Lista de Exercícios Bioquímica de Macromoléculas - Nanotecnologia

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1 Lista de Exercícios Bioquímica de Macromoléculas - Nanotecnologia 1 - Catecóis substituídos com longas cadeias acilas são os componentes encontrados na urtiga responsáveis pela sensação de queimadura e coceira. Se uma pessoa for exposta à urtiga, qual dos tratamentos abaixo você escolheria para aplicar na área afetada? Lehninger) lavar a área com água fria lavar a área com suco de limão ou vinagre diluído lavar a área com água e sabão lavar a área com água, sabão e bicarbonato de sódio 2. A aspirina é um ácido fraco com pka = 3,5. Ela é absorvida pela corrente sanguínea através das células do estômago e do intestino. Essa absorção requer que a aspirina asse através das membranas celulares. Sabendo-se que o ph no estômago é 1,5 e no intestino cerca de 6, em qual desses compartimentos ocorre maior absorção de aspirina? (Lehninger) 3. Um peptídeo isolado de cérebro apresenta a seguinte seqüência: Glu-His-Trp-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly Determine sua carga líquida em ph 3,0, ph 5,5, ph 8,0 e ph 11,0. Calcule o pi desse peptídeo. 4. Comente o grafico abaixo explicitando os seus conhecimentos de enovelamento de proteínas. Comente sobre os estados conformacionais de alta energia, energia intermediária e os de baixa energia. Tente correlacionar com a função das proteínas.

2 Energia (G) Entropia conformacional s-s ps-ns Energia térmica - kt Coordenadas conformacionais 5. Sabe-se que os aminoácidos que contém cadeias laterais ionizáveis contribuem de forma significativa para a estabilidade, solubilidade e atividade das proteínas. A. Explique o que se espera do valor de pka de cadeias laterais quando estão (1) localizados na superfície da proteína e (2) localizados no interior de uma proteína. B. Foram realizadas duas mutações pontuais de uma determinada proteína e medido os pka s da S150 a fim de se estudar sua função. Explique os valores de pka da S150 na proteína selvagem e nas formas mutantes, sabendo-se que o pka da Ser livre em solução é igual a 13,0. Proteína pka da Ser150 Selvagem 9,1 R23V 12,7 R23K 9,3 6. A sequência de uma protease humana (qt1) foi comparada com as seqüências de proteases de outras espécies (qt2 e qt3). qt1 MEEEEIAQSGQR----IVGGSSSSVGQFPLVITLPRGRTAACGGSLLSNRRVLTAAH 57 qt2 qt3 MLENEITKTGQRVVGGSTTTILSVPYQAGLILTINVIRTSVCGGVIIADNRILTAAH MEEEEIAQSGQRIVGGSSSSVGQFPYQAGLVITLPRGRTHFCGGSLISEQWVVSAGH qt1 CWWDGQNQASRFVVVLGSN---RLFSGGVRLETRDIVMHGSWNPNLVRNDIAMIRLPSNV 114 qt2 qt3 CRNDGNNIVTSITVVLGSN---LLFSGGTRITTNDVLMHPGYNPWIVANEIAVIRISR-V CYK------SRIQVRLGEHNIEVLEGNEQFINAAKIIRHPKYNSRTLDNVILLIKLSSPA

3 qt1 CFNNNINVIALPSGSQLNLNFAGERAIASGFGRTRDG--ANIDGSLNHVTLDVIANNVCS 172 qt2 qt3 TFTTLIQPVNLPSGSEVNMNFVGNTGLLSGYGITRDGDSVGLLQTLTSVNVPVISNADCT VINSRVSAISLPTAP----PAAGTESLISGWGNTLSSG-ADYPDELQCLDAPVLSQAECE qt1 RTFPLLIQSSNICTSGANG-RSTCHGDSGGPLAATRNNRPLLIGVTSFGHRDGCQRGHPA 231 qt2 qt3 RQLGNFIQNHHLCTSGANR-RGACAGDSGGPLVVTINRRRVLIGVSSFFSTRGCQASLPS ASYPGKITNNMFCVGFLEGGKDSCQGDSGGPVVSNGE----LQGIVSWGYG-CAQKNRPG qt1 AFARVTSYDAWIRRNL qt2 GFSRVTSFLSWIRSI qt3 VYTKVYNYVDWIKDTIAANS 202 A. Qual das proteínas apresenta maior grau de homologia com a qt1? O que se pode esperar quanto à homologia estrutural ao se comparar as três proteínas? Explique. B. O que poderá ocorrer com a qt1 em termos estruturais e funcionais caso ocorra as seguintes mutações pontuais: - C58A - C115S D. Explique a função dos resíduos de aminoácidos assinalados na seqüência da qt1. E. Discuta, em termos de atividade enzimática, as enzimas qt2 e qt3. 8. Explique porque as proteínas globulares, ao contrário das proteínas fibrosas, apresentam uma estrutura maleável e, assim, podem sofrer desnaturação por variações de ph e de temperatura muito mais facilmente que as proteínas fibrosas. 9. Dado os seguintes polipeptídeos: I. Ala-Phe-Tyr-Phe-Ala-Met-Gly-Ser-Trp-Gly-Thr II. Ala-Glu-Phe-Met-Ile-Lys-Val-Cys-Leu-Ala-Pro-Gly-Met a. Que tipo de estrutura secundária seria mais provavelmente encontrada para cada polipeptídeo? Explique. b. Qual a consequência na estrutura do peptídeo II se fosse provocada uma mutação no resíduo de Lys fosse trocado por Glu?

4 c. Explique como a presença de um resíduo de Pro no peptídeo II possibilita a formação de uma dobra Que tipo de caracteristica estrutural é responsável pela observação de que fibras de -queratina podem ser estendidas até o dobro de seu comprimento normal enquanto as de seda praticamente não se estendem? (Voet) 11. O cabelo se abre mais facilmente ao longo de seu comprimento enquanto que as unhas tendem a se abrir na lateral e não em seu comprimento. Qual a direção das fibras de queratina no cabelo e nas unhas? Explique. (Voet) 12. O transporte passivo nas membranas celulares é feito por proteínas de membrana denominadas porinas. Estas são estruturadas como um barril-beta no qual os resíduos hidrofóbicos estão voltados para fora do barril, e os resíduos polares, para o centro. Discuta a especificidade das porinas em termos estruturais. 13. Explique o que é e que reação catalisa escreva as equações químicas para cada reação procure exemplos no livro de bioquímica: a. quinase b. fosforilação c. fosfatase d. hidrolase e. mutase f. oxidase g. redutase h. desidrogenase i. transferase j. carboxilase 14. O oxalacetato é o substrato da oxalacetato desidrogenase. a. Por que oxalato é um potente inibidor dessa enzima? Qual o tipo de inibição observada? b. Desenhe um gráfico hipotético de velocidade de reação (Vo) da oxalacetato desidrogenase em função da concentração de substrato [S] para o caso da reação na ausência e na presença do inibidor. c. Desenhe o gráfico de duplos recíprocos que permite determinar Km e Vmáx nos dois casos (ausência e presença de oxalato), indicando como se pode obter esses

5 valores cinéticos a partir do gráfico. 15. O metanol é extremamente tóxico ao organismo, pois quando ingerido, é convertido a formaldeído pela álcool desidrogenase. A intoxicação por metanol pode ser tratada por ingestão de doses elevadas de etanol. Como se justifica esta terapia? 16. A cinética de uma enzima foi medida em função da concentração de substrato na ausência e na presença de dois inibidores e os dados obtidos estão na tabela abaixo. [S] (x10-5 M) velocidade(mmol/min) sem inibidorinibidor 1Inibidor 2 0,3 10,4 4,1 2,1 0,5 14,5 6,4 2,9 1,0 22,5 11,3 4,5 3,0 33,8 22,6 6,8 9,0 40,5 33,8 8,1 a. Quais são os valores de Vmáx e Km na ausência e na presença de cada um dos inibidores? b. Quais os tipos de inibição observadas? Explique. 17. A lactato desidrogenase catalisa a reação reversível de transformação de piruvato em lactato (ver reação ao lado do gráfico). Em um teste de laboratório, foi utilizado lactato como substrato e NAD + como cofator, sendo que houve formação de NADH que absorve a 340 nm. Essa reação foi realizada em 4 condições diferentes como mostrado no gráfico abaixo. Observando os resultados, responda: a. Que tipo de informações podem ser obtidas pelas curvas abaixo? b. Quais são as possíveis modificações que foram realizadas entre as experiências 1, 2, 3 e 4 para que os resultados fossem diferentes? Justifique sua(s) resposta(s).

6 18. Uma enzima foi representada esquematicamente (abaixo), onde a localização espacial de seus resíduos do sítio ativo foi numerada de I a VII. As posições desses resíduos na cadeia polipeptídica estão indicadas ao lado. Essa enzima só é ativa quando fosforilada. O mapeamento dos sítios ativo e de fosforilação da enzima foi possível através dos efeitos causados pelas mutações descritas em a, b, c, e d abaixo. Através da análise racional das mutações, descreva quais resíduos estão envolvidos nos sítios ativo, de ligação de substrato e de fosforilação. I - serina (Ser) II - glutamato (Glu) - 65 III - glicina (Gly) - 4 IV - asparagina (Asn) - 33 V - valina (Val) - 11 VI - isoleucina (Ile) - 74 VII - fenilalanina (Phe) - 25 VIII - tirosina (Tyr) a. O resíduo II foi mutato para glutamina: o substrato se liga na enzima mas ela tornou-se inativa. b. O resíduo VII foi mutado para arginina: a enzima passou a catalisar a reação com outro substrato.

7 c. O resíduo V foi mutado para alanina e a enzima continuou catalisando a reação com o substrato original mas com um perfil cinético diferente da enzima nativa. O resultado do experimento cinético está mostrado no gráfico ao lado. d.quando o resíduo VIII foi mutado para fenialanina, a enzima tornou-se inativa. 19. A atividade de uma enzima foi determinada em uma solução tampão a ph 7,5 em diferentes valores de temperatura, sendo que o perfil obtido para a atividade em função da temperatura encontra-se no gráfico ao lado. Explique o que está ocorrendo nos pontos A, B e C indicados no gráfico, relacionando estrutura e função. O efeito do ph nessa enzima foi estudado à temperatura constante de 37 C (ao lado). Como ficaria esse gráfico caso o mesmo experimento fosse realizado a 25 C? E a 60 C? (desenhe os gráficos pedidos nesse ao lado)

8 20. A aldeído desidrogenase (ALDH) mitocondrial é uma proteína tetramérica dependente de NAD + que catalisa a oxidação de acetaldeído em outros aldeídos alifáticos. Apesar de existirem várias isoformas de ALDH no organismo, a enzima mitocondrial apresenta um Km muito baixo para acetaldeído (1 mm). Pelo menos metade da população dos orientais apresenta um defeito genético, sendo que esses indivíduos não sintetizam a ALDH mitocondrial. Ao ingerir bebidas alcoólicas, apresentam sintomas de faces avermelhadas, taquicardia, náusea e hipotensão. Sabendose que o acetaldeído é produzido pelo metabolismo do etanol quando oxidado no fígado pela álcool desidrogenase, explique os efeitos observados. 21. No estudo do mecanismo de ação de uma enzima, sua reação foi feita em um meio com volume final de 2,0 ml, contendo 10 mm de substrato e 10 mg de enzima. Após 20 minutos de reação, a concentração de produto foi determinada em todos os tubos, sendo colocada na tabela abaixo. Tubo ph [produto] (nm) 1 2, , , , , ,0 20 velocidade ( ) atividade específica ( ) a. Complete a tabela com os valores de velocidade de reação (V) e de atividade específica dessa enzima, indicando a unidade correta de cada um. b. Faça o gráfico de atividade específica em função do ph. c. Qual é o objetivo desse experimento? d. Em termos estruturais, como se explicam os resultados obtidos? e. Em um experimento paralelo, nas condições do Tubo 4, foram utilizadas duas concentrações de enzimas diferentes daquela descrita acima: uma correspondendo ao dobro (20 mg) e outra correspondendo à metade (5 mg) da utilizada. Para cada um desses casos, qual será o valor de velocidade de reação (V) e de atividade específica, sabendo-se que a concentração de substrato está saturante em qualquer situação? Explique.