Exercício de Bioquímica ( Krebs ).

1. Escrever a reação de formação de acetil-CoA a partir de piruvato e indicar:

1. as 5 coenzimas necessárias; R- (TPP, FAD, CoA, NAD e lipoato).
2. as vitaminas envolvidas;R- Tiamina (B1),riboflavina (B2),ácido pantotênico (CoA) (B5),niacina (nicotinamida) (B3) e ácido lipóico
3. a localização celular; R- na mitocrôndias e no citosol

2. Descrever a regulação alostérica e por modificação covalente do complexo da piruvato desidrogenase.

R- O complexo é formado por 3 enzimas e 5 coenzimas

As enzimas do complexo têm resíduos de serina, modificáveis por fosforilação

As enzimas do complexo quando fosforiladas (por quinases) são inativas

As enzimas do complexo quando desfosforiladas (por fosfatases) são ativas

Além das 3 enzimas, o complexo tem uma quinase e uma fosfatase associadas

Os produtos da via, NADH e acetil-CoA, bem como ATP são efetores alostéricos

negativos das enzimas do complexo

NADH, Acetil-CoA e ATP ativam a quinase (e inibem o complexo)

A diminuição de NADH, Acetil-CoA e ATP ativam a fosfatase (e ativam o complexo)

A insulina ativa fosfatases no geral, tendo o mesmo efeito, bem como o Ca2+ e Mg2+

O excesso de acetil-CoA e NADH provenientes da β-oxidação durante o jejum inibem a síntese de acetil-CoA a partir de piruvato, favorecendo a gliconeogênese.

3. Na oxidação de uma molécula de acetil-CoA no ciclo de Krebs, indicar a enzima que catalisa a reação onde há produção ou consumo de:

1. CO₂
2. GTP
3. NADH
4. FADH₂
5. H₂O

4. Indicar o composto rico em energia do ciclo de Krebs e a reação que produz.

R- Adenosina triforfato(ATP); a energia armazenada nos ATPs é liberada para as funções corpóreas através da seguinte reação:

ATP -> ADP + P + Energia onde ADP é adenosina difosfato.

5. Citar os compostos que devem ser fornecidos ao ciclo de Krebs para:

1. Iniciá-lo
2. Mantê-lo em funcionamento

Resposta:

Primeira reação

Para que se inicie a primeira reação e iniciar a volta é preciso que o grupo acetila ou acetil-CoA transfira o seu grupo acetil para um composto com quatro átomos de carbono, chamado de oxaloacetato, formando assim o citrato, um composto com seis átomos de carbono.

Segunda reação

Após a formação do citrato, o mesmo é transformado em isocitrato, uma molécula com seis átomos de carbono.

Terceira reação

Entretanto, o isocitrato é desidrogenado, perdendo CO2, o que dará origem ao alfa-cetoglutarato, um composto com cinco átomos de carbono.

Quarta reação

O alfa-cetoglutarato também perde uma molécula de CO2, liberando um composto chamado de succinato, uma molécula com quatro átomos de carbono.

Quinta reação

O succinato, por ação de diversas enzimas em uma reação seguida de três passos dá inicialmente origem ao fumarato.

Sexta reação

O fumarato por ação de várias enzimas e a entrada de uma molécula de H2O dá origem ao malato.

Sétima reação

O malato, por sua vez, através da saída de uma molécula de H2 dá origem ao oxaloacetato, um composto com quatro átomos de carbono.

Oitava reação

O oxalacetato é o que dará início ao ciclo, pois é neste momento que o mesmo está pronto para reagir com uma próxima molécula de acetil-CoA, iniciando o ciclo novamente.

Entre as reações no Ciclo de Krebs há a formação de 3 moléculas de NADH que dá origem há 2,5 ATP cada uma, uma molécula de FADH2 que dá origem há 1,5 ATP e uma molécula de GTP que dá origem a um ATP.

6. Citar as vitaminas que participam do ciclo de Krebs.

R- B2, N e B1.

7. Indicar a localização celular do ciclo de Krebs.

R- Ciclo de Krebs é uma das etapas da respiração celular e ocorre na matriz da mitocôndria.

8. Na reação catalisada pela aconitase, indicar o composto predominante no equilíbrio.

R- Citrato um composto que não se acumula na mitocôndria enquanto se processa a oxidação de isocitrato.

9. Listar as funções do ciclo de Krebs.

R- A principal função do Ciclo de Krebs é oxidar os compostos e queimar as gorduras dos compostos. O Ciclo de Krebs é uma via de alta energia, pois produz três moléculas de NADH, uma de FADH2 e um composto de alta energia o GTP.

10. Analisar as reações do ciclo do Glioxilato, verificando a conversão que é por ele viabilizada.

R- Permite a síntese de glicose e a produção de intermediários do ciclo de Krebs a partir de acetil-CoA. Por isso mesmo essa via conta com a presença de enzimas do ciclo de Krebs (citrato-sintase e aconitase) além de duas enzimas ausentes nessa via (isocitrato liase e a malato sintase).

No ciclo de Krebs, o isocitrato é convertido em succinato, enquanto que no ciclo do glioxilato, o isocitrato origina o succinato e o glioxilato. O succinato regenera o oxaloacetato e o glioxilato se condensa com acetil-CoA formando o malato. Este vai passar para o citosol, onde origina oxaloacetato, que pode ser transformado em glicose pela neoglicogênese. O ciclo de glioxilato desta forma permite a conversão de acetil-CoA e, portanto, de ácidos graxos, a glicose.

11. Citar os organismos que dispõem do ciclo do Glioxilato.

R- É uma via alternativa de metabolismo de acetil-CoA, encontrada nos vegetais e em algumas bactérias.

12. Quando a glicose é metabolizada a acetil-CoA, citar o número de moléculas de ATP, NADH e CO₂ formadas.

R- O saldo energético por etapa da respiração: - Glicólise
São utilizadas 2 moléculas de ATP para ativar o catabolismo da molécula de glicose, porém são formadas 2 moléculas de NADH, 4 ATP e 2 moléculas de piruvato. Portanto, o saldo energético somente da cadeia respiratória é de: 4 ATP + 2 NADH – 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH

13. Que composto é oxidado no ciclo de Krebs?

R- A oxidação do acetilCoA, a duas moléculas de CO2, e conserva parte da energia livre dessa reação na forma de coenzimas reduzidas, que serão utilizadas na produção de ATP na fosforilação oxidativa, a última etapa da respiração celular.

14. Simultaneamente que tipo de composto sofre redução?

R- coenzimas reduzidas

15. Descrever a regulação do ciclo de Krebs em função das relações ATP/ADP e NAD⁺/NADH.

R- A respiração aeróbia é o processo pelo qual a célula degrada compostos orgânicos (carboidratos) para obtenção de energia metabólica armazenada na molécula de Adenosina Trifosfato - ATP, com produção de compostos inorgânicos dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). A respiração aeróbia é didaticamente subdividida em três etapas associadas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória, existindo diferenças entre os organismos procariontes e eucariontes.
Como as células procarióticas são desprovidas de mitocôndrias (organela citoplasmática), tanto a glicólise quanto o ciclo de Krebs ocorrem no hialoplasma da célula, enquanto a cadeia respiratória acontece próximo à face interna da membrana plasmática (mesossomo).
Nas células eucarióticas, a glicólise também acontece no hialoplasma, contudo por se tratar de uma célula provida de mitocôndria, as etapas referentes ao ciclo de Krebs e a cadeia respiratória ocorrem necessariamente no interior dessa organela.
Nesse mecanismo são produzidos ATD de forma direta, no entanto, são formadas moléculas (FAD e NAD) receptoras de prótons H+, sendo cada molécula de FADH2 e NADH responsáveis pela reconstituição respectiva de 2 e 3 moléculas de ATP.
O saldo energético por etapa da respiração:
- Glicólise 
São utilizadas 2 moléculas de ATP para ativar o catabolismo da molécula de glicose, porém são formadas 2 moléculas de NADH, 4 ATP e 2 moléculas de piruvato. 
Portanto, o saldo energético somente da cadeia respiratória é de: 
4 ATP + 2 NADH – 2 ATP → 2 ATP + 2 NADH

- Ciclo de Krebs
A partir dessa etapa todo o resultado deve ser dobrado (duplicado), essa consideração é conseqüente do ciclo de Krebs envolvendo cada molécula de piruvato. 
Assim, são formadas 4 moléculas de NADH, 1 de FADH2 e 1 de ATP em cada ciclo. 
2 x (4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP) → 8 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
- Cadeia respiratória 
Etapa de conversão das moléculas de NADH e FADH2 em moléculas de ATP, quando os prótons H+ por difusão são forçados a passar pela proteína sistetase ATP (enzima transmembranar) restituindo ADP em ATP. 
2 NADH da glicólise → 6 ATP 
8 NADH do ciclo de Krebs → 24 ATP              34 ATP
2 FADH2 do ciclo de Krebs → 4 ATP
Balanço Energético da Respiração Aeróbia 
Glicólise = 2 ATP 
Ciclo de Krebs = 2ATP 
Cadeia respiratória = 34 ATP 
Total energético da respiração celular aeróbia = 38 ATP 

16. A síntese de porfirinas inicia-se com a condensação de succinil-CoA e glicina. Como pode ser mantido o nível dos compostos intermediários do ciclo de Krebs quando esta síntese ocorre?

R- O aminoácido glicina reage com o succinil-CoA (um intermediário metabólico do ciclo dos ácidos tricarboxílicos), formando o ácido α-amino-β-cetoadípico. Este é então descarboxilado a δ-aminolevulinato.

17. O Beribéri é uma moléstia ocasionada por deficiência de tiamina. Nos portadores desta moléstia,

1. Que compostos aparecem em níveis plasmáticos elevados?
2. Que metabolismo é mais afetado: o de carboidratos
3. Que tecidos seriam mais precocemente afetados?Fígado e coração, e, em menor quantidade, no cérebro e tecido muscular.

18. Na oxidação completa da glicose, indicar as reações onde há formação de CO₂.

R- Visão geral da oxidação completa de glicose, até CO2:

• Se processa no citossol e baseia-se na conversão de glicose(C6) a 2 piruvato( 2C3) por meio reações sucessivas - glicólise-, uma via metabólica importante para os seres vivos. Seus produtos são ATP, H+ + e-(recebidos por coenzimas) e piruvato;
• A posterior oxidação do piruvato( composto de três carboos) é feita no interior da mitocôndria, onde sofre uma descarboxilação, e converte-se em um composto com dois carbonos(C2), que combina-se com um composto de quatro carbonos(C4), dando um composto de seis carbonos(C6). Por meio do ciclo de Krebs, C6 perde dois carbonos sob a forma de CO2 e regenera C4;
• Na mitocôndria, o piruvato é oxidado a CO2, e ao mesmo tempo há a produção de grande quantidade de (H+ +e-), recebidos por coenzimas. Com oxidação destas coenzimas origina-se a grande produção de ATP obtida pela oxidação adicional do piruvato, totalizando aproximadamente 90% do total obtido com a oxidação completa da glicose;
• O piruvato origina acetil-CoA, por descarboxilação oxidativa. O processo é irreversível e consiste basicamente na transferência do grupo acetila, proveniente da descarboxilação do piruvato, para a coenzima A.

19. Animais de laboratório foram alimentados com dietas diferentes, cada uma contendo um dos seguintes compostos, marcado com C¹⁴. Indicar os casos em que seria possível encontrar glicose radioativa nos animais.

1. Oxaloacetato
2. Acetato
3. Palmitato
4. Piruvato
5. Etanol
6. Glicerol
7. Citrato

20. Por que plantas e bactérias são capazes de converter ácidos graxos em glicose e mamíferos não?

R- Os ácidos orgânicos simples podem ser convertidos em monosaccharides tais como a glicose e então ser usados para montar polisacáridos tais como o amido. A Glicose é feita do piruvato, lactato, glicerol, fosfato do glycerate 3 e os ácidos aminados e o processo são chamados gluconeogenesis. O Gluconeogenesis converte o piruvato a glucose-6-phosphate com uma série de intermediários, muitos de que são compartilhados com a glicólise.

Os ácidos Geralmente gordos armazenados como tecidos adiposos não podem ser convertidos à glicose com o gluconeogenesis porque estes organismos não podem converter o acetil-CoA no piruvato. Esta é a razão pela qual quando há uma inanição a longo prazo, seres humanos e outros animais precisam de produzir corpos de cetona dos ácidos gordos para substituir a glicose nos tecidos tais como o cérebro que não pode metabolizar ácidos gordos.

As Plantas e as bactérias podem converter ácidos gordos na glicose e utilizam o ciclo do glyoxylate, que contorneia a etapa do decarboxylation no ciclo de ácido cítrico e permite a transformação do acetil-CoA ao oxaloacetate. Desta glicose é formado.

Glycans e os polisacáridos são complexos de açúcares simples. Estas adições são tornadas possíveis pelo glycosyltransferase de um doador reactivo do açúcar-fosfato, tal como a glicose do diphosphate do uridine (UDP-glicose), a um grupo de hidróxilo do autómato no polisacárido crescente. Os grupos de hidróxilo no anel da carcaça podem ser autómatos e assim os polisacáridos produzidos podem ter em linha recta ou estruturas ramificadas. Estes polisacáridos assim que formado podem ser transferidos aos lipidos e às proteínas pelas enzimas chamadas oligosaccharyltransferases.