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1 LISTA DE EXERCÍCIOS – METABOLISMO E RESPIRAÇÃO CELULAR 05 - 11/11/2018 VALOR – 2 PONTOS (Atividade Avaliativa A2) Atividade individual e com consulta Respostas iguais entre alunos serão canceladas Entregar ao final da aula para a aplicadora da atividade 1. Imagens obtidas pela radiografia e pela Tomografia Computadorizada (TC) são representativas das alterações estruturais ou anatômicas dos órgãos ou tecidos comprometidos. No entanto, alterações bioquímicas podem estar presentes e preceder as alterações visualizadas por esses recursos diagnósticos. Um método diagnóstico inovador, a Tomografia por Emissão de Pósitrons – PET - TC detecta doenças com base no metabolismo do corpo e por isso consegue identificá-las em um estágio mais prematuro. Em muitos tipos de tumores a captação de glicose ocorre cerca de 10 vezes mais rápida que em tecidos normais. A maioria das células tumorais cresce em condições de hipóxia (suprimento de oxigênio limitado) devido à falta, pelo menos, inicialmente, das redes capilares que levam o oxigênio às células. Células cancerosas localizadas a mais de 100 a 200 µm dos capilares mais próximos dependem da oxidação de glicose (sem oxidação adicional do piruvato). Observa-se, nestas condições, que as células do tumor aumentam, significativamente, a expressão de transportadores de glicose GLUT 1 e GLUT 3. Antes de submeter-se a essa tomografia, o paciente recebe uma injeção de fluordesoxiglicose (FDG 18F). O FDG 18F é um análogo da glicose marcado com flúor-18, radioisótopo emissor de pósitrons, que permite o estudo do metabolismo da glicose, por meio de sua maior captação em tecidos com maior atividade da via glicolítica. Quando algum tecido que, em situação saudável não costuma consumir muita glicose, passa a absorvê-la exageradamente, este torna-se suspeito de transformação malígna. A figura mostra o resultado do exame de PET – TC de um paciente de 44 anos, mostrando elevada captação de FDG 18F no lobo tireoidiano direito (seta preta). O exame histopatológico (biópsia) revelou um carcinoma folicular (câncer) na tireoide. Nesse contexto, a respeito do metabolismo da glicose, explorado pelo exame de PET – TC, é correto afirmar que: 2 a) as células que estão mais afastadas dos capilares sanguíneos são forçadas a oxidarem a glicose sem oxidação adicional do piruvato em função da diminuição de transportadores de glicose na membrana da célula. b) é importante que este exame seja realizado após uma alimentação rica em carboidratos, pois nesta situação a liberação de insulina aumentaria ainda mais a expressão de transportadores de glicose GLUT 1 e GLUT 3. c) o aumento da expressão de GLUT 1 e GLUT 3 em situações de hipóxia é fundamental para aumentar a captação de glicose que, nestas condições não tem como ser oxidada até a formação de CO2 e H2O. d) as células do tumor, em situações de hipóxia, aumentam, significativamente, a expressão de transportadores de glicose GLUT 1 e GLUT 3. Isso é muito vantajoso tendo em vista que em hipóxia a cadeia transportadora de elétrons está em plena condição de transferir os elétrons para o oxigênio molecular. e) é provável que este exame tenha dificuldade em detectar células cancerosas em tecidos musculares, tendo em vista que os mesmos naturalmente expressão alta quantidade de transportadores do tipo GLUT 1 e GLUT 3. 2. A glicólise é a principal via para utilização da glicose na célula e pode utilizar o oxigênio quando estiver presente nela ou pode funcionar na ausência dele. As células tumorais possuem uma necessidade muito grande por glicose, já que possuem alta taxa de divisão celular. Assim, essas células acabam crescendo mais rapidamente do que os vasos sanguíneos que as nutrem. Quando os tumores sólidos crescem, portanto, eles são incapazes de obter de modo eficiente o oxigênio. Nesta condição de escassez de oxigênio, conhecida como hipóxia, ocorre a indução de um fator de transcrição indutível pela hipóxia, denominado HIF-1. Este fator de transcrição, aumenta a expressão de enzimas glicolíticas e dos transportadores de glicose GLUT-1 e GLUT-3. Essas adaptações pelas células cancerosas capacitam o tumor a sobreviver até que a vascularização possa ocorrer. Jeremy Berg, John Tymoczko e Lubert Stryer. Bioquímica, 5ª edição, 2002 (Adaptado). Considerando o texto acima, podemos concluir corretamente que nas condições tumorais a glicólise produz: a) aldeído acético, que gera NAD+. b) ácido láctico, e esta fermentação torna-se a fonte principal de ATP. c) acetil-CoA, que entra na via oxidativa. d) tanto ácido lático quanto acetil-CoA, e ambos são posteriormente oxidados. e) NADH e FADH2, moléculas energéticas usadas para gerar ATP. 3. O estudo da Bioquímica é voltado principalmente para a química dos processos biológicos que ocorrem em todos os seres vivos, enfocando a estrutura e função dos componentes celulares como aminoácidos, proteínas, enzimas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucleicos. Todos os seres vivos usam o mesmo tipo de moléculas e energia em seu metabolismo. As células e biomoléculas são originadas a partir de moléculas muito simples que contém elementos como carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. O arranjo espacial das biomoléculas depende de como as moléculas estão dispostas umas em relação as outras.(Adaptado de NELSON e COX. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 2009). Considerando esse contexto, avalie as afirmações abaixo: I. A estrutura secundária das proteínas descreve estruturas tridimensionais regulares, formadas por segmentos da cadeia polipeptídica. Esta estrutura 3 apresenta apenas arranjos em α-hélice, estabilizadas pelas ligações de hidrogênio. II. Dois monossacarídeos se ligam entre si, pela ligação glicosídica, e formam uma molécula de dissacarídeo. São exemplos típicos a maltose, a lactose e a sacarose. III. Os triacilgliceróis são formados por três resíduos de ácidos graxos esterificados com o glicerol e podem conter grupos de ácidos graxos saturados ou insaturados; sua oxidação libera muito mais energia do que a oxidação de quantidades equivalentes de carboidratos ou proteínas. IV. As enzimas são eficientes catalisadores biológicos, tem natureza proteica e sua ação catalítica está associada a um aumento na energia de ativação das reações por elas catalisadas. É correto apenas o que se afirma em: a) I. b) IV. c) I e II. d) II e III. e) III e IV. 4. O metabolismo do glicogênio é basicamente regulado pelos hormônios peptídicos insulina e glucagon, que atuam em oposição um ao outro. Uma função importante do fígado é a manutenção da concentração de glicose no sangue (a principal fonte de combustível do cérebro) em aproximadamente 5 mM (VOET, Donald, VOET, Judith G. Bioquímica, 4th edição. ArtMed, 04/2013). https://fatweb.s3.amazonaws.com/vestibularfatec/gabarito/201517821/Prova.pdf, acesso em 16 de abril de 2018. Com base nas informações contidas no texto e na figura acima, pode-se concluir que: a) quando a concentração de glicose diminui, em geral durante o exercício ou muito tempo depois da digestão dos alimentos, o fígado libera glicose na corrente circulatória. O processo é mediado pelo hormônio glucagon. Quando o açúcar no sangue é alto, em geral após a digestão de uma refeição, os níveis de glucagon diminuem, e as células pancreáticas liberam insulina. b) o baixo nível de glicose inibe as células pancreáticas de secretarem glucagon na corrente circulatória. Quando aumenta a concentração de glicose no sangue, essa inibição é anulada, fazendo com que as células secretem mais glucagon. 4 c) no jejum, a síntese e a liberação de insulina estão aumentadas, causando um aumento na concentração de glicoseno sangue. Este hormônio ativa a formação de uma nova glicose e a glicogenólise. d) uma das principais funções do fígado é a de controlar a glicose sanguínea. Isso é feito pela captação ou liberação hepática da glicose em resposta aos níveis de glucagon, adrenalina e insulina, além da concentração da própria glicose. Após uma refeição contendo carboidratos, quando a concentração de glicose no sangue alcança valores próximos ou acima 6 mM, o fígado libera mais glicose, na tentativa de aumentar cada vez a disponibilidade de glicose no sangue. e) após o jejum de uma noite, o nível de glicose sanguínea diminui. O fígado impede que esse nível caia ainda mais e realiza a glicogênese. A glicose 6-P pode ser convertida em glicogênio quando a demanda por glicose estiver alta. 5. A água é a substância mais abundante na constituição bioquímica dos mamíferos. É encontrada nos compartimentos extracelulares (líquido intersticial), intracelulares (no citoplasma) e transcelulares (dentro de órgãos como a bexiga e o estômago). A água apresenta inúmeras propriedades químicas e fisico-químicas que são fundamentais para os seres vivos. Qual, dentre as características a seguir relacionadas, é uma propriedade da água de importância fundamental para os sistemas biológicos? a) Possui baixo calor específico, pois sua temperatura varia com muita facilidade. b) Suas moléculas são formadas por hidrogênios de disposição espacial linear. c) Seu ponto de ebulição é entre 0 e 100 °C. d) É um solvente limitado, pois não é capaz de se misturar com muitas substâncias.. e) Possui alta capacidade térmica e é solvente de muitas substâncias. 6. “O plasma sanguíneo humano normalmente tem um pH de 7,35 a 7,45, e muitas das enzimas que funcionam no sangue evoluíram para ter máxima atividade neste intervalo de pH. Embora muitos aspectos da estrutura e da função das células sejam influenciados pelo pH, a atividade catalítica das enzimas é especialmente sensível”. ( Fonte: Nelson, David L.- Princípios de bioquímica de Lehninger, pag.63). Sobre a relação entre pH e as reações biológicas, é correto afirmar que: a) a atividade catalítica de uma enzima permanecerá constante, mesmo que os valores de pH ultrapassem o pH ótimo. b) o plasma sanguíneo humano normalmente tem um pH de 7,35 a 7,45 e estes valores são mantidos graças aos tampões biológicos: misturas de ácidos fracos e suas bases conjugadas.. c) em células e tecidos, tampões de fosfatos e bicarbonatos alteram os valores de pH dos fluídos intracelulares e extracelulares em seu pH ótimo , que em geral obrigam as enzimas a se adaptarem para exercerem suas atividades catalíticas. d) condições de saúde que diminuem o pH sanguíneo, causando a alcalose, ou aumentam, causando acidose, podem ser um sério risco a vida de um indivíduo. e) a atividade catalítica de uma enzima é dependente do valor do pH do meio, ou seja, a atividade catalítica será potencializada, se houver uma alteração na forma estrutural da enzima , promovida pela alteração do pH do meio. 5 7. A molécula de ATP (adenosina trofosfato) é considerada a moeda energética das células vivas, pois ela consegue captar e armazenar energia na forma de ligações químicas, que ocorrem entre os grupamentos fosfato presentes na sua estrutura. A energia proveniente do ATP é utilizada em todos os processos da célula que necessitam desta "ajuda" para que de fato ocorram, porém, a simples quebra destas ligações químicas por hidrólise libera apenas calor, e este não pode ser utilizado por outras moléculas como fonte de energia. Através de qual mecanismo é feito o aproveitamento da energia armazenada nas moléculas de ATP? a) transferência de grupamento fosfato do ATP para outras moléculas b) modificação da estrutura do ATP para sua forma ativa. c) oxidação da molécula de ATP durante as reações energeticamente inviáveis d) condensação da molécula de ATP a um composto energeticamente instável. e) adição de grupos fosfato ao ATP durante reações energeticamente inviáveis. 8. "O equilíbrio das nossas reações químicas no organismo é dinâmico, ou seja, adapta-se às variações do meio externo dentro de um intervalo, de modo a que as células funcionem bem ainda que as concentrações não sejam sempre exatamente as mesmas. O objetivo final das células é produzir energia e manter-se vivas, havendo várias vias metabólicas responsáveis por esta finalidade, para além da preferencial" (HALPERN, 1997). O tecido adiposo é a principal reserva de combustíveis metabólicos e precursores glicogênicos em jejum, estando assim o seu metabolismo estritamente relacionado com o metabolismo do fígado. Quando existem muitos nutrientes, o fígado libera ácidos gráxos que são enviados para o tecido adiposo sob a forma de VLDL (lipoproteína). O tecido adiposo estratifica-as e armazena-as como triglicerídeos. Um indivíduo resolveu fazer uma dieta com baixa ingestão de carboidratos (Low Carb), comendo carnes e saladas. Após 1 semana dessa dieta, o organismo obtém a energia através de outras formas. Considerando o contexto acima, avalie as seguintes asserções e a relação proposta entre elas. I. Quando a glicemia abaixa, ocorre aumento da lipólise (quebra de triglicerídeos em ácidos graxos e glicerol) no tecido adiposo. Porque II. Estes compostos podem ser utilizados como combustível por alguns orgãos, ou são captados pelo fígado e são transformados em glicose (e glicerol) ou corpos cetônicos, que voltam à corrente circulatória para serem distribuídos pelo organismo. A respeito dessas asserções, assinale a opção correta. a) As asserções I e II são proposições falsas. b) A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. c) A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa. d) As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa da I. e) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa da I. 6 9. Durante o metabolismo celular ocorre liberação ou consumo de muitos ácidos e que são constantemente liberados no meio celular ou extracelular. A concentração do H+ é mantida relativamente constante por meio de soluções-tampões que resistem a alterações bruscas de pH quando adicionadas quantidades limitadas de ácido (H+) ou base (OH−). A capacidade de tamponamento é uma propriedade importante em sistemas biológicos, pois pequenas variações no pH podem afetar a velocidade de uma reação química ou mesmo não permitir que ela ocorra, o que pode acarretar na morte celular. Em relação a esse contexto avalie as afirmações abaixo: I. A capacidade de tamponamento de um tampão é independente das quantidades de ácido ou de base que são liberados no meio. II. De forma geral, quando um indivíduo tem o pH sanguíneo abaixado para níveis inferiores a 7,35 diz-se que ele está com alcalose. III. Um sistema tampão pode ser constituído por um ácido fraco e sua base conjugada. IV. O bicarbonato é um tampão importante no controle de oscilações de pH no sangue humano. É correto apenas o que se afirma em: a) II. b) IV. c) I e II. d) I e III. e) III e IV 10. O metabolismo celular é o conjunto de reações que ocorrem no ambiente celular com o objetivo de sintetizar as biomoléculas ou degradá-las para produzir energia. Para tanto, os organismos necessitam continuamente de energia para se manter vivos e desempenhar várias funções biológicas. A manutenção dessas funções só pode ser conseguida à custa de energia química. Qual etapa do metabolismo energético é descrita corretamente? a) A reoxidação das coenzimas reduzidas a suas formas oxidadas ocorre na última etapa do metabolismo anaeróbico dos nutrientes, quando essas coenzimas reduzidaspassam seus elétrons para o aceptor final de elétrons, o oxigênio molecular. b) A energia derivada dessa oxidação é utilizada para sintetizar um composto rico em energia, a adenosina difosfato (ADP), a partir de uma molécula de adenosina monofosfato (AMP) e um fosfato inorgânico (Pi). c) Os nutrientes metabolizados nas células podem liberar prótons e elétrons, os quais são recebidos por coenzimas na forma oxidada, que passam assim à forma reduzida, sendo utilizados para a geração de energia na última etapa da respiração celular. d) A energia metabólica gerada a partir dos nutrientes pode ser também obtida por meio de compostos que transportam elétrons. Neste caso, os principais transportadores desse tipo de energia na célula são o NAD+, AMP e o FAD. e) NAD é a principal coenzima do metabolismo dos carboidratos, sendo formada por um dinucleotídeo contendo adenina, capaz de aceitar três 7 pares de elétrons do átomo de hidrogênio no catabolismo, e liberar estes pares de elétrons para ser utilizado no anabolismo. 11. Por meio do armazenamento da glicose na forma de polímero de alta massa molecular, como o amido e o glicogênio, a célula pode estocar grandes quantidades de unidades de hexose, enquanto mantém a osmolaridade citosólica relativamente baixa. Quando a demanda de energia aumenta, a glicose pode ser liberada desses polímeros de armazenamento intracelulares e utilizada para produzir ATP de maneira aeróbia ou anaeróbia. A glicólise é a primeira via metabólica da glicose e apresenta dez reações químicas. Esse importante processo ocorre no interior da célula, responsável pela produção do ATP necessário para o organismo. A respeito da glicólise, marque a alternativa correta: a) a glicólise é a via metabólica de quebra da glicose e ocorre na mitocôndria de todas as células. b) durante a glicólise, a molécula de glicose é degradada e convertida em 1 moléculas de piruvato; simultaneamente, são produzidos 4 ATP e 2 NADH. c) a glicólise pode ser dividida em duas fases: Investimento de energia (reações 1 a 5), nessa etapa preparatória consome 1 ATP e Recuperação de energia (reações 6 a 10), nessa fase de pagamento ocorre a geração concomitante de 3 ATP.. d) o produto final da glicólise é o piruvato, que em condições aeróbicas será descarboxilado a acetil-CoA e utilizado no ciclo de Krebs (ciclo da ácido cítrico) e em condições anaeróbicas poderá ser utilizado na fermentação alcoólica ou láctica. e) das 10 reações que ocorre na via da glicólise, quatro reações são irreversíveis (fosforilação da glicose, formação de frutose-1,6-bifosfato, formação de Gliceraldeído-3-fosfato e formação do piruvato). 12. A água é a substância mais abundante na constituição bioquímica dos mamíferos. É encontrada nos compartimentos extracelulares (líquido intersticial), intracelulares (no citoplasma) e transcelulares (dentro de órgãos como a bexiga e o estômago). A água apresenta inúmeras propriedades químicas e fisico-químicas que são fundamentais para os seres vivos. Qual, dentre as características a seguir relacionadas, é uma propriedade da água de importância fundamental para os sistemas biológicos? a) Possui baixo calor específico, pois sua temperatura varia com muita facilidade. b) Suas moléculas são formadas por hidrogênios de disposição espacial linear.. c) Seu ponto de ebulição é entre 0 e 100 °C. d) É um solvente limitado, pois não é capaz de se misturar com muitas substâncias. e) Possui alta capacidade térmica e é solvente de muitas substâncias. 13. A glicólise é um processo que ocorre na matriz citoplasmática, também chamada de citosol ou hialoplasma, e que é um processo que compreende dez reações químicas, cada uma delas com a participação de uma enzima específica. Segundo autores, certa substância tóxica foi introduzida em um meio de cultura contendo células em crescimento. Após algum tempo, as células tiveram seu metabolismo alterado, uma vez que a substância bloqueou a atividade de algumas enzimas catalisadoras de reações da glicólise. Com base em nossos estudos, assinale a alternativa correta em relação à glicólise anaeróbica e aeróbica: 8 a) É o processo responsável pela quebra da glicose, transformando-a em piruvato ou ácido pirúvico. b) É a primeira via metabólica da glicose e apresenta dez reações químicas. Esse importante processo ocorre no interior da célula, mais precisamente no núcleo.. c) O saldo final de ATP no processo de glicólise é 6 moléculas para cada molécula de glicose degradada. d) A glicólise tem por objetivo oxidar a glicose a fim de conseguir converter em duas moléculas de aminoácidos. e) Na respiração anaeróbia requer oxigênio apara reoxidar o NADH formado durante a oxidação do gliceraldeído 3-fosfato, propiciando a descarboxilação oxidativa do piruvato em Acetil CoA para o Ciclo de Krebs. 14. Para manterem-se vivos e desempenharem funções biológicas, os organismos necessitam continuamente de energia. Qualquer organismo vivo constitui, no seu conjunto, um sistema estável de reações químicas e de processos físico-químicos mantidos em equilíbrio. Os lipídeos são distribuídos aos tecidos pelas lipoproteins plasmáticas, para utilização ou armazenamento. Representam a maior reserva energética do organismo, com uma massa 100 vezes maior que o glicogênio hepático. Considerando este contexto analise as afirmações a seguir: I. A vantagem de armazenar lipídios em relação a carboidratos, fica evidente em função da quantidade de energia gerada após a degradação de cada uma dessas macromoléculas. II. O glicerol, derivado da hidrólise de triacilgliceróis do tecido adiposo durante o jejum, pode ser fonte energética, em um processo denominado Gliconeogênese. III. A incapacidade de armazenar carboidratos pelo organismo, faz dos lipídeos a alternativa imediata para suprir pequenos períodos de jejum. IV. Os ácidos graxos, mobilizados do tecido adiposo ou provenientes da dieta, são oxidados por uma via que se processa no interior da mitocôndria. É correto apenas o que se afirma em: a) I,II e IV apenas. b) II, III e IV, apenas. c) I, II e III, apenas. d) I e IV, apenas. e) I, II e IV, apenas. 15. A proteína é a mais importante das macromoléculas biológicas, compondo mais da metade do peso seco de uma célula. Está presente em todo ser vivo e tem as mais variadas funções. Ela é um polímero de aminoácidos que pode atuar como enzimas, catalisando reações químicas, podem transportar pequenas moléculas ou íons; podem ser motoras para auxiliar no movimento em células e tecidos; participam na regulação gênica, ativando ou inibindo; estão no sistema imunológico, entre outras centenas de funções. Praticamente todas as funções celulares necessitam de proteínas para intermediá-las. Dependendo da natureza dos aminoácidos que compõem a proteína, ela pode ter estruturas diferentes, o que gera esta grande diversidade de funções orgânicas. 9 Sobre os tipos de estruturas presentes nas proteínas, avalie as afirmativas abaixo: I. A estruturas primárias se estabelece somente pelas pontes de hidrogênio entre os aminoácidos II. A estrutura quaternária se dá pela interação entre diferentes proteínas. III. A estrutura secundária acontece devido as pontes de hidrogênio estabelecendo relações intermoleculares entre os radicais dos diferentes aminoácidos. IV. A estrutura terciária se dá entre as ligações peptídicas intermoleculares dos radicais dos aminoácidos. É correto apenas o que se afirma em: a) I e IV.. b) II e III. c) II e IV. d) I, II e III. e) I, III e IV. 16. As proteínas são as moléculas mais abundantes do corpo e com maior diversidade de funções, praticamente todos os processos vivos dependem das proteínas. Os aminoácidossão os principais componentes de uma proteína e são eles que conferem a proteínas a suas características químicas e funcionais. A respeito dos aminoácidos é correto afirmar que: a) a estrutura básica de um aminoácido é composta por: um grupo carboxila, um grupo amino e uma cadeia lateral distinta (R) ligados ao átomo de carbono α. b) aminoácidos com cadeias laterais polares apresentam uma distribuição desigual de elétrons, podendo participar da formação de interações químicas, caracterizadas por seu perfil hidrofóbica. c) aminoácidos com cadeias laterais apolares apresentam distribuição homogenia de elétrons, não apresentam capacidade de receber ou doar prótons, e possui perfil hidrofílica.. d) o carbono alfa de um aminoácido é caracterizado por realizar 4 ligações com 4 grupamentos químicos idênticos. e) a principal fonte de aminoácidos na dieta esta na ingestão de alimentos ricos em lipídeos e carboidratos.