Lista de Exercícios 02 (gabarito)

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Universidade Nove de Julho 
Medicina 
Bioquímica e Fisiologia Celular 
 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 02 
 
01. Qual a relação entre pK​a​ e o intervalo útil de um tampão? 
O Intervalo útil de um tampão é igual ao pK ​a​ .± 1 
02. Qual é a razão TRIS/TRIS​-​H​+​ em um tampão N-tris[hidroximetil] aminoetano (TRIS) com pH 
8,7? Dado: pK​a​ = 8,3 
TRIS/TRIS​-​H​+​ = 2,5 
03. Qual é a razão de HEPES/HEPES​-​H​+​ em um tampão N-2-hidroxietilpiperazina-N’-2-etano 
sulfonato (HEPES), dado pK ​a​ = 7,55, se: 
a. pH 6,55? ​HEPES/HEPES​-​H​+​= 0,1 
b. pH 7,55? ​HEPES/HEPES​-​H​+​= 1 
c. pH 8,55? ​HEPES/HEPES​-​H​+​= 10 
04. Calcule o pH de uma solução tampão preparada misturando-se 75 mL de ácido lático 1,0 mol/L 
e 25 mL de lactato de sódio 1,0 mol/L. Dado: pK​a​ = 3,86 
AH = 75 mL, 1,0 mol/L diluído para 100 ml = 0,75 mol/L 
A​-​ = 25 mL, 1,0 mol/L diluído para 100 ml = 0,25 mol/L 
pH=pK​a ​+log(A​- ​/AH) 
pH=3,86 + log(0,25/0,75) = 3,38 
05. A urina tem um pH em torno de 6. Se uma pessoa excreta 1.700 mL de urina em um dia, 
quantos gramas de H​+​ (íon hidrônio) são perdidos? 
pH=-log[H​+​] 
6=-log[H​+​] 
[H​+​]=10​-6 ​ mol/L 
em 1,7 L existem 1,7x10​-6​ mol de H​+ 
1 mol de H​+​ tem massa 1 g 
1,7x10​-6​ mol de H​+​= 1,7x10​-6​ g ou 1,7μg 
 Como este hidrogênio é reposto para manter o pH do organismo? 
Através da oxidação da glicose, que gera gás carbônico e água. O gás carbônico gerado forma 
ácido carbônico em água. O ácido carbônico se dissocia liberando H​+ 
C​6 ​H​12​O​6 ​ + 6 O​2​ → 6 CO​2​ + 6 H​2​O 
CO ​2​ + H​2​O → H​2​CO ​3 
H​2 ​CO​3​ → H​+​ + HCO​3​- 
06. O pH da água a 25º é 7,0. Todavia, a 37º C (temperatura fisiológica), a constante de ionização 
da água é de 2,42x10​-14 ​. 
a. Qual o pH da água neutra nesta temperatura? 
[H​+​]x[OH​- ​]=2,42x10​-14 
se a água é pura, então [H​+​]=[OH​-​] 
portanto, 
[H​+​]​2​=2,42x10​-14 
[H​+​]=1,555x10​-7 
se, pH=-log[H​+​] 
pH=-log 1,555x10​-7 ​= 6,80 
b. A água continua neutra? 
Sim, a água ainda é neutra, pois [H​+​]=[OH​-​] 
07. Se uma solução tem uma concentração de íons hidrogênio de 10 ​-5 ​mol/L, qual é seu pH? 
pH=-log[H​+​] 
pH=-log 10​-5​= 5 
 ​Essa solução é ácida ou básica? 
Ácida 
1 
 
08. Seria a amônia (pK​a​= 9,78) ou a piperidina (pK ​a​= 11,12) um melhor tampão em pH 9? 
A amônia, pois seu pKa é mais próximo de 9 
Qual das duas é o ácido mais forte? 
A amônia, pois seu pKa é mais baixo, indicando que ela perde o seu H​+​ mais facilmente 
09. Dê a forma ionizada predominante dos seguintes aminoácidos em pH 7,0: ácido glutâmico, 
leucina, treonina, histidina e arginina. 
 
10. Desenhe as estruturas dos seguintes aminoácidos, indicando a forma carregada que existe em 
pH 4,0: histidina, asparagina, triptofano, prolina e tirosina. 
2 
 
 
11. Demonstre as diferentes formas ionizadas e calcule o ponto isoelétrico de cada um dos 
aminoácidos a seguir: ácido glutâmico, serina, histidina, lisina, tirosina e arginina. 
 
PI​Glu​ = (2,19 + 4,25)/2 = 3,22 
 
3 
 
 
PI​Ser​ = (2,21 + 9,15)/2 = 5,68 
 
 
PI​His​ = (6,00 + 9,17)/2 = 7,59 
 
 
PI​Lys​ = (8,95 + 10,53)/2 = 9,74 
 
4 
 
 
PI​Tyr​ = (2,20 + 9,11)/2 = 5,66 
 
 
PI​Arg​ = (9,04 + 12,48)/2 = 10,76 
 
12. Observe a proteína de membrana abaixo e responda as questões que seguem: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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a. Dentre os diferentes tipos de aminoácidos, quais você consideraria abundantes na 
região que atravessa a membrana plasmática? 
Os aminoácidos com cadeias laterais apolares, ou seja: 
Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Phe e Trp 
b. Dentre os diferentes tipos de aminoácidos, quais você consideraria abundantes nas 
regiões extracelular e intracelular? 
Os aminoácidos com cadeias laterais polares e/ou ionizadas, ou seja: 
Glu, Asp, Lys, Arg, His, Gln, Asn, Ser, Tyr, Thr e Cys 
13. O crescente entendimento de como as proteínas se dobram permite que os pesquisadores 
façam predições sobre a estrutura de uma proteína, com base em dados sobre sua sequência 
primária de aminoácidos. Considere a seguinte sequência de aminoácidos: ​Ile Ala His Thr Tyr 
Gly Pro Phe Glu Ala Ala Met Cys Lys Trp Glu Ala Gln Pro Asp Gly Met Glu Cys Ala Phe His Arg 
a. Onde devem ocorrer dobras ou voltas ​β​ ? 
As voltas ​β​ ocorrem nas regiões da cadeia peptídica onde a sequência de resíduos de 
aminoácidos apresenta uma glicina (Gly) e uma prolina (Pro). 
b. Onde devem se formar ligações dissulfeto intramoleculares? 
As ligações dissulfeto se formam entre resíduos de cisteína (Cys) 
c. Assumindo que esta sequência é parte de uma proteína globular maior, indique a 
localização provável (na superfície externa ou no interior da proteína) dos seguintes 
resíduos de aminoácido: Asp, Ile, Thr, Ala, Gln, Lys. Explique sua resposta. 
Os resíduos de Asp, Thr, Gln e Lys devem estar na superfície externa da proteína, pois 
estes são resíduos de aminoácidos polares, hidrofílicos, capazes de formar ligações 
polares e ligações de hidrogênio com a água na superfície da proteína. 
Os resíduos Ile e Ala devem estar no interior da proteína pois estes são resíduos de 
aminoácidos apolares que sofrem o efeito hidrofóbico, isto é, eles buscam minimizar o 
contato com a água permanecendo no interior da proteína. 
14. A respeito da estrutura de proteínas, qual(is) a(s) força(s) química(s) responsável(is) pela 
manutenção: 
a. da estrutura primária. 
A estrutura primária é mantida por ligações covalentes (ligações peptídicas). 
b. da estrutura secundária. 
A estrutura secundária é mantida por ligações de hidrogênio entre os átomos da cadeia 
principal. 
c. da estrutura terciária. 
​A estrutura terciária é mantida por ligações não covalentes (ligações iônicas, ligações 
de hidrogênio, interações hidrofóbicas) e por ligações covalentes do tipo pontes dissulfeto. 
d. da estrutura quaternária. 
​A estrutura quaternária é mantida apenas por ligações não covalentes como ligações 
iônicas, ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas. 
 
15. Na presença de certos solventes, as proteínas sofrem alterações tanto em sua estrutura 
espacial quanto em suas propriedades biológicas. No entanto, com a remoção do solvente, 
voltam a assumir sua conformação e propriedades originais. Essas características mostram que 
a conformação espacial das proteínas depende de qual tipo de estrutura de suas moléculas? 
A estrutura espacial (terciária) de uma proteína depende da sequência de seus aminoácidos, ou 
seja, de sua estrutura primária. As proteínas desnaturadas por temperatura, extremos de pH ou 
agentes desnaturantes reassumem suas estruturas nativas e suas atividades biológicas se 
retornarem às condições nas quais as estruturas nativas são estáveis. Esse processo é 
chamado de Renaturação. 
16. Diferencie proteínas fibrosas de proteínas globulares. Cite um exemplo de cada. 
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Proteínas fibrosas apresentam estrutura alongada, em forma de fibras. São insolúveis em água 
e desempenham papel estrutural. Ex: Queratina e Colágeno. 
Proteínas globulares apresentam estrutura final, aproximadamente esférica, são solúveis em 
água e desempenham diversas funções dinâmicas no organismo. Ex: Hemoglobina, 
Imunoglobulinas (anticorpos), Albumina, diferentes enzimas, Mioglobina etc. 
17. Uma prática comum entre competidores de corrida de curta distância é a respiração rápida e 
profunda (hiperventilação) por cerca de meio minuto para remover o excesso de CO​2 de seus 
pulmões um pouco antes da corrida começar. Expliquequais seriam os benefícios deste 
procedimento. 
A hiperventilação promove uma redução na pCO​2​, acarretando em alcalose respiratória. 
Durante a corrida, é esperado que o metabolismo celular seja acentuado e libere grandes 
quantidades de CO​2 e, por anaerobiose, também lactato. Compostos que acidificam o sangue. 
A hiperventilação prévia, portanto, seria uma forma de garantir que o pH sanguíneo, durante a 
corrida, não se torne ácido. 
18. Explique a etiologia e a patogenia do escorbuto. 
A carência nutricional de vitamina C acarreta em baixa síntese de hidroxiprolina, aminoácido 
modificado e fundamental para garantir a estrutura adequada do colágeno. No escorbuto, as 
fibras de colágenos são frágeis (pela falta de hidroxiprolina), o que promove hemorragias 
severas, baixa capacidade de cicatrização, feridas na pele, quedas de dentes e tudo que se 
relaciona a um colágeno com baixa resistência. 
19. Explique o mecanismo pelo qual a hemoglobina auxilia no tamponamento sanguíneo (Efeito 
Böhr). 
Em pH mais ácido, como nos tecidos, a hemoglobina libera oxigênio, estabilizando o estado T, 
o qual apresenta uma ligação iônica entre a histidina C-terminal da cadeia β e um resíduo de 
aspartato mais interno da mesma cadeia. Essa ligação iônica promove uma elevação no valor 
de pKr da cadeia lateral da histidina, o qual passa de 6,0 para 8,0. 
Em pKr = 8,0 (maior que o pH sanguíneo), a histidina permanecerá predominantemente 
protonada. Esta protonação faz com que a [H​+​] não fique muito elevada. 
Em pH mais alcalino, como nos pulmões, a hemoglobina se liga ao oxigênio, estabilizando o 
estado R, o qual não apresenta a ligação iônica entre a Histidina e o Aspartato. Assim, o pKr da 
histidina retorna a valor 6,0, o que em pH fisiológico, acarreta em histidina predominantemente 
desprotonada. 
Esta desprotonação libera H​+​ na solução, impedindo que a [H​+​] fique muito reduzida. 
Assim, podemos resumir que nos tecidos, em pH mais ácido a hemoglobina atua como uma 
base de Brönsted, recebendo prótons (ao mesmo tempo em que libera O​2​). Ao passo que nos 
pulmões, em pH mais alcalino, a hemoglobina atua como um ácido de Brönsted, doando 
prótons à solução (ao mesmo tempo que recebe O​2​). 
 
 
 
20. Já foram descritos nos seres humanos cerca de 500 tipos de hemoglobinas diferentes da 
hemoglobina presente em adultos saudáveis (HbA). Essas hemoglobinas anormais apresentam 
7 
 
substituição de um aminoácido, como mostra a tabela a seguir. Todas causam doenças, de 
gravidade variável, com exceção da última, que não tem manifestações clínicas. Que 
suposições podem ser feitas sobre a troca de aminoácidos na molécula proteica? 
 
Hemoglobina anormal Aminoácido da HbA Aminoácido da Hb anormal 
Hb Hammersmith Fenilalanina Serina 
Hb Bristol Valina Aspartato 
Hb Bibba Leucina Prolina 
Hb Savannah Glicina Valina 
Hb Philly Tirosina Fenilalanina 
Hb E Glutamato Lisina 
 
Hb Hammersmith: a substituição de uma Phe (apolar aromático) por uma Ser (Polar) 
desestabiliza a ligação do grupo Heme à subunidade beta. 
Hb Bristol: a substituição de uma Val (apolar) por um Asp (polar negativo), desestabiliza a 
ligação do grupo Heme à subunidade beta. 
Hb Bibba: a adição de uma Pro, no lugar de uma Leu, promove uma dobra na estrutura espacial 
da molécula, o que acarreta em perda de estrutura secundária e terciária. 
Hb Savannah: a substituição de uma Gly por Val acarreta em perda de estrutura molecular pois 
a Valina apresenta cadeia lateral mais complexa (radical isopropil) do que a Gly (hidrogênio). 
Hb Philly: a substituição de uma Tyr (polar) por uma Phe (apolar) resulta em perda de ligação 
de hidrogênio. 
HbE: A substituição de Glu por Lys, neste caso, por estes resíduos estarem na superfície da 
molécula, não resulta em alteração funcional. Caso estes resíduos estivessem em uma região 
interna, a substituição de um aminoácido negativo por um aminoácido positivo pode resultar em 
perda de ligação iônica e perda de estrutura. 
(é importante lembrar, entretanto, que a mutação que acarreta na substituição de Glu 
por Lys, adiciona um sítio de ​splicing​ alternativo no gene da β hemoglobina, o que 
resulta em uma falha na síntese da cadeia β). 
20. Qual a consequência para a função da hemoglobina no caso de uma mutação estabilizar a 
molécula no estado R? 
Qualquer alteração que estabilize o estado R, acarreta em Hb com ​maior afinidade pelo 
Oxigênio e prejuízo na oxigenação dos tecidos. 
21. Qual a consequência para a função da hemoglobina no caso de uma mutação estabilizar a 
molécula no estado T? 
Qualquer alteração que estabilize o estado T, acarreta em Hb com ​menor afinidade pelo 
Oxigênio e prejuízo na oxigenação dos tecidos. 
 
 
22. O gráfico mostra a curva de saturação por oxigênio da mioglobina e as curvas de saturação da 
hemoglobina em diferentes valores de pH. 
8 
 
 
a. Uma solução de hemoglobina, mantida sob pO​2 de 30 torr, apresentava pH = 7,4. Em 
experimentos separados, foi adicionado HCl ou NaOH à solução, até que os valores de 
pH fossem, respectivamente, 7,2 e 7,6. Em qual dos experimentos houve liberação de 
O​2​ pela hemoglobina? 
Houve liberação no experimento com HCl, pois a saturação passou de 60% para 40%. 
b. Uma solução de hemoglobina a pH 7,4 estava submetida a pO​2 de 100 torr. Que 
fenômeno deve ocorrer com a hemoglobina se a pO ​2 baixar para 30 torr? E com a 
mioglobina? 
Haverá liberação de oxigênio por parte da hemoglobina, pois a saturação passou de 
100% para 80%. 
Já a mioglobina não libera oxigênio, uma vez que a saturação permanece em 100%. 
c. O pH plasmático nos alvéolos pulmonares (pO​2 = 100 torr) é 7,4 e nos tecidos (pO​2 = 
40 torr) é 7,2. Que fenômeno deve ocorrer com a hemoglobina nos pulmões e nos 
tecidos? O que aconteceria se, em vez de hemoglobina, houvesse mioglobina no 
sangue? 
Espera-se que nos pulmões a hemoglobina capture moléculas de oxigênio (saturação 
100%) e as libere nos tecidos, onde a saturação é de 40%. Se no sangue houvesse 
mioglobina, que é uma proteína com alta afinidade pelo oxigênio, haveria prejuízo na 
oxigenação dos tecidos. 
d. A mioglobina, sob uma mesma pO​2​, deve doar ou receber oxigênio da hemoglobina? 
A mioglobina apresenta alta afinidade por oxigênio e, sob uma mesma pO​2 apresenta 
maior saturação, assim, a mioglobina recebe oxigênio da hemoglobina. 
e. Comparar a curva de saturação por oxigênio da hemoglobina fetal com a curva de 
HbA. 
Como a HbF não apresenta afinidade por 2,3-Bifosfoglicerato (BPG), a afinidade desta 
molécula pelo oxigênio é maior do que a afinidade da hemoglobina materna (HbA). 
Assim, na circulação placentária, a HbF pode capturar o oxigênio transportado pela 
HbA. 
 
 
9 
 
23. Por que o gene que codifica para a hemoglobina S se encontra em maior frequência na 
população afrodescendente? 
A presença do gene hbs, em heterozigose, acarreta em uma vantagem adaptativa em regiões 
endêmicas para a malária, como a África. Assim, portadores desta alteração tendem a viver 
mais tempos (menor risco de morrerem por conta dos sintomas malária) etransmitirem o gene 
a seus descendentes. 
24. De que maneira a administração de hidroxiuréia auxilia na condução terapêutica de anemia 
falciforme? 
- O metabolismo de hidroxiuréia resulta em maior concentração de óxido nítrico, um importante 
vasodilatador. 
- A hidroxiuréia reduz a degradação de Arginina, cujo metabolismo resulta em maior 
concentração de óxido nítrico, também. 
- A hidroxiuréia promove uma elevação na síntese de cadeias γ-hemoglobinas, reduzindo a 
formação de tetrâmeros α​2​β​2 ​S (HbS) em favor da formação de HbF (α​2​γ​2​). Isso dificulta a 
formação de polímeros de HbS e reduz a falcização dos eritrócitos. 
25. Paciente A.G.S. 30 anos, feminino chega ao setor de Emergência em estado de coma, apenas 
respondendo aos estímulos dolorosos. Sua respiração é superficial e com frequência baixa. 
Familiares encontraram próximo a ela diversas caixas de tranquilizantes vazias. 
Gasometria Arterial 
pH 7,2 
pCO​2​ 80 mmHg 
[HCO​3​-​] 23 mEq/L 
a) Qual é o distúrbio ácido-básico apresentado? 
 
Como o pH está menor que 7,35 trata-se de uma acidose. A pCO​2 maior que 45 mmHg mostra 
que existe um importante componente respiratório. Portanto o distúrbio ácido-básico é acidose 
respiratória. 
 
b) Qual é a causa mais provável desse distúrbio? 
 
O mecanismo do distúrbio nesta paciente é a diminuição da eliminação de CO​2 por redução da 
ventilação alveolar; insuficiência respiratória, tipo hipoventilação. 
A causa provável, em função da história, é depressão do centro respiratório por excesso de 
tranquilizantes. 
 
Parâmetros normais de Gasometria Arterial: 
pH = 7,35 – 7,45 
pCO​2​ = 35 – 45 mmHg 
pO​2​= 80 – 100 mmHg 
[HCO​3​-​] = 22 – 26 mEq/L 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
26. A paciente no caso anterior foi submetida à respiração mecânica e após 3 horas apresentou os 
seguintes resultados de gasometria arterial: 
10 
 
pH (?) 
pCO​2​ 29 mmHg 
pO​2 ​160 mmHg 
HCO​3​-​ 26 mEq/L 
a) Qual é o distúrbio ácido-básico apresentado? 
 
Como a pCO​2 está alterada sugere um componente respiratório. Essa alteração da pCO​2 
menor que 35 mmHg levou a diminuição da [ ​H​+​], e aumento do pH (alcalose). Em função disto 
o distúrbio ácido-básico é alcalose respiratória. 
 
b) Qual é a causa mais provável desse distúrbio? 
O mecanismo mais provável neste caso é ventilação alveolar excessiva, que aumenta a 
eliminação de CO​2 ​, e o acúmula O​2​. A causa mais provável é a regulagem inadequada do 
ventilador mecânico, gerando ventilação alveolar muito elevada (hiperventilação mecânica). 
 
27. Paciente R.O.M. 42 anos, masculino deu entrada no setor de Emergência do H.C., 
desorientado, não recordando o nome da esposa, nem a data atual. A esposa que o 
acompanhava relatou que o marido se alimentou em grande quantidade de alimentos 
gordurosos, apresentando vários episódios de diarréia com fezes de aspecto pastoso-líquido, e 
que o paciente também era asmático. 
Após exame de gasometria arterial, o médico observou que o paciente tinha um distúrbio 
ácido-básico. 
a) Qual é o distúrbio ácido-básico apresentado pelo paciente? 
Acidose metabólica (e respiratória, caso o paciente estivesse em uma crise asmática no 
momento da avaliação). 
b) Qual é a causa mais provável desse distúrbio? 
Houve perda excessiva de bicarbonato pelas fezes, acarretando em acúmulo de H​+ na 
circulação. 
Caso o paciente estivesse em crise asmática, haveria também uma maior pCO​2​, o que 
resultaria em maior concentração de ácido carbônico e, consequentemente, maior concentração 
de H ​+​. 
d) Qual seria o tipo de compensação? 
Em uma acidose metabólica causada por diarréia, o mecanismo inicial de compensação será a 
hiperventilação. 
Entretanto, se o paciente em questão apresentar um quadro asmático, este mecanismo 
torna-se ineficiente e, assim, o distúrbio no equilíbrio ácido-base poderá permanecer até que o 
sistema renal (caso esteja funcional), eleve a excreção de H​+​ e inicie a compensação. 
28. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), 270 milhões de pessoas de todos os 
continentes carregam genes que determinam a presença de hemoglobinas anormais. No Brasil, 
a miscigenação entre os povos colonizadores favoreceu a dispersão desses genes anormais, 
cujas conseqüências fisiopatológicas são variáveis: de uma anemia discreta até uma forma 
grave, que pode levar a uma transfusão sangüínea ou até mesmo à morte. No Brasil, temos 
relatos de identificação de hemoglobinas anormais desde a década de 40, com a eletroforese, 
que é um teste básico de diagnóstico, realizado por laboratórios de pesquisa e de rotina. 
a) Dado a eletroforese abaixo, identifique a Hemoglobinopatia de cada paciente (1 a 9). 
11 
 
 
 
Paciente 1: Adulto Normal. (~98% HbA1, ~1,5% HbA2, ~0,5% HbF). 
Paciente 2: β-talassemia Maior ou Major (Homozigose, não produz nenhuma HbA1). 
Paciente 3: α-Talassemia, produz apenas a subunidade gama da hemoglobina (Hb Bart). 
Paciente 4: Homozigoto para HbS (Anemia Falciforme). 
Paciente 5: Heterozigoto para HbS (Traço Falciforme). 
Paciente 6: Recém Nascido. 
Paciente 7: Heterozigoto para HbS (Traço Falciforme). 
Paciente 8: Heterozigoto para HbC. 
Paciente 9: Criança até 6 meses em heterozigose para HbS ou Adulto heterozigoto para HbS 
fazendo tratamento com hidroxiuréia. 
 
 
b) Explique, sucintamente, a diferença entre os pacientes 4 e 5, comparando a gravidade de 
suas hemoglobinopatias. 
Paciente 4: Homozigoto para HbS (Anemia Falciforme). 
Paciente 5: Heterozigoto para HbS (Traço Falciforme). 
A hemoglobina S (HbS) é uma das alterações hematológicas hereditárias de maior freqüência. 
Diferentemente dos portadores em homozigose para a Hb S (Hb S/S), os indivíduos com traço 
falciforme (Hb A/S) não apresentam sintomas vasoclusivos sob condições fisiológicas. Alguns 
sinais clínicos associados ao traço falciforme somente ocorrem sob condições que propiciam o 
processo de falcização, como no estado de hipóxia (falta de O​2​). A expectativa de vida é 
semelhante ao do resto da população. Assim, a condição de portador assintomático não deve 
ter nenhum impacto no estilo e qualidade de vida, além de ser resistente à malária. 
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