Revisão AP2-PASSADA

Prévia do material em texto

Exercícios Complementares para AP2 - Bioquímica I
1. À medida que a expectativa de vida das pessoas aumenta, diversas doenças da terceira idade passam a ganhar importância. Uma delas é a doença de Alzheimer, caracterizada pela falha cognitiva levando o doente a perder lentamente a memória, a fala, a capacidade de reconhecer parentes e amigos, até atingir um quadro bastante complicado e triste. Estudos mostraram que o cérebro das pessoas acometidas com esta doença apresenta depósitos de estruturas como fibra amilóide, formadas por agregados de um peptídeo que foi denominado peptídeo beta-amilóide.
O peptídeo beta-amilóide é um fragmento gerado por proteólise da PPA (proteína precursora de amilóide), uma proteína integral de membrana presente nos neurônios e que é largamente expressa no sistema nervoso.
a) Tendo em vista a tendência do peptídeo beta-amilóide de se agregar, aminoácidos de que natureza química devem predominar em sua sequência?
R: Aminoácidos Apolares.
b) O peptídeo beta-amilóide apresenta uma grande tendência de adquirir estrutura secundária na forma de folhas beta. Outras proteínas capazes de formar fibras amilóides (como a proteína do príon, por exemplo) também apresentam alta tendência de formarem folhas beta. Explique por que esse elemento de estrutura secundária se encaixa tão bem nas fibras amilóides?
R: Os aminoácidos apolares ficam expostos nas folhas betas (já no caso das alfa-hélices eles ficam internamente) facilitando assim a interação do príon, por exemplo.
2. As enzimas são capazes de diminuir a energia de ativação de uma reação, porém esta capacidade depende de sua interação com o seu substrato.
a) Explique como ocorre a interação entre as enzimas e o seu substrato e qual é a sua relação com a especificidade da reação.
R: As enzimas possuem sítios ativos que determinam a especificidade da enzima por um substrato.
b) Explique como pH pode influenciar na interação enzima-substrato.
R: Alterando o pH, iremos diminuir a velocidade da atividade da enzima, podendo até destruir seu sítio ativo através da desnaturação da enzima. 
3.Defina “sítio ativo” e explique sua importância na especificidade das reações catalisadas pelas enzimas. 
R: É onde ocorre a interação enzima-substrato. A enzima reconhece especificamente seu substrato.
4. Discuta as diferenças apresentadas entre uma reação na ausência e na presença de uma enzima. 
R: Na presença de enzima, a reação é anulada.
5.A quimiotripsina, enzima que degrada as proteínas que ingerimos quando estas atingem o intestino, é uma proteína cuja massa molecular é 25.000, contendo 245 aminoácidos. A reação catalisada pela quimiotripsina depende de três aminoácidos, presentes em seu sítio ativo: His57, Asp102 e Ser195.
a) Se apenas três aminoácidos participam da catálise, por que é necessário que a enzima apresente um número tão maior de resíduos em sua sequência?
R: Para que o sítio ativo fique funcional, esses três aminoácidos devem estar presentes nestas posições.
b) Explique como aminoácidos não adjacentes na sequência primária da enzima podem estar presentes no sítio ativo desta.
R: Durante o enovelamento proteico, a sua organização espacial (estrutura secundária e terciária) faz com que estes três aminoáciodos fiquem mais próximos.
6.Tanto a quimiotripsina como a tripsina são classificadas como proteases por catalisarem a degradação de proteínas. Entretanto, a primeira é específica para ligações peptídicas adjacentes a aminoácidos aromáticos (cadeia lateral apolar), enquanto a segunda cliva ligações peptídicas sempre depois de Arg ou Lis (aminoácidos positivamente carregados). Com base em seus conhecimentos sobre estrutura de proteínas, comente em que deve se basear a especificidade destas enzimas.
R: Quimiotripsina - Devem ter aminoácidos apolares que fazem a ligação hidrofóbica com a cadeia lateral apolar. Tripsina – devem ter aminoácidos negativamente carregados.
7.Um pesquisador estava estudando o comportamento de uma enzima. Quando ele aqueceu a solução na qual a enzima se encontrava, sua atividade diminuiu muito, chegando a quase zero. Entretanto, quando ele retornou a temperatura para 25ºC, a enzima recuperou totalmente sua atividade. Sobre isso, responda: o que aconteceu com a estrutura da enzima (proteína) quando a temperatura foi aumentada e depois diminuída novamente? Por que a atividade chegou a quase zero?
R: Alterou a conformação estrutural da enzima, alterando assim a atividade/função dela. Quando a temperatura voltou para 25ºC, ela retornou para sua conformação original recuperando sua função. Porque para que sua atividade chegasse a zero, ela teria que ser desnaturada, perdendo assim sua função, não conseguindo depois retornar a sua conformação inicial.
8.Você realizou uma atividade prática que tinha como principal objetivo a determinação do efeito da temperatura sobre o funcionamento de uma enzima. Para isso, você aprendeu um método de dosagem da atividade da fosfatase alcalina, baseado na medida de conversão de p-NPP em p-NP, este último um composto colorido. A formação do produto da reação (ou seja, o aparecimento da coloração) pode ser quantificada usando-se um espectofotômetro. Mas você percebeu que a medida da coloração é uma medida relativa e não fornece o valor real da concentração de p-NP formado. Explique qual foi a estratégia usada para determinar a quantidade de produto formado em cada um dos tubos nos quais você mediu a atividade da enzima?
R: A estratégia utilizada foi a curva padrão, com a qual podemos determinar o fator da reta, e com isso conseguimos determinar a atividade da enzima nas diferentes temperaturas avaliadas.
9.A atividade biológica e o conteúdo de alfa-hélices e folhas beta foram comparados entre uma proteína e seus cinco diferentes mutantes. Os resultados obtidos estão mostrados na tabela abaixo (na notação referente a cada mutante, o aminoácido à esquerda corresponde àquele que ocorre na proteína nativa, o número corresponde à sua posição na sequência da proteína e o aminoácido à direita corresponde à substituição que ocorreu no mutante).
	Proteína/ Mutante
	Atividade biológica (%)
	Conteúdo de α-hélice (%)
	Conteúdo de folhas β (%)
	Proteína nativa
	100
	26
	36
	a)Arg60Asp
	0
	26
	36
	b)Arg60Lis
	100
	24
	30
	c)Glu30Ala
	50
	10
	42
	d)Leu150Pro
	100
	10
	20
Leu40Pro
50
23
43
	e)Leu 40 Pro 50 23 43
Com base nesses resultados, discuta um possível papel para cada um dos resíduos mutados na atividade biológica da proteína, relacionando-o com a estrutura desta. Use na sua discussão as seguintes informações: Arg e Lis são aminoácidos básicos; Asp e Glu são aminoácidos ácidos; Alae Leu são aminoácidos apolares e Pro é um iminoácido.
R:
a) Trocou um aminoácido básico por um aminoácido ácido, alterando sua atividade biológica. Essa arginina 60 provavelmente está ligada ao sítio ativo da enzima.
b) Trocou um AA básico por outro. Não alterou seu sítio ativo, não alterando sua função (continuou 100%). Alterou um pouco as α-hélice e folhas β.
c) Trocou um AA ácido por AA neutro. Houve redução da atividade biológica (alteração de seu sítio ativo), a quantidade de α-hélice e folhas β foi diminuída.
d) Houve alteração em sua estrutura terciária (α-hélice e folhas β), mas não interferiu no sítio ativo, pois sua atividade biológica foi mantida.
e) Houve alteração do sítio ativo, pois ocorreu diminuição da atividade biológica. Houve aumento das folhas β, pois provavelmente nesta posição a prolina favorece a formação das folhas β.
Pudemos perceber por esta experiência que o sítio ativo desta enzima está localizado, provavelmente, entre a posição 30 e 60 dela.
Parte II
1. Comente a afirmativa abaixo e forneça um exemplo para ilustrá-lo. 
“As vitaminas aumentam o repertório de possíveis reações a serem catalisadas pelas enzimas”
R: Algumas enzimas só funcionam na presença de vitaminas, sem a presença delas a atividade diminui.
2.O nosso organismo apresentauma grande diversidade de processos celulares. Para que estes processos ocorram é necessária a catálise enzimática de uma infinidade de reações. Os grupos funcionais presentes nos aminoácido que compõem as enzimas e, consequentemente, seus sítios ativos, não são capazes de realizar toda esta enorme variedade de reações químicas. Discuta esta afirmação, abordando a importância das vitaminas.
R: Quando uma reação não pode ser mediada por nenhum dos nove aminoácidos formadores de sítios ativos, entram em cena as coenzimas. Coenzimas são moléculas orgânicas pequenas que se ligam ao sítio ativo das enzimas e agem junto com elas para catalisar reações bioquímicas. A importância das vitaminas está no fato de que elas são precursoras ou atuam diretamente como coenzimas.
3.As vitaminas podem ser divididas em três grandes grupos: hidrossolúveis, lipossolúveis e os nutrientes tipo vitaminas.
a) Escolha três vitaminas de cada um desses grupos e comente sobre a função que as mesmas exercem no organismo.
· Hidrossolúveis: Complexo B (são precursoras ou atuam diretamente como coenzimas); e C (participa na síntese de colágeno das nossas células).
· Lipossolúveis: A (atua na formação dos ossos, em funções da retina associadas à visão noturna e na queratinização da pele); D (auxilia na aquisição de cálcio no organismo) e K (importante para a coagulação do sangue).
· Tipo vitaminas: Necessários para o metabolismo celular. Atuam como complemento funcional das vitaminas. Exemplos: p-aminobenzoato (PABA) – auxilia no crescimento dos cabelos e na manutenção da pele em boas condições, componente do ácido fólico, que é precursor de uma coenzima; Coenzima Q – importante para o transporte de elétrons na mitocôndria e Inositol – participa do metabolismo dos lipídeos no fígado e da estrutura de fosfolipídeos que compõem as membranas das células.
b) Comente a frase: “As vitaminas são importantes para a existência da grande diversidade de reações catalisadas pelas enzimas”.
R: Algumas enzimas só funcionam na presença de vitaminas, sem a presença delas a atividade diminui.
c) Leia o texto abaixo, que é um trecho retirado de “Os Lusíadas”, uma importante obra literária escrita no século XVI pelo português Luís de Camões, onde ele conta a primeira viagem marítima de Portugal para as Índias, comandada por Vasco da Gama:
“E foi que, de doença crua e feia,
A mais que eu nuca vi, desampararam
Muitos a vida, e em terra estranha e alheia
Os ossos para sempre sepultaram.
Quem haverá que, sem o ver, o creia
Que tão disformemente ali lhe incharam
As gengivas na boca, que crescia
A carne e juntamente apodrecia?”
Este trecho relata um mal comum que acometia, e muitas vezes levava à morte, um grande número de tripulantes durante o longo período em que ficavam embarcados, sem acesso a alimentos frescos. Com base nos conhecimentos adquiridos por você na aula sobre vitaminas, explique a causa do mal que acometia os navegantes.
R: Esse mal era o escorbuto. Ele é causado pela deficiência de vitamina C, pois ela é a precursora na produção de colágeno.
4.O que é um triacilglicerol e que funções essa molécula desempenha nos organismos?
R: São moléculas compostas por três ácidos graxos, unidos por uma ligação éster a uma molécula de glicerol. Fornecem reserva energética, armazenadas no tecido adiposo e funcionam como isolante térmico.
5.Explique por que, à temperatura ambiente, a margarina é sólida e o óleo vegetal é líquido.
R:A margarina é uma gordura animal, possui uma maior saturação de suas cadeias de ácidos graxos, enquanto que o óleo vegetal possui uma menor saturação das suas cadeias. Essa saturação interfere no ponto de fusão destas substâncias. Quanto maior a saturação, maior é o seu ponto de fusão.
6.Em 1925, Gorter e Grendel realizaram uma experiência fundamental para a compreensão da organização das membranas biológicas. Eles calcularam a área da superfície de hemácias de várias espécies. Paralelamente isolaram as membranas destas hemácias e extraíram seus lipídeos. Estes lipídeos foram então espalhados cuidadosamente sobre a água. Gorter e Grendel mediram a área ocupada pelos fosfolipídeos espalhados na superfície da água. Repetiram a experiência diversas vezes e compararam a área calculada e a área medida. Eles observaram que os lipídeos em água ocupavam o dobro do espaço da superfície calculada para a membrana. Com base nos achados de Gorter e Grendel, responda:
a) A que conclusão podemos chegar com estes resultados experimentais.
R: A membrana biológica é organizada numa bicamada lipídica.
b) Levando em conta as propriedades dos fosfolipídeos e os resultados dos experimentos de Gorter e Grendel, explique a organização dos fosfolipídeos nas membranas biológicas
R: Se organizam com as camadas voltadas umas para as outras fazendo interação hidrofóbica e com as cabeças polares voltadas para fora, fazendo interação hidrofílica.
c) Por que embora os triacilgliceróis também sejam lipídeos, eles não são capazes de formar membranas com a organização proposta para as membranas biológicas?
R: Sua cauda tripla interfere na fluidez da membrana, dificultando a formação de uma bicamada.
d) Explique o termo “fluido” utilizado para descrever o modelo do mosaico fluido das membranas biológicas e como os lipídeos constituintes das membranas podem influenciar na sua fluidez.
R: Fluido é relativo à movimentação das partículas em um meio. O tamanho das cadeias de ácidos graxos e o grau de instauração das mesmas, influenciam na fluidez das membranas.
7.“Evidências obtidas a partir dos estudos de microscopia eletrônica e composição química revelaram que as membranas biológicas são verdadeiros mosaicos fluidos”. Sobre esta afirmação responda:
a) Por que dizemos que a membrana é um mosaico e por que é fluida?
R: O mosaico é por causa da assimetria dos lipídeos organizados no folheto interno e externo. É fluida por causa da movimentação dos lipídeos e seu grau de instauração.
b) Comente a respeito da porção lipídica que compõe a membrana, ressaltando os tipos de lipídeos encontrados e como estes estão organizados.
R: Duas caudas de ácidos graxos. Podem ter ou não saturação, tamanho da cadeia; fosfolipideos, esfingolipídeos, colesterol, interação hidrofóbica entre as camadas internas (caudas apolares), com a cabeça polar fazendo interação hidrofílica no meio extracelular e intracelular.
8.Cite as diferentes lipoproteínas correlacionando as suas estruturas com a suas funções.
Lipoproteínas: IDL, HDL, LDL e VLDL. A estrutura delas possui uma maior composição lipídica e mais composição protéica.
Quilomicrons – são os responsáveis pelo transporte de lipídeos exógenos (lipídeos da dieta), são compostos majoritariamente por triacilglicerois. O seu remanescente retorna
VLDL – possuem um pouco de colesterol e de ésteres de colesterol. Transportam lipídeos sintetizados pelo fígado para os tecidos extra-hepáticos. Mais lipídeo que proteína.
IDL – formadas quando triacilglicerois são quebrados e removidos das VLDLs pela ação da LPL (lipoproteína lipase). É uma lipoproteína de densidade intermediária. São endocitadas pelo fígado, o que permite que o fígado utilize o colesterol associado a essas lipoproteínas. Podem ainda ser convertidas em LDL por ação da LPL (removendo mais um triacilglicerol). Intermediária. Quantidades iguais de proteínas e lipídeos.
LDL – são responsáveis pelo transporte (carreadoras primárias) de colesterol para os tecidos extra-hepáticos. Possuem maior densidade que as VLDLs.
HDL – são lipoproteínas de alta densidade e apresentam muito pouco colesterol quando são secretadas do fígado e do intestino. Seu papel é o transporte de colesterol dos tecidos periféricos para o fígado (Transporte reverso de colesterol). Mais proteína que lipídeo.
9.Em nosso organismo existem diferentes classes de lipoproteínas.
a) Explique o que são e qual a sua importância. 
R: Complexo lipoprotéico solúveis em meio aquoso. Possuem em sua estrutura um núcleo hidrofóbico (formado por lipídeos apolares, como os triacilgliceróis e ésteres de colesterol).Ao redor deste núcleo possuem lipídios anfipáticos (fosfolipídeos e colesterol) e mais na superfície localizam-se as apolipoproteínas. Dando estabilidade à partícula e permitindo interação com o meio aquoso. Fazem transporte da gordura ingerida na alimentação através do sangue.
b) Comente o papel exercido pelas lipoproteínas HDL e LDL no transporte de colesterol e qual a relação dos níveis dos mesmos no organismo para a saúde de um indivíduo.
R: LDL faz o transporte de gordura até os tecidos. HDL remove os excessos de gordura dos tecidos para o fígado, onde ela vai ser excretada pela urina. Níveis altos de LDL indicam que há maior ingestão de gordura, quando há altos índices de HDL, há pouca ingestão de gorduras.
10.Comente a frase: “A fluidez da membrana plasmática pode ser influenciada por fatores intrínsecos, como o tipo de lipídeo que a compõe, ou extrínsecos, como a temperatura.”.
R: Quando há um aumento de temperatura ocorre um aumento da fluidez da membrana plasmática. Menores temperaturas, menor fluidez.
11.Para que os lipídeos sejam metabolizados, é necessário que, primeiro, eles sejam distribuídos para os tecidos periféricos. Para isso, os lipídeos precisam ser digeridos e depois transportados pela corrente sangüínea onde o meio é aquoso. Entretanto, os lipídeos são moléculas apolares, não podendo “viajar” livremente pela corrente sangüínea. Explique com detalhes como ocorre a digestão dos lipídeos, bem como seu transporte pelo sangue.
R: Os lipídeos ingeridos inicialmente sofrem uma emulsão através da bile (tornam-se solúveis em meio aquoso). Depois são quebrados por enzimas (as lipases) e absorvidos pelas paredes do intestino e assim são distribuídos pela corrente sanguínea.
O colesterol da dieta associa-se inicialmente ao quilomicron (que transporta lipídeos exógenos), o seu remanescente retorna ao fígado onde é internalizado, transferindo seu conteúdo de colesterol para esse órgão. O colesterol sintetizado pelo fígado é levado pela VLDL (que transporta lipídeos endógenos) a outros tecidos. Na circulação as VLDLs sofrem ação das LPL (lipoproteínas lipases) que removem triacilglicerois, convertendo-a para IDL e, posteriormente para LDL, que é a carreadora primária de colesterol para os diferentes tecidos extra-hepáticos.
12.Existe um modelo mais aceito atualmente para a organização das membranas biológicas. 
a)Qual é esse modelo? Explique o que o caracteriza.
R: É o modelo do mosaico fluido. Formado por uma bicamada onde os lipídeos do folheto interno são diferentes do folheto externo, conferindo o aspecto de mosaico. É fluido devido a movimentação de seus constituintes (lipídeos e proteínas).
b)Descreva como os fosfolipídeos estão organizados nas membranas celulares e quais são suas propriedades que permitem esta organização.
R: São organizados em bicamadas. Glicolipídeos estão sempre situados no meio extra-celular.
13.Bactérias têm um ciclo de vida muito rápido e várias gerações surgem e desaparecem em poucas horas. Isto faz com que os processos adaptativos nesses organismos ocorram a uma velocidade muito maior do que em mamíferos, por exemplo. Bactérias, que normalmente crescem a 25ºC, se forem aquecidas a 40ºC, passam a sintetizar lipídeos de membrana diferentes, se adaptando às novas condições ambientais. Neste caso, você acredita que as bactérias sintetizarão lipídeos de membrana com ácidos graxos saturados ou insaturados? Justifique.
R: Saturadas. As cadeias saturadas possuem um ponto de fusão mais alto, resistindo assim a temperaturas mais altas.
14.O colesterol é uma molécula lipídica presente nas membranas biológicas. 
a)Qual é o efeito do colesterol na fluidez de uma membrana biológica? Explique.
R: Reduz sua fluidez. O colesterol é uma estrutura rígida dificultando assim a movimentação dos constituintes da membrana.
b)Qual a importância biológica desse efeito?
R: Em temperaturas baixas o colesterol impede a cristalização dos fosfolipídeos das membranas.
15.Para que os lipídeos – moléculas hidrofóbicas – possam atingir os diferentes tecidos onde serão utilizados, eles se associam com outras moléculas, formando um complexo solúvel em água. Neste complexo, lipídeos apolares, lipídeos polares e proteínas formam uma partícula hidrofílica, chamada de lipoproteína. As diferentes lipoproteínas se diferenciam quanto:
- à relação lipídeo/proteína nas diferentes partículas;
- ao tipo de lipídeo encontrado em cada partícula;
- ao tipo de apoproteína (cadeias polipeptídicas) que esses complexos apresentam.
Com base na informação acima, responda:
a) Como a relação lipídeo/proteína afeta a densidade da lipoproteína?
R: Quanto maior a parte proteica, mais densa é a lipoproteína.
b) De três exemplos de lipídeos que podem ser encontrados nas lipoproteínas.
R: Triacilglicerois, colesterol e fosfolipídeos.
c) De que forma a presença de apoproteínas específicas em cada lipoproteína pode influenciar na função desempenhada por elas?
R: São elas que dão o caráter de especificidade nos transportes de lipídeos para cada tipo de lipoproteína.
d) Um nível alto de colesterol associado à LDL é considerado um fator de risco para doenças cardiovasculares. Entretanto, o colesterol também apresenta algumas funções imprescindíveis para o organismo. Cite três delas.
R: Reserva de energia, precursor de hormônios esteroides (como: os sexuais, o cortisol e aldosterona) e participa da ativação da vitamina D.
16.Os homopolissacarídeos podem apresentar função estrutural e de reserva. Escolha um homopolissacarídeo estrutural e outro de reserva, dizendo qual a sua origem, sua estrutura e como suas características moleculares podem estar relacionadas com a função realizada no organismo.
R: Os homopolissacarídeos contém na sua molécula uma única espécie de monossacarídeo.
Glicogênio – reserva (em animais) – ligações alfa
Amido – reserva (em vegetais) – ligações alfa
Celulose – estrutural (em animais) – ligações beta
Quitina – estrutural (em vegetais) – ligações beta
17.Embora o glicogênio e a celulose sejam polímeros de D-glicose de massa molecular semelhante, essas moléculas apresentam propriedades físicas completamente diferentes. Liste algumas dessas propriedades para cada uma das duas moléculas e aponte suas características estruturais que determinam essas diferenças.
R: Glicogênio – reserva (em animais) – ligações alfa
Celulose – estrutural (em animais) – ligações beta
18.Comente as funções dos seguintes homopolissacarídeos: amido, glicogênio, celulose e quitina.
R: Glicogênio – reserva (em animais) – ligações alfa
Amido – reserva (em vegetais) – ligações alfa
Celulose – estrutural (em animais) – ligações beta
Quitina – estrutural (em vegetais) – ligações beta
19.O termo lectina vem do grego e significa “selecionar”. O que são lectinas e por que foi dado esse nome a elas?
R: As lectinas regulam a especificidade das ligações dos carboidratos.
20.Na lágrima está presente uma enzima denominada lisozima que é capaz de quebrar a ligação cruzada entre um peptídeo e uma glicana (polissacarídeos). Na sua opinião, qual a importância da lisozima na lágrima.
R: A lisozima quebra a parede celular das bactérias, funcionando como um sistema de defesa dos olhos.
21.Alguns vírus infectam bactérias, os chamados bacteriófagos. Alguns destes vírus produzem lisozima. Explique qual a importância desta enzima no processo de infecção destes vírus.
R: A lisozima quebra a parede celular das bactérias, permitindo que os vírus bacteriófagos entrem na bactéria.
22.A porção carboidrato de algumas glicoproteínas pode servir como sítio de reconhecimento celular. Para perfazer essa função, a porção oligossacarídica das glicoproteínas precisa ter a potencialidade de ocorrer em uma grande variedade de formas. O que pode produzir o maior conjunto de estruturas diferentes: oligopeptídeos compostos de cinco resíduos de aminoácidos diferentes, ou oligossacarídeos compostos de diferentes unidades monossacarídicas? Explique.