Metabolismo e Regulação

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1 Metabolismo e Regulação PROBLEMAS - Série 1 Licenciatura em Bioquímica Licenciatura em Biologia Celular e Molecular Licenciatura em Química Aplicada

2 Hidratos de Carbono e Metabolismo Central (Revisão) Mecanismos de Transdução de Sinal 1 As α -amilases são proteínas que catalisam a clivagem sucessiva de unidades maltose a partir da extremidade não-redutora da amilopectina. Contudo, os resíduos de glucose que têm uma ligação α (1 6) não serão clivados amilopectina a) Identifique os dois tipos de ligações glicosídicas presentes na amilopectina, classificando-as em termos de nomenclatura. b) Desenhe os produtos finais da digestão da amilopectina com a α amilase as designadas dextrinas limite. 2. A associação entre um oligossacárido e um péptido pode ocorrer de várias formas. Tipicamente as ligações às extremidades redutoras consistem na ligação do hidrato de carbono pelo seu carbono anomérico a um grupo hidroxilo (ligação O-glicosídica), ou a um grupo amina (ligação N-glicosídica). Para cada uma das alíneas seguintes, e tendo em conta as estruturas das moléculas em causa, identifique e esboce o tipo de ligação. 2

3 N-acetilgalactosamina (GalNAc) N-acetilglucosamina (GlcNAc) Alanina (Ala) Serina (Ser) Asparagina (Asn) a) Ligação entre a N-acetilgalactosamina (GalNAc) e o péptido Asn-Ala-Ser. b) Ligação entre a N-acetilglucosamina (GlcNAc) e o péptido Asn-Ala-Thr. Exemplo de proteínas glicolisadas: As proteínas transportadoras da glucose para o citoplasma, através da membrana plasmática (GLUT): 3- Que átomo de carbono da molécula de piruvato estaria marcado radioactivamente se na glicólise fosse usada glucose marcada com 14 C. a) em C1? b) em C4? 4- Incubou-se uma cultura bacteriana com [1-14 C]glucose e, passado algum tempo, isolaram-se alguns intermediários glicolíticos e do ciclo do ácido cítrico. Diga em que átomo de carbono será de esperar encontrar o 14 C nos seguintes intermediários isolados. Justifique a resposta a) Acetil-CoA b) Citrato 3

4 5- Quando se fornece [1-13 C]glucose como substrato para a glicólise em células de leveduras, a marcação isotópica aparece rapidamente em C 1 e em C 6 da frutose 1,6-bifosfato (FBP). Escreva as reacções enzimáticas que permitem explicar este resultado. (K = [DHAP] [GAP] / [FBP] = 3.8 x 10-5 ) 6- Coenzimas derivadas do ácido nicotínico podem intervir em reacções de oxidação-redução com substratos específicos e em presença da desidrogenase apropriada. Substrato oxidado + NADH + H + Substrato reduzido + NAD + Para cada uma das reacções seguintes determine se o substrato foi oxidado, reduzido, ou se o estado de oxidação se manteve. Para os casos em que houve variação do estado de oxidação, escreva as reacções redox completas com as quantidades necessárias de NAD +, NADH, H + e H 2 O. a) etanol acetaldeído b) 1,3 difosfoglicerato gliceraldeído-3p c) piruvato acetaldeído+ CO 2 d) piruvato acetato + CO 2 e) oxaloacetato malato f) acetoacetato + H + acetona + CO 2 7. Escreva equações gerais para as reacções catalizadas por : a) Cinases b) Fosforilases c) Fosfatases d) Isomerases e) Desidrogenases f) Sintases g) Sintetases 8. A oxidação do acetil-coa a duas moléculas de CO 2 envolve a transferência de quatro pares de electrões para cofactores redox. Diga quais as reacções do ciclo do ácido cítrico em que ocorrem estas transferências electrónicas. Identifique as coenzimas redox para cada caso. 4

5 9- Qual o átomo ou átomos da molécula de glucose que são mais rapidamente perdidos na forma de CO 2, quando a glucose é metabolizada por via da glicólise e do ciclo de Krebs? Explique. 10- Dos seguintes metabolitos indique quais os que sofrem uma oxidação global no ciclo do ácido cítrico: a) α-cetoglutarato; b) succinato; c) citrato; d) acetil-coa? 11- a) Diga quantas moléculas de ATP são produzidas em condições aeróbias, em que ocorre a oxidação completa das moléculas consideradas. Justifique convenientemente a resposta. i. Frutose-6-fosfato ii. Piruvato iii. Gliceraldeído-3-fosfato b) E em condições anaeróbias? 12. O oxaloacetato e o α-cetoglutarato são percursores dos aminoácidos aspartato e glutamato, além de serem intermediários do ciclo de Krebs. Descreva a síntese do α-cetoglutarato a partir de piruvato na qual não haja consumo dos intermediários do ciclo. PERGUNTAS DE ESCOLHA MULTIPLA: Assinale com Verdadeiro ou Falso e justifique as alíneas que são verdadeiras. 13- O consumo de O 2 pelas mitocôndrias: a) Diminui se a ATP sintase for inibida b) Cessa se estiver presente 2,4-dinitrofenol c) Diminui se houver muito pouco ADP d) Está associado à oxidação de NADPH e FADH A conversão do piruvato em acetil-coa e CO 2 a) é reversível b) envolve a participação de ácido lipóico c) é dependente do cofactor biotina d) ocorre no citosol 15- Qual dos seguintes efeitos tem uma influência mais directa no aumento da velocidade do ciclo de Krebs, como resposta a um exercício aeróbio? a) Um aumento na razão ADP/ATP b) Um aumento na velocidade de consumo de oxigénio c) Um aumento na velocidade de bombeamento de protões d) Um aumento na velocidade de formação do piruvato e) Um aumento na razão NAD + /NADH 16- A hormona que assinala uma baixa concentração de glucose no sangue é a a) glucagina b) epinefrina c) insulina d) norepinefrina 5

6 17- Os oligossacáridos ligados a glicoproteínas, unem-se covalentemente à cadeia polipeptídica através de resíduos de a) lisina b) serina c) glutamato d) tirosina e) asparagina f) glutamina Das seguintes afirmações, apenas uma é verdadeira. Diga qual e justifique as verdadeiras e as falsas: 18. A reacção catalisada pela fosfofrutocinase: A. É activada por altas concentrações de ATP e citrato. B. Utilisa frutose-1-fosfato como substrato. C. É a reacção limitante da velocidade na glicólise. D. Está próxima do equilíbrio na maioria dos tecidos. E. É inibida pela frutose-2,6-bifosfato. 19. Comparado ao estado de repouso, o músculo em contracção vigorosa apresenta: A. Uma maior conversão de piruvato em lactato. B. Uma menor oxidação de piruvato em CO 2 e H 2 O C. Uma menor relação NADH/NAD + D. Uma concentração reduzida de AMP. E. Níveis diminuidos de frutose-2,6-bifosfato 20. Qual das seguintes afirmações sobre o metabolismo da glucose está correcta: A. A glucose entra para dentro da maioria das células por um mecanismo no qual o Na + e a glucose são co-transportados. B. A piruvato cinase catalisa uma reacção irreversível. C. A conversão da glucose-6-fosfato em 2 moléculas de lactato pela via glicolítica conduz a um ganho global de 2 moléculas de ATP. D. Um elevado nível de insulina conduz a um nível reduzido de frutose-2,6-bifosfato nos hepatócitos. 6

7 Perguntas tipo /problemas de estudo 1- a) Quais as diferenças principais entre a glicólise e a gluconeogénese? b) Qual a importância metabólica de existirem essas diferenças? 2- A frutose-6-fosfato pode ser convertida em dois produtos semelhantes, mas não idênticos, pelas enzimas PFK1 ou PFK2. a) Quais são os dois produtos resultantes? b) Qual é o papel de cada um destes produtos na glicólise? c) Qual o efeito da glucagina nos níveis de cada um destes produtos 3- O acetil-coa é o principal activador da piruvato carboxilase. Porquê? 4- Dê exemplos de reacções anapleróticas do ciclo de Krebs 4- Dê exemplos de reacções anapleróticas do ciclo de Krebs 7

8 Mecanismos de Transdução de Sinal 1- Qual das seguintes afirmações está correcta? Justifique a verdadeira e as falsas. A. As proteínas G ligadas ao GDP são inactivas. B. A activação de um receptor de membrana provoca uma troca de GTP para GDP nas proteínas G. C. A adenilato ciclase activa a proteínas G e provoca a dissociação das subunidades α e βγ. D. O camp inactiva a proteína cinase A. E. O camp activa a proteína G, levando à troca de GTP por GDP. 2- A activação da fosfolipase C provoca todos os seguintes efeitos EXCEPTO Justifique. A. Cisão do fosfatidil-inositol-4,5-bifosfato (PIP2) ligado à membrana. B. Produção de diacilglicerol. C. Libertação do Ca 2+ de depósitos intracelulares. D. Desfosforilação de proteínas. E. Activação da fosforilação de proteínas dependentes da calmodulina. 8

9 Perguntas tipo /problemas de estudo 1- a) Qual a base estrutural para a activação da proteína G? b) Qual a importância da respectiva estrutura quaternária? 2- a) Explique o processo de activação da adenilato ciclase induzido hormonalmente b) Explique como é que uma vez activada a adenilato cinase pela formação do complexo Proteína G! Adenilato ciclase) a mesma é inativada (esquema pag 30-31) 3- A "-arrestina é uma proteina citosólica que está envolvida no processo de inactivação do receptor 7TM. Explique como. (Esquema pag 31) 4- Explique o mecanismo de activação da PKA pelo camp e o envolvimento da alteração da estrutura quaternária (esquema pag 34) 5- a) Refira alguns dos aspectos em comum da proteina cinase A (PKA) com outras cinases. (refira-se à estrutura 3D, domínios, substratos) b) O que significa pseudosubstrato da PKA? (esquemas pag 34-36) 6- Qual a importância dos domínios estruturais da fosfolipase C? Qual a relação estrutura-função? (esquema pag 41) 7- Explique porque é que a PKC é inactiva em solução e activa quando ligada à membrana? (esquema pag 44) 9