MANUAL DA DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA CURSO DE FISIOTERAPIA

Transcrição

1 MANUAL DA DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA CURSO DE FISIOTERAPIA 2017 MÓDULO 2 METABOLISMO 1

2 Introdução ao Metabolismo METABOLISMO Tópicos para estudo (em casa): 1- Dê as principais características do ser vivo. 2- Defina: Metabolismo, Catabolismo e Anabolismo. 3- Reveja conceitos de reações de óxido-redução. Exercícios para resolver em classe em GRUPO: Objetivo: Aprender a interpretar mapas Metabólicos. Analise o MAPA que mostra a degradação (OXIDAÇÃO) dos alimentos M A P A I A L IM E N T O S P O L IS S A C A R ÍD IO S P R O T E ÍN A S L IP ÍD IO S G lic o se A m ino á c id o s Á c id o G ra xo C O 2 N A D + N A D H FA D FA D H 2 A D P + P i O 2 H 2 O A T P Responda: 1. Quais são os produtos finais da degradação da glicose, aminoácidos e ácidos graxos? 2. Identifique as Coenzimas que participam das reações. 3. Quais os compostos aceptores de hidrogênio? 4. Qual a função das coenzimas e do oxigênio na oxidação das macromoléculas? 5. Quais os compostos necessários para a conversão da forma reduzida das coenzimas na forma oxidada? 2

3 6. Classifique as afirmações abaixo como verdadeiras (V) ou falsas (F). Justifique sua resposta. a. Os processos celulares que requerem energia utilizam a energia térmica proveniente da oxidação dos alimentos. b. Uma parte da energia derivada da oxidação dos alimentos é usada para sintetizar um composto rico em energia (ATP). c. A única função dos alimentos é fornecer energia. d. Os compostos característicos de um dado organismo (proteínas, lipídios e carboidratos) devem ser supridos pela dieta. 7- Escreva a estrutura química do ATP. Indique a natureza dos componentes químicos e nome das ligações envolvidas. VIAS METABÓLICAS DEGRADATIVAS Objetivo: Aprender a interpretar um mapa Metabólico Exercícios para resolver em classe em GRUPO: Analise o Mapa II (pág. 4). Entre parênteses mostra-se o número de átomos de carbono de alguns compostos. 1. Quais são os passos irreversíveis que aparecem no mapa? 2. Qual o primeiro composto comum à degradação de carboidratos, proteínas e lipídios? 3. Se animais de laboratório fossem submetidos a dietas compostas exclusivamente de: (a) carboidratos, ou (b) lipídios, ou (c) proteínas e não houvesse outras restrições na dieta (vitaminas, sais minerais, etc.), com qual dieta os animais sobreviveriam? Nota: Sabe-se que para sobreviver os animais necessitam sintetizar carboidratos, lipídios e proteínas. Para responder a pergunta, verifique no Mapa se é possível sintetizar: a) ácido graxo (precursor de lipídios) a partir de glicose; b) proteína a partir de glicose; [Nota: Para sintetizar uma proteína são necessários todos os aminoácidos] c) glicose (precursor de carboidratos) a partir de ácido graxo; d) proteína a partir de ácido graxo; e) glicose a partir de proteína; f) ácido graxo a partir de proteína. Nota: Observe o sentido das setas. 3

4 MAPA II POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS Asp Gly Leu Glu Ala Ile Fosfoenolpiruvato (3) Ser Lys Cys Phe Lactato Piruvato (3) CO 2 Acetil-CoA (2) CO 2 Oxaloacetato (4) Citrato (6) CO 2 Malato (4) Isocitrato (6) Fumarato (4) α CO 2 Cetoglutarato (5) Succinato (4) CO 2 Nota: a reação com linhas pontilhadas não faz parte das vias metabólicas degradativas 4

5 5

6 GLICÓLISE Exercícios para resolver em classe em GRUPO: 1. No esquema da glicólise (pág. 5), coloque números nas reações. 2. Especifique o número das reações: a- irreversíveis. b- onde há gasto de ATP. c- onde há síntese de ATP. d- onde há participação de coenzima. Na reação, qual coenzima que participa? A coenzima participa na forma oxidada ou reduzida? 3- Quantas moléculas de coenzima são utilizadas na via glicolítica para transformar uma molécula de glicose em duas moléculas de piruvato? 4- Indique o número da reação onde ocorre a quebra de um composto de 6 Carbonos em dois compostos de 3 Carbonos. Dê o nome dos compostos resultantes. DESTINOS DO PIRUVATO FORMADO NA GLICÓLISE Exercícios para resolver em classe em GRUPO: 1- Quais os destinos do piruvato formado na glicólise? 2- Em que condições o músculo oxida glicose a lactato? 3- Escreva a reação de formação de lactato a partir de piruvato. 4- Na formação de lactato a coenzima NAD é oxidada ou reduzida? Informações: 1. Quando há suprimento de O 2 suficiente, em células providas de mitocôndrias, o piruvato formado na glicólise segue outras vias metabólicas, sendo totalmente oxidado a CO 2 e H 2 O. Nestas vias, NADH é oxidado a NAD Quando o suprimento de O 2 é insuficiente, mesmo em células providas de mitocôndrias, o piruvato é transformado em lactato. Neste processo, NADH é oxidado a NAD +. GLICONEOGÊNESE NOTA: Vegetais sintetizam glicose (via fotossíntese). Animais também sintetizam glicose (via gliconeogênese). Nota: algumas destas questões serão discutidas no GD 1- Defina o que é a Gliconeogênese. 2- No Mapa da glicólise (pag. 5) assinale e especifique as três reações da glicólise que não atuam na gliconeogênese. 3- Indique a localização celular das enzimas da via glicolítica e da gliconeogênese. 4- Numa situação em que na célula há altos níveis de ATP, qual das duas vias estará funcionando: glicólise ou gliconeogênese? Justifique. 5- Há sistemas (sistema nervoso) e células (hemácias) que só utilizam glicose como fonte de energia. Se a dieta contiver quantidades insuficientes de carboidratos, a partir de que tipo de composto pode ser mantido o nível glicêmico adequado para prover glicose para aqueles órgãos e células? [Consulte o MAPA II, à página 4]. 6

7 FORMAÇÃO DE ACETIL-CoA Exercícios para resolver em casa Nota: algumas destas questões serão discutidas no GD 1. Analise o Mapa II (pág. 4) e verifique a reação em que piruvato é convertido em Acetil-CoA. Qual o número de Carbonos do piruvato e do Acetil-CoA? 2. Escreva a reação de formação de Acetil-CoA a partir de piruvato. 3. Nesta reação, quais coenzimas participam? No final da reação especifique se uma das coenzimas estará na forma oxidada ou reduzida. 4. Em que compartimento celular o piruvato é descarboxilado a Acetil-CoA? 5. Por que a inibição da piruvato translocase provoca o acúmulo de lactato? 6. Indicar as vitaminas necessárias para a reação de formação de Acetil-CoA a partir de piruvato. (Nota: as vitaminas entram na composição das coenzimas). 7. Na mitocôndria o Acetil-CoA será oxidado pelo Ciclo de Krebs. Quantos Carbonos possui o Acetil-CoA? Quantas moléculas de CO 2 são produzidas no Ciclo de Krebs? 8. Para onde vai o CO 2 produzido? OXIDAÇÃO DE TRIACILGLICERÓIS E FORMAÇÃO DE CORPOS CETÔNICOS Questões para resolver em classe em GRUPO Nota: algumas destas questões serão discutidas no GD 1. Reveja a estrutura dos triacilgliceróis (gorduras e óleos). No homem em que tecido há acúmulo de triacilgliceróis? 2. Esquematize a reação de hidrólise de um triacilglicerol pelas lipases. 3. Qual o destino do glicerol e dos ácidos graxos derivados do triacilglicerol? 4. Esquematize o primeiro passo necessário para a degradação de um ácido graxo (reação de ativação). 5. Cite a localização celular da etapa de ativação. 6. Cite a localização celular da beta-oxidação. 7. Cite os compostos formados no fim de cada volta do ciclo de Lynen. 8. Calcule o número de moléculas de ATP necessárias para degradar uma molécula de ácido graxo de 16 Carbonos e de 20 Carbonos. 9. Calcule quantas moléculas de Acetil-CoA, NADH e FADH 2 são produzidas na oxidação de um ácido graxo de 20 Carbonos. 10. É possível haver oxidação de um ácido graxo sem a presença de carnitina? Por que? 11. Quais são os corpos cetônicos? A partir de qual composto são sintetizados? Em quais situações o nível sanguíneo dos corpos cetônicos aumenta? Texto para aumentar o conhecimento e pesquisar Carnitina (produto vendido comercialmente): Informações que aparecem na Bula Carnitina é a principal ativadora do processo de "queima de gorduras". Aumenta a Resistência - Converte Gordura em energia - Recupera o Funcionamento Cardíaco. Informações adicionais A Carnitina é derivada do aminoácido Lisina, e é produzida no organismo. Uma dose adicional desta substância na dieta aumenta a resistência 7

8 durante a atividade física. Ideal também para as pessoas que desejam emagrecer rapidamente. - Por que a carnitina aumenta a resistência durante a atividade física? - Por que a carnitina seria ideal para as pessoas que desejam emagrecer rapidamente? CICLO DE KREBS Questões para resolver em classe em GRUPO Consulte o MAPA II e o MAPA IV. Nota: algumas destas questões serão discutidas no GD 1. Adicione o nome dos compostos e o nome das enzimas no MAPA IV. 2. Verifique as reações irreversíveis do ciclo de Krebs e indique o nome das enzimas que as catalisam. 3. Qual a localização celular do ciclo de Krebs? 4. Que composto é oxidado no ciclo de Krebs? 5. Que tipo de composto sofre redução concomitante? 6. Dê o nome do composto com o qual AcetilCoA condensa-se (reação 1) e o nome do composto resultante. 7. Na oxidação de uma molécula de AcetilCoA no ciclo de Krebs, indique o número da ETAPA assinalada no MAPA IV que representa a reação onde há produção ou consumo de: a) CO 2 ; b) GTP; c) NADH; d) FADH 2 e) H 2 O. 8. Dê o nome do composto rico em energia que é produzido no ciclo de Krebs. 9. Que composto do ciclo de Krebs acumula-se quando a razão ATP/ADP é alta? E quando a razão NAD + /NADH é baixa? Leve em conta os dados da tabela que mostram a regulação principal do ciclo de Krebs por efetuadores alostéricos. Enzima Efetuadores alostéricos Positivos Negativos Isocitrato desidrogenase ADP NAD + ATP - NADH MAPA IV CICLO DE KREBS CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 8

9 Questões para estudo em casa 1. Citar a localização celular da cadeia de transporte de elétrons. 2. Citar o nome dos componentes da cadeia de transporte de elétrons. Questões para resolver em classe em GRUPO 3. No esquema acima indicar o nome e ponto de atuação de inibidores conhecidos. 4. Qual a relação entre a cadeia de transporte de elétrons e a síntese de ATP? 5. Escreva a reação catalisada pela ATP sintase. Dê o nome de um inibidor desta enzima. 6. Quantos moles de ATP são sintetizados a partir da oxidação de um mol de NADH na cadeia de transporte de elétrons? 7. Calcular quantos moles de ATP são produzidos na oxidação de um ácido graxo de 18 Carbonos até CO 2 e H 2 O. 8. Embora o oxigênio não participe diretamente do Ciclo de Krebs, esse ciclo só funciona quando oxigênio (O 2 ) estiver presente. Explique por que? 9

10 METABOLISMO DO GLICOGÊNIO Questões para estudo. Algumas questões serão discutidas no GD. 1- Esquematize as reações de degradação de glicogênio a glicose-1-fosfato. 2- Escreva a reação de conversão de glicose-1-fosfato a glicose-6-fosfato. 3- Escreva a reação de conversão de glicose-6-fosfato a glicose. Qual a enzima que catalisa a reação? Cite o órgão onde esta reação ocorre. 4- O que acontece com a glicose produzida na reação acima? Por que este processo é importante no controle da glicemia? 5- Esquematize as reações de síntese de glicogênio a partir de glicose. 6- Cite as enzimas-chave do metabolismo do glicogênio. Indique seus moduladores alostéricos. 7- Quais hormônios são secretados quando a glicemia está baixa? Qual o efeito na síntese e degradação do glicogênio? O que acontece com a glicemia após a ação hormonal? 8- Em que situação a insulina é secretada? Qual o efeito na síntese e degradação do glicogênio? Qual o efeito na glicemia? 9- Quais os destinos metabólicos da Glicose 6-fosfato? SÍNTESE DE TRIACILGLICERÓIS Questões para estudo. Algumas questões serão discutidas no GD. 1. Por que grande concentração mitocondrial de ATP resulta no aparecimento de quantidades apreciáveis de citrato no citossol? 2. Numa dieta rica em carboidratos haverá inibição da isocitrato desidrogenase e, por consequência, ativação da síntese de lipídios. Justifique esta afirmação. 3. Qual a coenzima utilizada como agente redutor na síntese de ácidos graxos? E como agente oxidante na degradação de ácidos graxos? 4. Em quais compartimentos celulares ocorrem a degradação e a síntese de ácidos graxos? 5. Qual é o efeito da liberação de glucagon e epinefrina no metabolismo das gorduras? 6. A insulina estimula ou inibe a síntese de triacilgliceróis? 7. Qual a ação da insulina sobre as lipases intracelulares? METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS Questões para estudo. Algumas questões serão discutidas no GD. 1. Esquematize as reações de transaminação catalisadas pelas enzimas: aspartato aminotransferase e alanina aminotransferase. Citar a coenzima que participa das reações e a vitamina presente na sua estrutura. Qual é a importância dessas reações? 2. Testes laboratoriais medem os níveis séricos de TGO e TGP. O que significam as abreviaturas TGO e TGP? Cite uma doença na qual os níveis das transaminases estão alterados. 3. Esquematize a reação catalisada pela glutamato desidrogenase. 4. Cite o principal produto de excreção de nitrogênio no homem e o órgão que o produz. 5. Qual o produto de excreção de nitrogênio nos peixes e aves? 6. Quais os destinos dos esqueletos de carbono dos aminoácidos? 7. Por que alguns aminoácidos são denominados cetogênicos e outros glicogênicos? Consulte o Mapa II e dê o nome de aminoácidos cetogênicos e glicogênicos. 10

11 8. O que vem a ser a fenilcetonúria? Como é diagnosticada? Como pode ser tratada? Quais as consequências? 9. O que caracteriza o Albinismo? 10. Defina aminoácidos essenciais para o homem e especifique como o homem consegue obtê-los. REGULAÇÃO INTEGRADA DO METABOLISMO 1- Indique onde são produzidos os hormônios epinefrina, glucagon e insulina. 2- Quais os efeitos da epinefrina e do glucagon no metabolismo do glicogênio no fígado e no músculo? 3- Qual a ação da insulina no metabolismo do glucagon? 4- Quais os efeitos da epinefrina, glucagon e insulina no metabolismo de lipídios? 4- Descreva os sintomas e causas do diabetes. 5- Um dos sintomas do diabético não tratado é a cetose. Explique por que se elevam os níveis sanguíneos de corpos cetônicos no diabético não-tratado? Questão da prova: 6- Descreva, com base na regulações hormonal e alostérica, os processos que levam ao acúmulo de lipídios a partir de uma dieta rica em carboidratos. CONTRAÇÃO MUSCULAR E JEJUM Os exercícios serão feitos na sala Multimídia. 11

12 INFORMAÇÃO VITAMINAS, SUAS COENZIMAS E FUNÇÕES QUÍMICAS (vitamin B3) (vitamin B5) (vitamin B7) 12