção ATP + H 2 O ADP + Pi X c) à reacção de hidrólise da ligação entre a ribose e o fosfato α... d) à reacção ATP + H 2 O Adenosina + trifosfato... e) à reacção de redução do ATP a ADP... COMENTÁRIO: Uma reacção em que o ATP dá origem a ADP não é uma reacção de oxi-redução. 18- Considere a seguinte reacção: glicose-6-fosfato + H 2 O glicose + Pi. Esta reacção pode ser catalisada por uma a) oxiredútase... b) transférase... c) cínase... d) hidrólase X e) isomérase... COMENTÁRIO: reacções do tipo AB + H 2 O A + B podem ser catalisadas por enzimas que se chamam hidrólases. No caso concreto a hidrólase é uma fosfátase. 19- Considere a reacção: desidrogénase do piruvato fosforilada + H 2 O desidrogénase do piruvato + Pi. Esta reacção pode ser catalisada pela a) cínase da desidrogénase do piruvato... b) fosfátase da desidrogénase do piruvato X c) pirofosforílase da desidrogénase do piruvato... d) cínase de proteínas... e) fosforílase do Pi... COMENTÁRIO: as fosfátases são hidrólases em que um dos produtos é o fosfato inorgânico (Pi). Na reacção A-P + H 2 O A + Pi a enzima chama-se fosfátase do A ou Afosfátase. 20- Considere a reacção: succinato + FAD FADH 2 + fumarato. Esta reacção é catalisada pela desidrogénase a) do lactato... b) do fumarato... c) do succinato X d) do FADH 2... e) do NADH... COMENTÁRIO: na reacção AH2 + FAD (ou NAD + ) FADH 2 (ou NADH) + A a enzima é muito frequentemente denominada desidrogénase do AH Uma das enzimas da glicólise catalisa a reacção fisiologicamente irreversível: fosfoenolpiruvato + ADP piruvato + ATP. A enzima que a catalisa denomina-se a) cínase do fosfoenolpiruvato... b) fosfátase do fosfoenolpiruvato... c) fosfátase do ATP... d) cínase do piruvato X e) ADPase... Página 5 de 12

6 COMENTÁRIO: As enzimas não têm nada a ver com sentido da reacção; numa reacção A + ATP A-P + ADP a enzima chama-se cínase de A. 22- A reacção de formação do GTP catalisada pela sintétase de succinil-coa pode ser conceptualmente entendida como o acoplamento de duas reacções sendo uma delas exergónica e a outra endergónica. Qual pode ser considerada a reacção endergónica? a) GDP + Pi H 2 O + GTP X b) succinil-coa + GDP + Pi GTP + CoA + succinato... c) succinil-coa + H 2 O succinato + CoA... d) GMP + PPi GTP... e) ácido succínico + CoA + H 2 O GTP + Pi... COMENTÁRIO: Em meio aquoso (como é o caso das reacções enzímicas) as reacções de hidrólise são exergónicas e a inversa é endergónica. A reacção catalisada pela sintétase de succinil-coa é a que está na alínea b. No sentido da formação de GTP pode ser considerada como o acoplamento de uma reacção exergónica (succinil-coa + H 2 O CoA + succinato) e outra endergónica (GDP + Pi GTP + H 2 O). 23- O sistema de transporte GLUT2 catalisa o transporte transmembranar de glicose no pólo basal dos enterócitos. Quando a glicose atravessa uma membrana através deste uniporter move-se a) contra gradiente químico... b) a favor do gradiente eléctrico... c) do lado da membrana onde existe em maior concentração para o lado em que a concentração é mais baixa X d) à custa da hidrólise do ATP... e) nenhuma das anteriores... COMENTÁRIO: No polo basal dos enterócitos o sistema de transporte é por difusão facilitada. A energia envolvida é a que corresponde ao gradiente. A glicose não tem carga e portanto o gradiente não tem componente eléctrica. 24- Nos seres vivos a concentração de ATP é estacionária porque a) a reacção ATP + H 2 O ADP + Pi está em equililíbrio químico... b) todas as reacções em que se forma ATP estão em equililíbrio químico... c) todas as reacções em que se gasta ATP estão em equililíbrio químico... d) a velocidade da reacção ADP + Pi ATP + H 2 O é constante... e) o somatório das velocidades das reacções formadoras de ATP iguala o somatório das velocidades das reacções em que o ATP é consumido X COMENTÁRIO: Em exercício violento a concentração estacionária do ATP sofre flutuações para valores mais baixos porque a velocidade de síntese é menor que a velocidade de consumo. De facto a alínea e) não é absolutamente correcta (não se aplica nas situações de exercício violento) mas é sem dúvida a resposta mais conveniente porque as outras são disparates de todo o tamanho. É verdade que o somatório das velocidades das reacções formadoras de ATP iguala o somatório das velocidades das reacções em que o ATP é consumido se considerarmos um indivíduo em repouso ou em exercício moderado. Página 6 de 12

7 25- Quando se estuda in vitro uma reacção enzímica X Y, à medida que a reacção avança é normal observar a) diminuição da velocidade de formação de Y X b) aumento da velocidade de formação de Y... c) diminuição da concentração do produto Y... d) destruição da enzima... e) aumento da concentração de enzima... COMENTÁRIO: Por motivos que têm a ver com a acumulação do produto Y (que geralmente é um inibidor da reacção X Y), com a aproximação do equilíbrio químico ou outros é normal observar diminuição da velocidade de formação de Y à medida que a reacção X Y avança. Fig Duas isoenzimas citoplasmáticas A e B foram estudadas usando meios de ensaio com diferentes concentrações de substrato tendo os resultados sido resumidos nos gráficos mostrados na Fig. 2. Podemos afirmar que a) o valor do K m é cerca de 10 µm no caso da isoenzima A X b) o valor do V max é muito maior no caso da isoenzima B... c) o valor do K m é maior no caso da isoenzima B... d) a isoenzima A está saturada quando a concentração de substrato é de 2 µm... e) nenhuma das anteriores... COMENTÁRIO: O K m é a concentração do substrato em que a actividade (vo) = ½ V max. Aqui o V max é cerca de 1 em ambos os casos. O K m poderá ser próximo de 2 µm no caso da isoenzima B e é próximo de 10 µm no caso da A. Página 7 de 12

8 Fig Os resultados experimentais descritos pelos gráficos da Fig. 3 permitem concluir que X é a) um inibidor não competitivo X b) um inibidor isostérico... c) um inibidor competitivo... d) um inibidor irreversível... e) o inibidor é estruturalmente semelhante ao substrato... COMENTÁRIO: O K m é em ambos os casos cerca de 50 µm e a presença de X baixou o V max. Logo X é um inibidor não competitivo. Não temos dados que possam objectivamente apoiar qualquer das outras hipóteses. 28- Um destes factores não afecta o valor da absorvância de um composto em solução a) concentração do composto... b) comprimento de onda utilizado... c) percurso óptico... d) natureza do composto... e) todos estes factores podem afectar o valor da absorvância X 29- Um espectrofotómetro equipado com uma lâmpada que emita luz de comprimento de onda inferior a 350 nm pode servir para a) dosear algumas substâncias que em solução são incolores X b) activar enzimas... c) medir o poder rotatório... d) precipitar iões Ca e) medir o poder redutor... COMENTÁRIO: As soluções que apenas absorvem luz ultra-violeta são incolores. Algumas soluções incolores absorvem luz ultravioleta e podemos usar essa característica para dosear o soluto. 30- Quando a uma solução amortecedora de ph (solução tampão) é adicionada uma gota de uma solução de ácido a variação de ph observada é, relativamente a uma gota do mesmo ácido adicionada a uma mesma quantidade de água destilada, a) superior... b) igual... c) inferior X d) o ph na solução amortecedora nunca varia... e) nenhuma das anteriores Na fotometria de chama a) ocorre absorção de porções da luz visível... b) a auto-absorção deve ser elevada... c) exploram-se espectros de emissão X d) existe sempre um padrão interno... e) nenhuma das anteriores A espectrofotometria de absorção atómica apresenta relativamente à fotometria de chama a) maior influência da temperatura da chama... b) menor selectividade... c) menor sensibilidade... d) a ausência de uma fonte radiante... e) nenhuma das anteriores X Página 8 de 12

9 P1- Uma caloria (1 cal = 4,184 J) é a quantidade de calor necessária para elevar de 1ºC um grama de água. A que propriedade da água se refere a caloria. Qual a quantidade de calor necessária para elevar 70 Kg de água entre 14ºC e 16ºC? Calor específico. 2ºC * 70 Kcal/ºC = 140 Kcal (ou 586 KJ) COMENTÁRIO: Uma caloria é a quantidade de calor que se fornece a 1 g de água quando a temperatura aumenta 1ºC (mais precisamente entre 14,5 e 15,5ºC). Aqui temos 70 Kg e 2ºC... P2- Diga o que entende por ácidos fortes? Substâncias protogénicas que em solução aquosa diluída estão totalmente ou quase totalmente dissociadas. Fig. 4 P3- A substância representada na Fig. 4 intervém como substrato na síntese de glicogénio e contém um resíduo de uracilo. Identifique os restantes resíduos componentes assim como os tipos de ligação entre os vários resíduos componentes. Pode legendar a figura se considerar isso útil. COMENTÁRIO: A identificação da glicose estava facilitada pela informação de que o composto era substrato na síntese de glicogénio (um polímero que contém apenas resíduos de glicose). Trata-se do uridino-difosfato de glicose (UDP-glicose). A resposta podia (e devia se a legendagem não estivesse perfeita) ser complementada referindo que ao conjunto ribose-uracilo se chama urudina e que ao conjunto uridina-fosfato se chama UMP ou uridinomonofosfato. Se alguém não soubesse o nome das ligações mas as quisesse descrever (dizer ligação fosfato-fosfato em vez de fosfoanidrido por exemplo) também se poderia considerar parcialmente correcto. Página 9 de 12

10 Tabela I Número atribuído Reacção Keq aparente QR no fígado 1 glicose + ATP glicose-6-p + ADP ,02 2 glicose-6-p frutose-6-p 0,36 0,31 3 frutose-6-p + ATP ,09 frutose-1,6-bisfosfato + ADP 4 gliceraldeído-3-p + NAD + + Pi + ADP 2000 M M -1 3-fosfoglicerato + ATP + NADH 5 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato 0,1 0,1 6 2-fosfoglicerato 3,0 2,9 fosfoenolpiruvato + H 2 O 7 fosfoenolpiruvato + ADP piruvato + ATP ,7 P4- Na tabela I estão representadas reacções catalisadas por enzimas da glicólise. Tendo em conta os valores das Keq e dos quocientes de reacção estimados de acordo com doseamentos realizados em tecido hepático é de presumir que as reacções catalisadas por 3 cínases sejam as únicas fisiologicamente irreversíveis. Identifique essas cínases e explique a afirmação anterior. No caso da reacção 4 não temos dados suficientes para afirmar se o valor do QR pode, noutras situações metabólicas diferentes daquela em que o doseamento foi feito, ser diferente de 600 M -1 e ser maior que 2000 M -1 ; se for este o caso a reacção seria fisiologicamente reversível. A reacção 5 está em equilíbrio e nas reacções 2 e 6 o valor da Keq embora superior ao do QR é parecido com este. Nestas 3 últimas reacções pequenas flutuações nas concentrações dos compostos envolvidos podem fazer com que o QR se situe abaixo ou acima da Keq. Isto indica que estas reacção são presumivelmente fisiologicamente reversíveis. As únicas reacções em que a Keq é claramente diferente do QR são as reacções 1, 3 e 7 que são catalisadas respectivamente pela cínase da glicose (1), da frutose-6-fosfato (3) e do piruvato (7). Nestes casos o valor da Keq >> QR mostrando que a reacção evolui no sentido directo e indiciando como improvável que as flutuações fisiológicas da concentrações dos compostos envolvidos possam ser de tal ordem que permitam inverter o sentido da reacção. Página 10 de 12

11 Fig. 5 P5- A enzima E presente no fígado catalisa a reacção X Y e existem suspeitas de que a sua quantidade aumenta em situações de jejum. Foram preparados dois tubos de ensaio contendo cada um deles 1 ml de X na concentração de 100 mm. No tempo zero foi adicionado no tubo B 1 µl de um homogeneizado de fígado de um rato B que tinha sido mantido em jejum durante 2 dias. No tubo A procedeu-se de modo idêntico mas o homogeneizado foi preparado a partir de fígado de um rato A alimentado normalmente. Em ambos os casos 1 ml de homogeneizado correspondia a 0,1 g de fígado. Nos tempos indicados na Fig. 5 foram retiradas alíquotas dos tubos A e B e doseada a concentração de X. a) Calcule a quantidade de enzima E adicionada no tubo B exprimindo o resultado em UI. No tubo B a concentração de X baixou 5 mm (de 100 mm para 95 mm) nos primeiros 10 min. A diminuição de 5 mm num volume de ensaio de 1 ml (ou 1,001 ml é irrelevante) corresponde ao consumo de 5 µmol de X (1 * 10-3 L * 5 * 10-3 M = 5 * 10-6 M). Este consumo corresponde a uma velocidade média de 0,5 µmol/min (5 µmol / 10 min = 0,5 µmol/min) nos primeiros 10 min de ensaio. Logo quantidade de enzima = 0,5 UI. COMENTÁRIO: A actividade enzímica é a velocidade no tempo zero mas, face aos dados disponibilizados, a melhor estimativa da velocidade no tempo zero é a velocidade média nos primeiros 10 min de ensaio. 1 UI é a quantidade de enzima que catalisa a conversão de 1 µmol de substrato em produto/min. A esmagadora maioria das reacções catalisadas por enzimas têm velocidade muito baixa ou nula na ausência da enzima adequada: na ausência de dados que nos permitam inferir que a velocidade na ausência de enzima era próxima de 0,5 µmol é de presumir que é próxima de zero e portanto a quantidade de enzima coincide com a velocidade de reacção = 0,5 UI. Página 11 de 12

12 b) Calcule a quantidade de enzima E no fígado do rato A exprimindo o resultado em UI/g de fígado. Um método de cálculo semelhante ao que fizemos na alínea a) permite concluir que a quantidade de enzima adicionada no tubo A era de 1 * 10-3 L * 10 * 10-3 M / 10 min = 10 * 10-6 M / 10 min = 10 µmol / 10 min = 1 UI Se 1 ml de homogeneizado corresponde a 0,1 g de fígado então 1 µl (0,001 ml) corresponde a 0,0001 g. Rato A 1UI/0,0001g = UI/g de fígado. P6- Diga se os dados experimentais permitem confirmar a suspeita de que a enzima E aumenta em situações de jejum e explique o porquê da sua resposta. Para quem foi capaz de responder correctamente à pergunta P5 o método obvio é começar por calcular a quantidade de enzima E no fígado do rato B exprimindo o resultado em UI/g de fígado. No caso concreto a quantidade de homogeneizado adicionado ao ensaio era a mesma do rato A e o homogeneizado tinha sido preparado da mesma maneira facilitando-nos o cálculo. Rato B 0,5 UI/0,0001g = 5000 UI/g de fígado. O rato B foi o rato mantido em jejum e tem menos enzima que o rato A. Logo este resultado experimental não apoia a suspeita de que o jejum faz aumentar a quantidade de enzima E no fígado. Para quem não resolveu correctamente P5 pode responder observando simplesmente que a velocidade de reacção foi maior no tubo A (corresponde ao rato não jejuado) que no tubo B (corresponde ao rato mantido em jejum). Como a quantidade de homogeneizado e a forma de preparação do homogeneizado foi idêntica nos dois casos deduz-se que o rato mantido em jejum não tinha no seu fígado mais enzima que o rato alimentado normalmente. Portanto o resultado experimental não apoia a hipótese formulada. Pode responder-se mal a P5 e apesar disso responder bem a P6. Responder a P6 pode fazer com que se repense P5 e se vá emendar se estiver incorrecto. No exame a sério haverá também um tema de desenvolvimento. O aluno terá de escolher uma de três propostas. Página 12 de 12