GDs respondidos 2009_2-Medicina

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GRUPOS DE DISCUSSÃO (GD) - MEDICINA
GD Nº 01 – AMINOÁCIDOS E PEPTÍDEOS
01)- Configuração absoluta da citrulina – A citrulina (fórmula química mostrada abaixo) isolada da melancia é um aminoácido da forma D ou L? Explique.
Solução: 
02)- Relação entre a curva de titulação e as propriedades ácido-básicas da glicina. Um volume de 100 ml de solução de glicina 0,1M com pH 1,72 foi titulado com solução de NaOH 2,0M. Durante a titulação, o pH foi acompanhado e os resultados lançados no gráfico ao lado. Os pontos-chave da titulação foram marcados de I a V no gráfico. Para cada uma das afirmativas de (a) a (o) a seguir, identifique o ponto-chave na titulação e justifique a sua escolha.
(a) em qual ponto a glicina estará presente predominantemente com a espécie +H3N-CH2-COOH?
(b) em que ponto a carga média líquida da glicina é +1/2?
(c) em qual ponto o grupo amino de metade das moléculas da glicina está no estado ionizado?
(d) em qual ponto o pH tem valor igual ao pka de ionização do grupo carboxila da glicina?
(e) em qual ponto o pH tem valor igual pka de ionização do grupo amino protonado?
(f) em qual ponto a glicina tem capacidade máxima de tamponamento?
(g) em qual ponto a carga líquida média da glicina é igual a zero?
(h) em qual ponto o grupo carboxila da glicina está completamente titulado (primeiro ponto de equivalência)?
(i) em qual ponto a glicina está completamente titulada (segundo ponto de equivalência)?
(j) em qual ponto a forma predominante é +H3N-CH2-COO-?
(k) em qual ponto a carga líquida média da glicina é igual -1?
(l) em que ponto as estruturas das formas predominantes correspondem a uma mistura meio a meio de +H3N-CH2-COOH e +H3N-CH2-COO-?
(m) em qual ponto se localiza o ponto isoelétrico?
(n) qual é o ponto final da titulação?
(o) se desejar usar a glicina como um tampão eficiente, quais pontos representam os piores valores de pH para a capacidade tamponante?
Solução:
03)- Relação entre as estruturas e as propriedades químicas dos aminoácidos – as estruturas e as propriedades químicas dos aminoácidos são cruciais para a compreensão de como as proteínas executam suas funções biológicas. As estruturas das cadeias laterais dos 20 aminoácidos foram vistas em aula. Dê o nome do aminoácido que contém cada estrutura e correlacione ou ligue o grupo R com a descrição mais apropriada das suas propriedades encontradas nos itens de a até m. Algumas descrições podem ser usadas mais de uma vez.
a)- grupo R pequeno e polar contendo um grupo hidroxila. Este aminoácido é importante no sítio ativo de algumas enzimas.
b)- grupo R que provoca o menor impedimento estérico.
c)- o grupo R tem pka ( 10,5 tornando-o carregado positivamente no pH fisiológico.
d)- grupo R contendo enxofre, neutro em todos os pHs.
e)- grupo R aromático, de natureza hidrofóbica e neutro em todos os pHs.
f)- grupo R é um hidrocarboneto saturado, importante em interações hidrofóbicas.
g)- o único aminoácido tendo um grupo R ionizável com pKa próximo de 7. É um grupo importante no sítio ativo de algumas enzimas.
h)- o único aminoácido que tem grupo (-amino substituído. Influencia o dobramento de proteínas forçando uma curva na cadeia polipeptídica. 
i)- o grupo R tem pKa próximo de 4,0 e portanto está carregado negativamente em pH 7,0.
j)- grupo R aromático capaz de formar pontes de hidrogênio, tendo um pKa próximo de 10.
k)- grupo R forma interligações ou pontes dissulfeto entre as cadeias polipeptídicas e o pKa de seu grupo funcional é próximo de 10.
l)- grupo R com pKa ( 12,0 tornando-o carregado positivamente no pH fisiológico. 
m)- quando este grupo R polar, mas não carregado, é hidrolisado, este aminoácido converte-se em outro aminoácido, tendo um grupo R carregado negativamente em pH próximo de 7,0.
Solução:
a- serina b- glicina c- lisina d- metionina e- fenilalanina f- valina, leucina, isoleucina g- histidina h- prolina i- glutamato j- tirosina k- cisteína l- arginina m- asparagina e glutamina.
04)- Estado de ionização dos aminoácidos – cada grupo ionizável de um aminoácido pode existir em uma de duas formas, carregado ou neutro. A carga elétrica do grupo é determinada pela relação de seu pKa com o pH da solução. Esta relação é descrita pela equação de Henderson-hasselbalch.
a)- a histidina tem três grupos funcionais ionizáveis. Escreva as equações de equilíbrio relevantes para as três ionizações e indique a constante de equilíbrio (pKa) apropriada para cada ionização. Escreva a estrutura da histidina em cada estado de ionização. Qual a carga líquida da molécula de histidina em cada estado de ionização?
b)- escreva as estruturas dominantes dos estados de ionização da histidina em pH 1, 4, 8 e 12. Note que o estado de ionização pode ser determinado aproximadamente tratando-se independentemente cada grupo ionizável.
c)- qual a carga líquida da histidina em pH 1, 4, 8 e 12? Durante uma eletroforese, para onde migrará a histidina em cada um dos valores de pH indicados, para o anodo (+) ou para o catodo (_)?
Solução:
 
	pH
	Estrutura 
	Carga líquida 
	Migração para:
	1
	1
	+2
	Catodo (+)
	4
	2
	+1
	Catodo (+)
	8
	3
	0
	Não migra
	12
	4
	-1
	Anodo (-)
 
05)- Determine a carga resultante da forma predominante do aspartato em (a) pH 1,0; (b) pH 3,0; (c) pH 6,0 e (d) pH 11,0.
Solução:
a- +1 b- 0
c- -1 d- -2 
06)- Separação de aminoácidos por cromatografia de troca iônica – as misturas de aminoácidos são analisadas pela separação de seus componentes através da cromatografia de troca iônica. Em uma resina de troca catiônica contendo grupos sulfonatos, os aminoácidos fluem ao longo da coluna em velocidades diferentes, devido a dois fatores que retardam seu movimento: 1- atrações iônicas entre os resíduos –SO3( na coluna e os grupos funcionais carregados positivamente nos aminoácidos e 2- interações hidrofóbicas entre as cadeias laterais dos aminoácidos e o esqueleto fortemente hidrofóbico da resina. Para cada par dos aminoácidos listados abaixo, determine qual membro será eluído primeiro de uma coluna de resina de troca catiônica por um tampão de pH 7?
a)- Asp e Lys b)- Arg e Met c)- Glu e Val d)- Gly e Leu e)- Ser e Ala
Solução:
a- Asp b-Met c-Glu d-Gly e-Ser
07)- Uma solução contendo ácido aspártico (pI = 2,98), glicina (pI = 5,97), treonina (pI = 6,53), leucina (pI = 5,98) e lisina (pI = 9,74) num tampão citrato, pH 3,0 foi aplicada numa coluna contendo uma resina catiônica Dowex-50 (carregada negativamente) equilibrada com o mesmo tampão. A coluna foi eluída com o tampão e as frações coletadas. 
em que ordem os cinco aminoácidos serão eluídos da coluna? Explique.
Solução:
a- o ácido aspártico, com dois grupos carboxila parcialmente ionizados (carregados negativamente) ( e o (p mais baixo) será eluído em primeiro lugar. Dos três aminoácidos neutros, a treonina apresenta a maior proporção de [AA+]/[AA°] (isto é, o (p mais alto), porém devido aos seus grupamentos OH, é altamente polar, e por causa disto será eluída antes da glicina e da leucina. A glicina e a leucina apresentam o mesmo (p, contudo a leucina é bem mais apolar do que a glicina e será eluída após esta. A lisina será a última a ser eluída. Ela apresenta uma carga efetiva positiva mais alta por causa do seu grupo amino adicional (pI = 9,74, (p = 6,74). A lisina será eluída após os outros aminoácidos, ou, simplesmente, não o será, se não for aumentado o pH e/ou a força iônica do tampão de eluição.
Obs.: uma rápida estimativa da carga efetiva do aminoácido pode ser feita comparando-se o seu pI com o pH do tampão usado: seja (p = pI – pH
Se (p é positivo, o aminoácido apresenta uma carga líquida positiva. Um aminoácido com um grande (p se ligará mais fortemente à resina catiônica do que um aminoácido igualmente hidrofóbico, porém com um (p menor. Se (p é negativo,o aminoácido apresenta uma carga líquida negativa, e, conseqüentemente, apresenta pequena atração pela resina. 
08)- Qual é o princípio ou a base molecular de separação em cada uma das seguintes técnicas cromatográficas abaixo:
cromatografia de troca iônica
cromatografia de afinidade
cromatografia de filtração em gel
Solução:
a separação das moléculas é baseada na carga líquida
a separação das moléculas é baseada na habilidade de ligação a um suporte específico por interações não-covalentes.
a separação de moléculas é baseada no tamanho e forma das moléculas. 
09)- O glutation (GSH) é um tripeptídeo que possui a seqüência L-(-glutamil-L-cisteinilglicina. Mediante a oxidação do grupo tiol da cisteína, forma-se o dissulfeto GSSG (Glutationa oxidada). O GSH é essencial para as nossas células, sendo que no fígado, sua concentração é da ordem de milimolar (mM), ou seja, bem mais elevada que em outros órgãos. O GSH tem várias funções fisiológicas importantes: é utilizado no transporte de alguns aminoácidos para o interior das células, na manutenção da forma reduzida das proteínas, nas defesas antioxidantes, na detoxicação de substâncias, principalmente pelo fígado, etc. Então, monte a estrutura do GSH (glutationa reduzida) e da GSSG (glutationa oxidada).
Solução:
+NH3-CHCOO--CH2-CH2-CO-NH-CH-CH2-SH-CO-NH-CH-H-COO- = reduzido
2(+NH3-CHCOO--CH2-CH2-CO-NH-CH-CH2-S-CO-NH-CH-H-COO- = oxidado
10)- Desenhe o peptídeo ATLDAK ou Ala-Thr-Leu-Asp-Ala-Lys e mostre quantas curvas de titulação ele possui. Responda também os itens abaixo:
a- calcule o seu pI aproximado; b- qual é a sua carga líquida em pH 7,0?
c- quais pontos representam os piores e os melhores valores de pH, caso este peptídeo for utilizado como um tampão? Explique.
Solução:
a- 4 curvas de titulação; são quatro grupos ionizáveis: grupo aminoterminal da alanina, cadeia lateral do aspartato, cadeia lateral da lisina e o grupo carboxila terminal desta mesma lisina. 
b- os pKs das cadeias laterais ionizáveis são 3,90 (Asp) e 10,54 (Lys); considere que o grupo carboxila da Lys carboxi terminal possui pK 3,5 e o grupo amino da Ala amino-terminal possui pK de 8,0. O pI se situa no meio dos valores dos pKs das duas ionizações envolvendo as espécies neutras (o pK do Asp e o pK N-terminal):
pI = ½ (3,90 + 8,0) = 5,95
c- a carga líquida em pH 7,0 é 0 (como supracitado). 
d- os melhores valores de tampão são os valores dos pKs: nestes pontos, teremos 50% de formas protonadas e 50% desprotonadas, ou seja, metade sal e metade ácido. Os piores valores de tampão são os pontos de equivalência, porque teremos nestes pontos, 100% de uma das formas, seja a base conjugada ou do ácido.
11)- A insulina consiste de dois polipeptídeos chamados de cadeia A e B. As insulinas de diferentes organismos já foram isoladas e seqüenciadas. As insulinas de seres humanos e de patos têm a mesma seqüência de aminoácidos, com exceção de seis resíduos, como mostrado a seguir. O pI da insulina humana é maior ou menor que o pI da insulina do pato? Explique.
	Resíduo de aminoácido
	A8
	A9
	A10
	B1
	B2
	B27
	Humano 
	Thr
	Ser
	Ile
	Phe
	Val
	Thr
	Pato 
	Glu
	Asn
	Pro
	Ala
	Ala
	Ser
Solução:
Na posição A8, a insulina de pato possui um resíduo Glu, ao passo que a insulina humana possui um resíduo Thr. Considerando que Glu é carregado negativamente em pH fisiológico e Thr é neutro, então a insulina humana possui pI mais alto que a insulina do pato. (os outros aacs que diferem entre as proteínas não afetam o pI pq não são carregados).
12)- Comparação dos valores de pKa de um aminoácido e seus peptídios – a curva de titulação do aminoácido alanina mostra a ionização de dois grupos funcionais com valores de pKa de 2,34 e 9,69 que corresponde à ionização do grupo carboxila e à protonação dos grupos amino, respectivamente. A titulação de di, tri e oligopeptídios de alanina mostra também a ionização de apenas dois grupos funcionais, embora o valor experimental dos pKas respectivos seja diferente. A tendência dos valores de pKa está sumariada na tabela a seguir:
	Aminoácido ou peptídio
	
	 pK1
	
	 pK2
	Ala
	
	 2,34
	
	 9,69
	Ala-Ala
	
	 3,12
	
	 8,30
	Ala-Ala-Ala
	
	 3,39
	
	 8,03
	Ala-(Ala)n-Ala, n ( 4
	 
	 3,42
	 
	 7,94
a)- desenhe a estrutura de Ala-Ala-Ala. Identifique os grupos funcionais associados a pK1 e pK2.
b)- o valor de pK1 aumenta quando se vai de Ala para um oligopeptídio composto somente de Ala. Forneça uma explicação para esta tendência.
c)- o valor de pK2 diminui quando se vai de Ala para um oligopeptídio de Ala. Forneça uma explicação para esta tendência. 
Solução:
H3N+-CH-CH3-CO-NH-CH-CH3-CO-NH-CH-CH3COO(
A interação eletrostática entre os ânions carboxilato e os grupos amino protonados do zwitterion alanina afeta favoravelmente a ionização do grupo carboxila. Essa interação eletrostática favorável diminui à medida que o comprimento da poli-Ala aumenta, resultando em aumento no pK1.
a ionização do grupo amino protonado destrói as interações eletrostáticas favoráveis. Com o aumento da distância entre os grupos carregados, a remoção do próton do grupo amino na poli-Ala é mais fácil e portanto o pK2 é menor.
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GD No 02 – PROTEÍNAS
01)- Propriedades da ligação peptídica – por estudos com raios X de peptídeos cristalinos, Linus Pauling e Robert Corey concluíram que a ligação C(N (na ligação peptídica) é de tamanho intermediário (0,132 nm) entre uma ligação C(N simples típica (0,149 nm) e uma ligação dupla C=N (0,127 nm). Eles também concluíram que a ligação peptídica é planar, ou seja, todos os átomos ligados ao grupo C(N estão ligados em um único plano e que os dois carbonos ( ligados ao C(N são sempre trans (isto é, estão em lados opostos da ligação peptídica).
a- o que indica o comprimento da ligação C(N na ligação peptídica a respeito da sua força e da sua ordem de ligação, isto é, se ela é simples, dupla ou tripla?
b- o que nos diz as observações de Pauling e Corey a respeito da facilidade de rotação ao redor da ligação peptídica C(N?
Solução:
a- as ligações curtas são fortes, possuem uma grande ordem de ligação e são múltiplas ao invés das ligações simples. A ligação C-N está entre uma ligação simples e uma dupla.
b- a estrutura da ligação peptídica é representada por duas estruturas de ressonância.
c- a rotação ao redor da ligação peptídica é difícil nas temperaturas fisiológicas.
 
02)- A questão da estrutura tridimensional das proteínas – 
a- represente as estruturas dos vários tipos de forças responsáveis pela manutenção da estrutura terciária das proteínas.
b- em que local das moléculas de proteínas globulares, você esperaria encontrar os seguintes resíduos de aminoácidos: Leu, Asp, Ala, Ser e Arg.
Solução:
03)- Ação patogênica da bactéria causadora da gangrena gasosa – O colágeno é a família de proteínas mais abundante do organismo de mamíferos, representando um terço das proteínas corporais, sendo o principal componente do tecido conjuntivo como cartilagem, tendões, matriz óssea orgânica e córnea. Contém 35% de glicina, 11% da alanina, 21% de prolina e hidroxiprolina. A seqüência de aminoácidos do colágeno geralmente consiste de uma unidade repetida, Gly-Xaa-Pro ou Gly-Xaa-Hyp, onde Xaa pode ser qualquer aminoácido. Esta seqüência repetida adquire uma estrutura L-helicoidal (anti-horário) com três resíduos, por volta. Três destas hélices enrolam-se ao redor uma da outra com uma volta no sentido horário. A molécula resultante, de tríplice fita, é referida como tropocolágeno. As moléculas de tropocolágeno sofrem um auto-rearranjo em fibrilas de colágeno e se agrupam formando as fibras de colágeno. Existem alguns distúrbios metabólicos e genéticos relacionados ao colágeno, como por exemplo, escorbuto, osteogênese imperfeita e síndrome de Ehlers-Danlos. A bactéria anaeróbia altamentepatogênica Clostridium perfringens, é responsável pela gangrena gasosa, uma doença na qual a estrutura dos tecidos é destruída. Essa bactéria secreta uma enzima que catalisa eficientemente a hidrólise da ligação peptídica indicada na seqüência: 
-X—Gly-Xaa-Pro ( -X-COO- + H3N+-Gly-Xaa-Pro
onde X e Xaa são quaisquer dos 20 aminoácidos naturais. 
a- Como a secreção dessa enzima contribui para o potencial de invasão dessa bactéria nos tecidos humanos? 
b- Por que essa enzima não afeta a própria bactéria?
Solução:
A capacidade de invasão da bactéria é devido à sua habilidade de destruir a barreira de tecido conjuntivo do hospedeiro através da secreção da enzima colagenase. As bactérias não possuem colágeno. 
04)- Ponto isoelétrico da pepsina – a pepsina do suco gástrico (pH ( 1,5) tem pI próximo a 1, muito menor que o de outras proteínas (ver tabela de pI). Pepsina é o nome dado a diversas enzimas digestivas que são secretadas (como proteínas precursoras de maior tamanho) por glândulas localizadas no interior do estômago. Essas glândulas também secretam ácido clorídrico, que dissolve as partículas de alimentos, permitindo a clivagem pela pepsina das moléculas protéicas individuais. A mistura resultante de comida, HCl e enzimas digestivas é conhecida por quimo e possui um pH próximo de 1,5.
a- que grupos funcionais devem estar presentes para conferir esse pI à pepsina? 
b- quais aminoácidos podem fornecer tais grupos?
Solução:
a- -COO-
b- Asp e Glu.
05)- O ponto isoelétrico das histonas – as histonas são proteínas encontradas no núcleo das células eucarióticas associadas fortemente ao DNA, que possui muitos grupos fosfato. O pI das histonas é bem elevado, cerca de 10,8. Quais resíduos de aminoácidos devem estar presentes em números relativamente elevados nas histonas? De que modo esses resíduos contribuem para a forte ligação das histonas ao DNA?
Solução:
Lys, His e Arg; atração eletrostática entre as cargas negativas dos resíduos de fosfato no DNA e as cargas positivas dos resíduos básicos nas histonas.
06)- Mutações conservativas e não-conservativas – a preservação da estrutura tridimensional – a- pesquisas têm mostrado que uma substituição de um aminoácido carregado ao ser substituído por um hidrofóbico geralmente leva à perda da função. Explique. 
b- verificou-se que uma mutação em uma proteína que troca uma alanina no interior de uma proteína para leucina, freqüentemente leva à perda de função. Como você explica esta questão?
c- a glicina é um aminoácido muito conservado na evolução das proteínas. Por quê?
Solução:
a- este tipo de substituição geralmente leva à perda da função devido a mudança das características da troca: um carregado que deveria participar de ligações eletrostáticas ou de hidrogênio com um hidrofóbico que não participa destes tipos de interações. Exemplo clássico desta troca ocorre na anemia falciforme.
b- este tipo de mutação leva à perda da função porque a leucina ocupa mais espaço do que a alanina, e portanto a proteína tem de assumir uma forma diferente.
c- a glicina tem tamanho de cadeia menor do que qualquer outro aminoácido. Seu pequeno tamanho é freqüentemente crítico para permitir que as cadeias peptídicas façam alças apertadas ou que se aproximem umas das outras mais intimamente.
07)- Seqüência de aminoácidos e estrutura protéica – nossa crescente compreensão de como as proteínas se enovelam permite aos pesquisadores fazer predições sobre a estrutura protéica, baseadas nos dados de seqüência 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- baseando-se na seqüência de aminoácidos acima, onde você acha que podem ocorrer curvas ou dobras (?
b- onde podem ser formadas interligações dissulfeto?
c- considerando que esta seqüência faça parte de uma proteína globular maior, indique a localização provável (a superfície externa ou o interior de uma proteína) dos seguintes resíduos de aminoácidos: Asp, Ile, Thr, Ala, Gln, Lys.
Solução:
a- curvas ou dobras nos resíduos 7 e 19; resíduos de Pro na configuração cis acomoda-se bem nas curvaturas.
b- Cys nas posições 13 e 24 podem formar ligações dissulfeto.
c- Superfície externa: polar e resíduos carregados (Asp, Gln,Lys): interior: apolar e resíduos alifáticos (Ala, Ile); Thr, embora polar, tem um índice hidropático próximo de zero e assim pode ser encontrado na superfície externa como também na interna.
08)- Localização é tudo – Proteínas que se estendem de um lado ao outro de membranas biológicas, geralmente contêm hélices (. Sabendo que os interiores das membranas são muito hidrófobos, preveja quais tipos de aminoácidos estariam em tal hélice. Por que uma hélice ( é particularmente adequada para existir no ambiente hidrófobo do interior de uma membrana? 
Solução:
Os aminoácidos teriam de ser de natureza hidrófoba. Uma hélice ( é especialmente adequada para cruzar uma membrana porque todos os átomos de hidrogênio das amidas e todos os de oxigênio das carbonilas no arcabouço peptídico tomam parte em pontes de hidrogênio dentro da cadeia, estabilizando assim estes átomos polares em meio hidrófobo.
09)- Afinidade da mioglobina e da hemoglobina com o oxigênio –qual é o efeito das seguintes mudanças da afinidade do O2 com a mioglobina e a hemoglobina? a- uma queda do pH do plasma do sangue de 7,4 para 7,2. b- uma diminuição da pressão parcial de CO2 nos pulmões de 6 kPa (prendendo a respiração) para 2 kPa (normal). c- um aumento do nível de BFG de 5 mM (altitudes normais) para 8 mM (altitudes elevadas).
Solução:
a- nenhum para mioglobina; para hemoglobina a afinidade por O2 diminui.
b- nenhum para mioglobina; para hemoglobina a afinidade por O2 aumenta.
c- nenhum para mioglobina; para hemoglobina a afinidade por O2 diminui.
10)- Comparação da hemoglobina fetal com a materna - estudos do transporte de oxigênio na gravidez de mamíferos mostraram que as curvas de saturação de O2 do sangue fetal e do materno são acentuadamente diferentes, quando medidas sob as mesmas condições. Os eritrócitos fetais contêm uma variante estrutural da hemoglobina, HbF, constituída por duas subunidades ( e duas ( ((2(2), enquanto os eritrócitos maternos contêm a HbA ((2(2).
a- em condições fisiológicas, qual hemoglobina tem uma afinidade maior com o oxigênio, HbA ou HbF? Explique.
b- qual é o significado fisiológico das diferentes afinidades com O2?
c- quando todo o BFG é cuidadosamente removido de amostras de HbA e HbF, as curvas de saturação de O2 medidas (e conseqüentemente, as afinidades por O2) estão deslocadas para a esquerda. Entretanto, agora a HbA tem uma maior afinidade com o oxigênio do que a HbF. Quando o BPG é reintroduzido, as curvas de saturação de O2 voltam ao normal, como mostrado no gráfico. Qual é o efeito do BPG sobre a afinidade da hemoglobina com O2? Como é possível usar essa informação para explicar as diferentes afinidades de O2 da hemoglobina fetal e materna? 
Solução:
Solução:
a- Hemoglobina F.
b- Elas garantem que o oxigênio fluirá do sangue maternal para o sangue fetal.
c- O Bifosfoglicerato reduz a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. A observação que a curva de saturação da hemoglobina A apresenta uma maior deslocação, quando ligada ao BFG, do que a curva de saturação da hemoglobina fetal sugere que a hemoglobina A se liga ao BFG mais fortemente do que à hemoglobina F. 
11)- Cooperatividade da hemoglobina – em condições apropriadas, a Hb dissocia-se em sua forma de quatro subunidades. A subunidade ( isolada liga oxigênio, mas a curva de saturação de O2 é hiperbólica, e não sigmóide. Além disso, a ligação do oxigênio a uma subunidade ( isolada não é afetada pela presença de H+, CO2 ou BPG. O que essas observações indicam sobre a fonte da cooperatividade na hemoglobina?
Solução:
O comportamento da cooperatividade da hemoglobina decorre das interações entre as subunidades.12)- Um jovem afro-americano de 20 anos de idade apresenta queixas de dor intensa nas costas e um diagnóstico de anemia falciforme é firmado. Nos pacientes com anemia falciforme, observa-se a presença de uma hemoglobina anormal, HbS. A hemoglobina consiste de 2 cadeias ( e duas cadeias (. A mutação falciforme produz a substituição de um ácido glutâmico na posição 6 da cadeia ( da hemoglobina normal (HbA) por uma valina, e a hemoglobina mutada recebe a designação de HbS. A freqüência estimada de anemia falciforme entre afro-americanos é de 1: 655 e em algumas regiões da África mais de 45% da população é portadora do gene da anemia falciforme. 
a- Explique os mecanismos bioquímicos responsáveis pela falcização das hemácias dos indivíduos acometidos pela anemia falciforme. 
b- Quando o hemolisado de um paciente é submetido à eletroforese, como se dá a migração da HbS em pH 8,6, comparada à da HbA?
Solução:
a- Os indivíduos atingidos por esta doença têm uma hemoglobina apenas ligeiramente diferente da normal. A hemoglobina humana dos adultos ou HbA é constituída por duas cadeias polipeptídicas (, comportando 141 aminoácidos e duas cadeias ( contendo 146 aminoácidos, cada uma ligada a um grupo heme. A análise das seqüências de aminoácidos das cadeias polipeptídicas da HbS contida nas hemácias falciformes (assim designadas devido à sua forma que lembra a de uma foice, facilmente distinguida das normais), revelou que a única diferença reside ao nível do 6( aminoácido (a partir da extremidade N-terminal) da cadeia, que é uma valina, enquanto no caso da HbA é um ácido glutâmico. Como existem duas cadeias para cada molécula de Hb, há portanto substituição de dois aminoácidos, num total de 574; esta diferença pode parecer insignificante, mas a substituição foi de um aminoácido polar (carregado negativamente em pH fisiológico) por um apolar. As conseqüências são trágicas, visto que a solubilidade da HbS desoxigenada torna-se extremamente baixa. Isto porque a posição do ácido glutâmico na forma desoxigenada (HbA) é importante para a estrutura tridimensional da hemoglobina ao interagir com o meio aquoso. O mesmo não acontece com a valina que é apolar, e neste caso, ocorre interação hidrofóbica entre resíduos semelhantes (contendo a valina) das cadeias de HbS, formando com isto, longos polímeros. Portanto, se a tensão de oxigênio diminuir, ocorrerá dentro da hemácia, a aglomeração das moléculas de hemoglobinas em uma espécie de gel ou cordão insolúvel que se precipita e deforma a hemácia resultando na falcização da mesma.
	
b- A mutação falciforme resulta em perda de duas cargas negativas na Hb tetramérica em pH 8,6. Por isto, a HbS migra mais lentamente do que a HbA em direção ao polo positivo, quando submetidas a uma eletroforese em pH alcalino ou em pH acima dos pHs isoelétricos destas hemoglobinas (( 7,0).
13)- Variantes de hemoglobina – há quase 500 variantes da hemoglobina, que ocorrem naturalmente. A maioria resulta da substituição de um único aminoácido em uma cadeia polipeptídica da globina. Algumas variantes produzem doença clínica, apesar de nem todas as variantes terem efeitos deletérios. A seguir é apresentada uma pequena amostra:
HbS (Hb falciforme): substituição de um Glu por uma Val na superfície.
Hb Cowtown: elimina um par de íons envolvidos na estabilização de estado T.
Hb Memphis: substituição de um resíduo polar sem carga por outro de tamanho semelhante na superfície.
Hb Bibba: substituição de uma Pro por uma Leu envolvida em uma (-hélice.
Hb Milwaukee: substituição de Glu por uma Val.
Hb Providence: substituição de uma Lys por uma Asn que, normalmente, se projeta para dentro da cavidade central do tetrâmero.
Hb Philly: substituição de uma Phe por uma Tyr, rompendo pontes de hidrogênio na interface (1(1. Explique suas escolhas para cada item a seguir:
a- a variante de Hb com menor probabilidade de causar sintomas patológicos.
b- a(s) variante(s) com maior probabilidade de mostrar valores de pI diferentes dos da HbA quando corridos em um gel de isoeletrofocalização.
c- a(s) variante(s) com maior probabilidade de mostrar uma diminuição da ligação de BFG e um aumento da afinidade geral da hemoglobina com o oxigênio.
Solução:
a- Hb Memphis
b- Hb S; Hb Milwaukee, Hb Providence, possivelmente Hb Cowtown.
c- Hb Providence.
01)- Uma criança de 7 meses caiu enquanto engatinhava, e agora apresenta inchaço em uma das pernas. Com um mês de idade, a criança teve fraturas múltiplas, com variados estados de cicatrização (clavícula direita, úmero direito e rádio direito). Aos 7 meses, a criança teve uma fratura no fêmur arqueado. Os ossos são finos, como uma fina trabécula. Um histórico familiar excluiu traumas não-acidentais (maus tratos) como causa das fraturas ósseas. Provavelmente, a criança tem um defeito no(a):
a)- fibrila; b)- colágeno tipo I; c)- colágeno tipo III; d)- colágeno tipo I; e)- elastina.
Solução: 
Letra b. A criança provavelmente tem osteogênese imperfeita. A maioria dos casos surge a partir de um defeito no gene que codifica o colágeno do tipo I. Os ossos, na maioria dos pacientes afetados, são finos, osteoporosos, às vezes arqueados, com um córtex fino e uma trabécula deficiente, e extremamente propensos a fraturas. Existem 4 tipos, mas os tipos I e II são responsáveis pela maioria dos casos. Esse paciente é afetado pelo tipo I, osteogênese imperfeita tardia. A doença se manifesta no início da infância, com fraturas secundarias e pequenos traumas. A doença pode ser prevista por meio de ultra-som pré-natal, pela detecção de fraturas ou arqueamento de ossos longos. O tipo II, osteogênese imperfeita congênita, é mais grave, e os pacientes morrem de hipoplasia pulmonar ainda in útero ou no período neonatal. Defeito no colágeno do tipo III é a causa comum da síndrome de Ehlers-Danlos, caracterizada por problemas vasculares letais e pele elástica. O colágeno do tipo IV forma redes e não fibrilas. (exercício do livro Bioquímica Ilustrada, Pamela – 2007).
14)- A bacteriorrodopsina é uma proteína púrpura de membrana – sob condições apropriadas, a bactéria apreciadora de sal Halobacterium halobium sintetiza uma proteína de membrana (Mr 26.000) conhecida como bacteriorrodopsina, as moléculas dessa proteína contêm retinal, por isso são de cor púrpura e agregam-se em “manchas púrpura” na membrana celular. A bacteriorrodopsina age como uma bomba de prótons ativada pela luz e serve para prover energia para as funções celulares. Análises com raios X dessa proteína revelam que ela consiste de sete segmentos em (-hélice dispostos paralelamente e cada um atravessa a espessura de 4,5nm da membrana celular. Calcule o número mínimo de aminoácidos necessários para que um segmento de (-hélice atravesse completamente a membrana celular. Calcule, também, a fração de bacteriorrodopsina que está envolvida em hélices transmembranas (use o peso molecular médio dos resíduos de aas igual a 110).
Solução:
30 resíduos de aminoácidos; 0,87.
3,6 .............. 0,54nm
 x ................ 4,5nm então x = 30
Portanto, 30aacs x 7 = 210 envolvidos nas 7 helices transmembranas. A proteína tem MM de 26000 que dividido por 110, terá então 237 aminoácidos. Então 88,6 % dos aacs estão envolvidos nas hélices.
05)- Há mais de 800 hemoglobinas mutantes humanas. Mutações podem causar instabilidade, levando a rápida degradação, alterações em afinidade por oxigênio ou oxidação mais rápida do Fe2+ do heme para Fe3+. Tudo isso altera a capacidade da hemoglobina desempenhar suas funções fisiológicas. Na mutação Hbcowtown, histidina 146 que contribui com 50% do efeito Bohr, é perdida. Explique a conseqüência desta mutação para o indivíduo.
Solução:
A conseqüência é que a afinidade por oxigênio é aumentada, devido a diminuição da ligação ao 2,3-bifosfoglicerato à hemoglobina desoxigenada. Assim a regulação da dissociação de oxigênio por prótons é diminuída, a conformação T é desestabilizada em relação à conformação R, e assima afinidade por oxigênio é aumentada.(Devlin pg 356, 2006). 
11)- O que é hemoglobina glicosilada (HbA1c)? Explique este importante marcador clínico.
Solução:
A hemoglobina é glicosilada, não enzimaticamente, quando a glicose do sangue entra nos eritrócitos e as suas hidroxilas anoméricas reagem com os grupos amino presentes nos resíduos lisil e nos grupos aminoterminais. HbA1c pode ser separada da HbA por cromatografia de troca iônica, ou eletroforese. A fração de hemoglobina glicosilada, normalmente em torno de 5%, é proporcional à concentração de glicose no sangue. A medida de HbA1c, assim, proporciona informação útil para o controle do diabetes melitus. Desde que a vida média de um eritrócito é 90 a 120 dias, o nível de HbA1c reflete a média da concentração de glicose sangüínea pelo menos nos últimos 60 dias precedentes. Um nível de HbA1c elevado, que indica um controle deficiente do nível de glicose sangüínea, pode orientar o médico na seleção de um tratamento apropriado (ex.: um controle rigoroso da dieta, ou um aumento na dosagem de insulina.
GD No 03- ENZIMAS
01)- Conservando o sabor doce do milho – o sabor adocicado do grão de milho recém-colhido é devido ao alto nível de açúcar (glicose) nos grãos. O milho comprado no mercado, vários dias após a colheita, não é tão doce, porque cerca de 50% do açúcar livre (glicose) do milho é convertido em amido um dia após a colheita. Para preservar o sabor adocicado do milho fresco, as espigas descascadas são mergulhadas em água fervente por alguns minutos (branqueamento) e posteriormente resfriadas em água gelada. O milho tratado desta maneira e depois guardado em congelador, mantém seu sabor adocicado. Explique a base bioquímica deste procedimento.
Solução:
Após a espiga de milho ter sido removida da planta, a conversão enzimática de açúcar (glicoses) em amido continua. Inativação de enzimas responsáveis abaixam o processo bioquímico, mas continua em uma velocidade imperceptível. Uma das estratégias simples é destruir a atividade enzimática pelo calor. O tratamento ao resfriar a espiga após fervura, desnatura estas enzimas. As pequenas quantidades de atividade enzimática remanescentes terão pouco efeito enquanto o milho estiver congelado.
02)- O tofu (coalho de grão) um produto da soja, é rico em proteínas, sendo que no seu preparo é preciso remover o inibidor da tripsina, uma substância encontrada na soja. Explique a(s) razão (ões) para esse tratamento.
Solução:
Se o inibidor de tripsina presente na semente de soja não fosse removido do tofu, ele inibiria a tripsina no intestino. Na melhor das hipóteses, ele reduzirá o valor nutricional do alimento, pois a sua proteína não seria digerível. Ele poderia também causar uma indisposição intestinal.
03)- Explique que fatores distinguem as enzimas de outros catalisadores e porque muitas das enzimas requerem co-fatores para atividade catalítica.
Solução:
As enzimas diferem-se dos catalisadores químicos comuns em vários aspectos: velocidade de reação mais rápidas; condições reacionais mais brandas; maior especificidade de reação e capacidade de regulação.
Co-fatores e coenzimas: os grupos funcionais de proteínas, podem facilmente participar em reações acido-básicas, formar certos tipos de ligações covalentes transitórias e participar de interações carga-carga (iônicas). Elas são, no entanto, menos apropriadas para a catálise de reações de oxidação-redução e para muitos tipos de processos de transferência de grupamentos. Embora as enzimas catalisem tais reações, elas só podem fazê-lo em associação com pequenas moléculas conhecidas como co-fatores, que atuam essencialmente como os “dentes químicos” das enzimas. Os co-fatores podem ser íons metálicos, como o magnésio (Mg2+), manganês (Mn2+), ferro (Fe2+ e Fe3+), cobalto, cobre (Cu2+), níquel (Ni2+), molibdênio (Mo4+ e Mo6+) e zinco (Zn2+). Os co-fatores também podem ser moléculas orgânicas, conhecidas como coenzimas, em que a maioria tem na sua estrutura uma vitamina. Os co-fatores quando firmemente ligados às enzimas, são denominados grupos prostéticos e caso contrário poderá ser um co-substrato.
04)- A enzima D-aminoácido oxidase tem um número de renovação muito alto, uma vez que os D-aminoácidos são potencialmente tóxicos. O Km para essa enzima fica entre 1 e 2 mM para os aminoácidos aromáticos, entre 15 a 20 mM para aminoácidos como serina, alanina e aminoácidos ácidos. Qual desses substratos são os preferidos dessa enzima?
Solução:
O Km baixo para os aminoácidos aromáticos indica que estes serão oxidados preferencialmente.
05)- Características dos sítios ativos das enzimas – o sítio ativo de uma enzima consiste geralmente de uma fenda ou bolsa na superfície da mesma e na superfície das paredes desta fenda estão as cadeias laterais dos aminoácidos necessárias para ligar o substrato e catalisar sua transformação química. Desta maneira, o sítio ativo pode ser dividido, segundo alguns autores, em sítio de ligação e sítio catalítico. Os resíduos Asp 101 e Arg 114 da lisozima são necessários para catálise eficiente, embora estejam distantes dos resíduos Glu 35 e Asp 52 do sítio ativo. A substituição do Asp 101 ou Arg 114 por Ala não altera significativamente a estrutura terciária da enzima, mas reduz acentuadamente a sua atividade catalítica. 
explique.
b- se apenas dois grupos catalíticos ou duas cadeias laterais estão envolvidas no mecanismo de catálise, por que é necessário que a lisozima (no geral, as outras enzimas também) contenha um número tão grande de resíduos de aminoácidos (129 resíduos)?
Solução:
a- Asp 101 ou Arg 114 formam pontes de hidrogênio com moléculas de substrato. Ala não pode formar estas pontes de hidrogênio; portanto, a enzima substituída é menos ativa. 
b- O enovelamento tridimensional da enzima aproxima esses resíduos de aminoácidos, colocando-os nas posições necessárias, bem próximos para a catálise, no sitio ativo. Ou então, a “proteína” total funciona como um andaime para manter os grupos catalíticos numa orientação precisa.
06)- Proteção de uma enzima contra a desnaturação pelo calor – quando uma solução de enzima é aquecida, ocorre uma progressiva perda de atividade catalítica com o tempo devido à desnaturação da enzima. Uma solução da enzima hexoquinase incubada a 45oC perde 50% de sua atividade em 12 min. Entretanto, quando incubada a 45oC na presença de uma grande quantidade de um de seus substratos, ela perde apenas 3% de sua atividade em 12 min. Sugira por que a desnaturação térmica da hexoquinase foi retardada na presença de um de seus substratos.
Solução:
● Uma possibilidade é que o complexo ES é mais estável que a enzima livre. Isto implica que o estado basal para o complexo ES tem um nível de energia mais baixo que a enzima livre, de modo que, a elevação da barreira energética ao passar do estado nativo desnaturado ou estado desenrolado. Uma visão alternativa é que uma enzima ao ser desenrolada em dois estágios envolvendo conversão reversível do nativo, enzima ativa (N) a uma desenrolada, estado inativo (U) seguido pela conversão a enzima inativa irreversível (I):
N( U ( I
Se o substrato ligar somente a N, saturação com S para formar complexo NS significa que menos N livre estará disponível para a conversão N(U é perturbada em direção a N. Se N (enzima livre) mas não o complexo NS são convertidos em U ou I, o qual causa estabilização.
● Resumindo: o complexo enzima-substrato é mais estável do que a enzima e o substrato isolados.
●
07)- O pH ótimo da lisozima – a atividade enzimática da lisozima tem um valor ótimo de pH 5,2.
O sítio ativo da lisozima contém dois aminoácidos essenciais para a catálise: Glu35 e Asp52. Os valores de pKa das carboxilas das cadeias laterais desses dois resíduos são, respectivamente, 5,9 e 4,5. 
a- qual o estado de ionização (protonado ou desprotonado) de cada um desses resíduos no pH ótimo da lisozima?
b- como os estados de ionização destesdois resíduos de aminoácidos podem explicar o perfil de atividade (mostrado acima) da lisozima em função do pH?.
Solução:
No pH médio entre os valores de pKa (pH 5,2), a cadeia lateral do grupo carboxil do Asp52, com um pKa mais baixo (4,5) estará principalmente desprotonado (-COO-), enquanto o Glu35, com um pKa mais alto (5,9), estará protonado. Em um valor de pH abaixo de 4,5, Asp52 torna-se protonado e a atividade diminui. Similarmente, em pH acima de 5,9, pó exemplo, o Glu torna-se desprotonado, e a atividade cai. O perfil de atividade versus pH, mostra que o máximo de atividade catalítica ocorre em um pH médio entre os valores de pK destes dois grupos, onde o Asp estará desprotonado e o Glu protonado.
08)- Relação entre a velocidade de reação e a concentração de substrato: equação de Michaelis-Menten – a- uma enzima tem Kcat igual a 30s-1 e Km igual a 0,005M. Em qual concentração de substrato ela exibirá uma velocidade inicial igual a ¼ da sua velocidade máxima?
b- determine a fração da Vmáx que será encontrada quando a concentração de substrato for igual a ½ Km, 2Km e 10Km.
Solução:
a- quando a velocidade da reação alcança um quarto da velocidade máxima, a relação torna-se:
v/Vmax = ¼= [S]/Km + [S]
então, desde que km = 0,005M e 4[S] = Km + [S], tem=se
[S] = Km/3 = 0,005M/3 = 1,7 x 10-3M
b- v/Vmax = = [S]/Km + [S]
. quando [S] = 0,5Km
v/Vmax = 0,5Km/ Km + 0,5Km = 0,5Km/1,5Km = 0,33
Similarmente, quando [S] = 2Km e [S] = 10Km
v/Vmax = 2Km/Km + 2Km = 2/3 = 0,67
v/Vmax = 10Km/Km + 10Km = 10/11 = 0,91
09)- Determinação aproximada de Vmáx e de Km por inspeção – embora existam métodos gráficos para a determinação acurada dos valores de Vmáx e Km de uma reação catalisada enzimaticamente, esses valores podem ser determinados rapidamente a partir das velocidades iniciais obtidas em concentrações crescentes do substrato. Usando as definições de Vmáx e Km estime os valores aproximados destas constantes para a reação enzimática que fornece os seguintes resultados:
 
	 (S( (M) 
	 Vo ((mol/min)
	 2,5 x 10-6
 4,0 x 10-6
 1,0 x 10-5
 2,0 x 10-5
 4,0 x 10-5
 1,0 x 10-4
 2,0 x 10-3
 1,0 x 10-2
	 28
 40
 70
 95
 112
 128
 139
 140 
Solução:
Vmáx ( 140 (M/min; Km ( 1 x 10-5M.
10)- Análise gráfica dos valores de Vmáx e Km – os dados experimentais abaixo foram coletados durante um estudo da atividade catalítica de uma peptidase intestinal capaz de hidrolisar o peptídio glicilglicina:
 glicilglicina + H2O ( 2 glicinas
	 (S( (mM) 
	 Produto formado ((mol/min)
	 1,5
 2,0
 3,0
 4,0
 8,0
 16,0
	 0,21
 0,24
 0,28
 0,33
 0,40
 0,45
A partir desses dados determine, por análise gráfica, os valores de Vmáx e Km para esta preparação de enzima e seu substrato.
Solução:
Primeiro converta os dados na sua forma de recíprocos (1/[S] em unidades de mM-1, e 1/vo em unidades de mM-1.s). Depois, construa um gráfico de 1/v versus 1/[S]. As interseções em x e y podem ser estimadas visualmente ou calculadas por regressão linear (a interseção no eixo x é a inclinação dividida pela interseção no eixo y). De acordo com a equação do duplo recíproco ou a figura equivalente, a interseção em y, que tem um valor de (0,1(M-1.s, é equivalente a 1/Vmax de modo que Vmax (o recíproco da interseção em y) é 10 (M.s- 1. A interseção em x, -0,33 mM-1, é equivalente a –1/Km, de modo que Km (o negativo do recíproco da interseção em x) é igual a 3,0 mM).
Vmáx ( 0,50 (M/min; Km ( 2,14 mM.
11)- Propriedades de uma enzima da síntese da prostaglandina – as prostaglandinas são uma classe de eicosanóides, derivados de ácidos graxos com uma variedade de ações extremamente potentes, cuja estrutura e ações serão discutidas posteriormente. Elas são responsáveis pela produção da febre e inflamação e a dor associada. São derivadas do ácido araquidônico, um ácido graxo de 20 carbonos, por meio de uma reação catalisada pela endoperóxido sintase. Esta enzima, uma ciclooxigenase, usa o oxigênio para converter o ácido araquidônico em PGG2, o precursor imediato de muitas prostaglandinas diferentes.
a- os dados cinéticos que seguem são da reação catalisada pela endoperóxido sintase. Considerando-se apenas os valores das duas primeiras colunas, determine a Vmáx e o Km da enzima.
	(ácido araquidônico(
 (mM)
	Velocidade de formação do PGG2 (mM/min)
	Velocidade de formação do PGG2 com 10mg/mL de ibuprofen (mM/min)
	 0,5
	 23,5
	 16,67
	 1,0 
	 32,2
	 25,25
	 1,5
	 36,9
	 30,49
	 2,5
	 41,8
	 37,04
	 3,5
	 44,0
	 38,91
 
b- o ibuprofen é um inibidor da endoperóxido sintase. Inibindo a síntese das prostaglandinas, o ibuprofen reduz a inflamação e a dor. Usando os dados da primeira e terceira colunas da tabela, determine o tipo de inibição que o ibuprofen exerce sobre a endoperóxido sintase. 
Solução:
a- Vmax = 51,55 mM, Km = 0,598 mM b- inibição competitiva.
12)- Um descendente de japoneses, apresentou rubor intenso e batimentos cardíacos muito acelerados, após o consumo de uma bebida alcoólica. Seu companheiro, um homem caucasiano, não apresentou os mesmos sintomas, nem mesmo após o segundo drinque. Esses efeitos fisiológicos estão relacionados à presença de acetaldeído (CH3CHO), gerado a partir do álcool. Acetaldeído é, normalmente removido pela reação da aldeído desidrogenase mitocondrial, que catalisa a reação
NAD+ + CH3CHO ( NADH + H+ + CH3COO( 
A explicação para a diferença de efeitos fisiológicos é que o homem japonês é deficiente na aldeído desidrogenase mitocondrial normal e tem apenas o isômero citosólico. O isômero citosólico difere da enzima mitocondrial por ter um Km mais alto para CH3CHO. Discutir esta questão em termos de Kms. 
Solução:
Um Km maior, significa um menor afinidade pelo substrato; isto torna mais difícil para a enzima remover o acetaldeído (CH3CHO).
13)- Tratamento do envenenamento por metanol – o metanol (álcool da madeira) é um solvente comercial que já foi usado como anticongelante em automóveis, sendo muito tóxico e pode causar a morte de uma pessoa se esta ingerir uma quantidade tão pequena quanto 50mL. Esta toxicidade tão alta é devida não ao metanol mas seu produto metabólico, o aldeído fórmico. O metanol é oxidado rapidamente a formaldeído pela ação da enzima hepática álcool desidrogenase: 
NAD+ + CH3OH ( NADH + H+ + HCHO
Parte do tratamento médico da intoxicação por metanol é dar ao paciente (álcool etílico), por boca ou por via intravenosa, em quantidades tão grandes que causam intoxicação em um indivíduo normal. Explique por que este tratamento é efetivo. Obs.: o mesmo é válido para o etileno glicol (OH-CH2-CH2-OH), o principal ingrediente de anticongelantes.
Solução:
A álcool desidrogenase catalisa a oxidação de uma variedade de álcoois (metanol, etanol, propanol, butanol, cicloexanol, fenol e etileno glicol) a seus correspondentes aldeídos. O etanol é o melhor substrato (Km mais baixo); metanol é relativamente pequeno, mas umbom substrato ou melhor que os outros que são maiores para “caberem” no sítio da enzima ou são mais hidrofóbicos. No caso de envenenamento pelo metanol, a estratégia é tratar o indivíduo inicialmente com o etanol que atuará como um inibidor competitivo do metanol (lembre-se que na inibição competitiva a Vmáx não será alterada, e a inibição poderá ser vencida por altas concentrações de etanol). Isto reduzirá a formação do formaldeído, propiciando que o metanol seja excretado pela urina. A administração de etanol é parte do tratamento, uma vez que poderá ser necessário administrar bicarbonato para conter a acidose produzida pela elevação de H+, além de hemodiálise para remover o metanol. 
14)- O que são enzimas reguladoras? É importante que as características destas enzimas sejam entendidas durante este capítulo, uma vez que as vias metabólicas são controladas por mecanismos que envolvem a participação destas. Discutir estas características, os gráficos e as mudanças conformacionais. 
Solução:
Enzimas reguladoras podem ser divididas em duas classes: enzimas alostéricas e enzimas reguladas por modulação covalente reversível. As alostéricas, geralmente são constituídas por duas ou mais cadeias polipeptídicas, apresentam comportamento de cooperatividade semelhante à hemoglobina, ou seja, tem a atividade catalítica controlada por outras substancias denominadas modulador ou efetor. Também apresentam uma curva de atividade catalítica sigmoidal que pode ter deslocamento para a esquerda (modulador positivo) ou para a direita (modulador negativo). As enzimas reguladas por modulação covalente reversível constituem-se em uma classe controlada por quinases que adicionam um fosfato e fosfatases que removem este fosfato.
15)- Comparando-se a forma da enzima lactato desidrogenase (LDH) do músculo cardíaco com o tipo encontrado no músculo esquelético, percebe-se que existem pequenas diferenças relacionadas à composição de aminoácidos. Essas diferenças, por sua vez, afetam a reação catalisada por essa enzima, a conversão de piruvato a lactato. A enzima cardíaca tem um Km alto ou uma baixa afinidade por piruvato, e a do músculo esquelético tem um Km baixo ou uma alta afinidade pelo piruvato. O que isto significa?
Solução:
Que o piruvato será preferencialmente convertido a lactato no músculo, mas no coração será preferencialmente utilizado no metabolismo aeróbio, em vez de ser convertido a lactato. Estas conclusões são consistentes com o conhecimento da biologia e do metabolismo desses dois tecidos.
16)- Kcat ou K3 ou taxa de renovação enzimática ou turnover enzimático – Uma solução 10-9M de catalase catalisa a quebra de 0,4M de H2O2 por segundo. Calcule o Kcat.
Solução: 
Kcat = Vmáx/ = 0,4 moles/L de H2O2 por segundo 
 [Et] 10-9 moles/L catalase
= 40.000.000 moles de H2O2 degradada por mole de catalase por segundo.
17)- Em um experimento laboratorial, foi encontrado que uma solução 10 (M da acetilcolinesterase catalisou a quebra de 0,5M de acetilcolina em 1 minuto de tempo de reação. Calcule o nº de renovação da acetilcolinesterase por segundo.
Solução:
Kcat = 0,5 M/min. = 50.000/min ou 833.s-1. 
 1 x 10-5M 
18)- Os seguintes dados foram registrados para a reação enzimática:
[Et] = 0,1 (M e Vmáx = 50 (M/min. Calcule a Kcat.
Solução:
Kcat = 50(M/min = 500/min ou 500 moléculas de substrato transformadas por molécula 
 0,1 (M de enzima por minuto.
19)- Determine a fração da Vmáx que será encontrada quando a [S] for igual a ½ do Km, 2Km e 10Km. A relação Kcat/Km se Kcat = 30s-1 e Km = 0,005M. Verifique que a Vmáx nunca será atingida.
Solução:
Primeiro: v /Vmáx = [S]/Km + [S}
Daí, [S] = 1/2Km ( 0,5Km/Km + 0,5Km = 0,5Km/1,5Km = 0,33
Quando [S] = 2Km ( 2Km/Km + 2Km = 2Km/3Km = 0,66.
Quando [S] = 10Km ( 10Km/Km + 10Km = 10Km/11Km = 0,91.
Agora Kcat/Km ( 30s-1/0,005M = 6000 M-1.s-1.
GD No 04 – CARBOIDRATOS
01)- Qual a relação entre cada par de compostos listados abaixo:
a- D-glicose: L-glicose b- D-manose: D-galactose c- D-glicose: D-frutose
d- D-glicose: D-galactose e- (-D-glicose: (-D-glicose.
Solução:
a- enanciômeros b- diastereoisômeros c- aldose-cetose
d- epímeros e- anômeros.
02)- Interconversão das formas anoméricas da D-galactose – 	Uma solução recém-preparada da forma ( da D-galactose (1 g/ml em uma cubeta de 10cm de passo óptico) mostra rotação óptica igual a +150,7º. Quando deixada em repouso por um longo período de tempo, a rotação decresce gradualmente até atingir um valor de equilíbrio igual a +80,2º. Em contraste, uma solução recém-preparada (1g/mL) da forma (, mostra uma rotação óptica de apenas +52,8º. Quando esta solução é deixada em repouso por várias horas, a rotação aumenta até atingir o valor de equilíbrio igual a +80,2º, valor idêntico ao atingido pela (-D-galactose.
A partir da cadeia aberta, desenhe as fórmulas em perspectiva de Haworth para as formas ( e ( da galactose. Qual característica distingue as duas formas?
Por que a rotação de uma solução recém-preparada da forma ( decresce gradualmente com o tempo e a ( aumenta? Por que soluções (de concentrações iguais) das formas ( e ( atingem o mesmo valor de rotação óptica no equilíbrio?
Calcule a composição percentual das duas formas da galactose no equilíbrio.
Solução:
a- esta figura é da glicose. A galactose tem a OH do carbono 4, voltada para cima.
b- Uma solução recém-preparada da (-D-galactose apresenta mutarrotação produzindo uma mistura de ( e (-D-galactose no equilíbrio. A mutarrotação quer da ( ou da ( da galactose pura produzirá a mesma mistura das formas.
c- 72% da forma ( e 28% da forma (.
03)- O sabor do mel – a frutose no mel está, principalmente, na forma de (-D-piranose. Esta é uma das substâncias mais doces conhecidas, cerca de duas vezes mais doce que a glicose. A forma de (-D-furanose da frutose, embora doce, não é tanto como a forma de piranose. Percebe-se que a doçura do mel gradualmente diminui à medida que ele é colocado em temperaturas mais elevadas. Na indústria usa-se bastante o xarope de milho (possui alta concentração de frutose que é fabricada através da conversão da maioria das glicoses em frutose) como adoçante em bebidas geladas, mas não nas quentes. Desenhe estas formas da frutose e explique porque a doçura do mel diminui com a elevação da temperatura.
Solução:
As duas formas podem ser deduzidas a partir das figuras abaixo.
A frutose cicliza-se nas estruturas de furanose e piranose. Aumentando a temperatura o equilíbrio será deslocado na direção da furanose, a forma menos doce.
04)- A glicose oxidase na determinação da glicose sangüínea – a enzima glicose oxidase isolada do fungo Penicillium notatum catalisa a oxidação de (-D-glicose para D-glicose-(-lactona. Esta enzima é altamente específica para o anômero ( da glicose e não afetará o anômero (. A despeito desta especificidade, a reação catalisada pela glicose oxidase é comumente empregada em ensaios clínicos para a determinação da glicose total no sangue, isto é, soluções consistindo de uma mistura de ( e (-D-glicose. Por que isto é possível? Além de permitir a detecção de quantidades muito pequenas de glicose, qual vantagem a glicose oxidase oferece sobre a reação de Fehling ou Benedict para a determinação da glicose sangüínea?
Solução:
A velocidade de mutarrotação é bastante elevada, tanto que a enzima ao consumir a (-D-glicose, desloca o equilíbrio e mais (-D-glicose será convertida na forma ( e, eventualmente todas as moléculas de glicose serão oxidadas. Glicose oxidase é específica para glicose e não detecta outros açúcares redutores (tais como galactose) que reagem com o reagente de Fehling`s. 
05)- A enzima invertase “inverte” a sacarose – a hidrólise da sacarose (rotação específica + 66,5o) libera uma solução equimolecular de D-glicose (rotaçãoespecífica + 52,5o) e D-frutose (rotação específica –92o), processo denominado pela indústria de açúcar invertido.
explique porque a mistura equimolecular de D-glicose e D-frutose formada pela hidrólise da sacarose é chamada de açúcar invertido pelas pessoas que trabalham na indústria de alimentos.
explique por que nenhuma forma anomérica da sacarose foi ainda descrita.
Solução:
A rotação ótica da mistura é negativa (invertida) em relação à solução da sacarose.
A sacarose não é um açúcar redutor. Ou a sacarose não tem carbono anomérico livre para sofrer mutarrotação.
 
06)- O dissacarídeo Trealose é o principal constituinte da hemolinfa, o fluído circulante dos insetos, sendo também abundante em fungos. Ele é composto somente de duas glicoses unidas por uma ligação glicosídica (((1(1) ou glic ((1(1) ( glic. 
a- proponha a estrutura da trealose. b- este dissacarídeo é um açúcar redutor? Explique.
Solução:
(-D-glicopiranosil-(1( 4)- (-D-glicopiranosídeo.
Não. A ligação glicosídica “prende” os dois carbonos anoméricos, não permitindo que haja liberdade de rotação de maneira idêntica à sacarose.
07)- A pectina, extraída de plantas é utilizada como agente de gelificação em preparados de geléias. Ela é um importante polissacarídeo componente das paredes celulares de plantas, sendo um dissacarídeo repetitivo do ácido D-galacturônico metilado e não-metilado no carbono 6 do monômero. Desenhe uma projeção de Haworth para a unidade dissacarídica repetitiva da pectina com uma unidade metilada e uma unidade não-metilada em uma ligação ((1( 4).
Solução:
Não metilado tem a carboxila COO( no carbono 6. Metilado tem CO-OCH3 no carbono 6 da outra galactose. Ver livro Bioquímica 3ª edição da Mary K. Campbell-Artmed pg 706. 
08)- Digeribilidade enzimática da celulose e do amido – tanto a celulose como a (-amilose consistem de unidades de D-glicose unidas por ligações (1(4) e podem ser intensamente hidratadas. Apesar destas similaridades, uma pessoa em dieta consistindo predominantemente de (-amilose (amido) ganhará peso, enquanto outra, em uma dieta predominante de celulose (madeira), passará fome. Por que?
Entre amilose e amilopectina, qual é mais provável de servir como reserva de longa duração em plantas? Explique. 
Solução:
O amido será hidrolisado pelas amilases salivares e pancreática liberando maltoses, isomaltoses e dextrinas limites que posteriormente sofrerão ação das enzima da borda de escova resultando em glicoses. Estas serão absorvidas e metabolizadas levando a pessoa a ganhar peso. Não temos a enzima celulase para hidrolisar a celulose, o que impossibilita a utilização das moléculas de glicose da celulose.
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09)- Propriedades físicas da celulose e do glicogênio – a celulose pura obtida das fibras da semente de plantas do gênero Gossypium (algodão) é fibrosa e completamente insolúvel na água. Diferentemente, o glicogênio obtido do fígado ou dos músculos de animais, dissolve-se rapidamente em água quente formando uma solução opalescente. Embora ambos tenham propriedades físicas marcadamente diferentes, as duas substâncias são compostas por moléculas de D-glicose polimerizadas através de ligações (1(4) e têm pesos moleculares comparáveis. Quais características estruturais provocam estas propriedades físicas tão diferentes dos dois polissacarídeos? Explique as vantagens biológicas de suas respectivas propriedades físicas.
Solução:
A celulose nativa consiste de unidades de glicose unidas através de ligações glicosídicas ((1(4). A ligação entre unidades de glicose força a cadeia do polímero numa conformação estendida. Uma série destas cadeias paralelas formarão ligações intermoleculares de hidrogênio e se agregarão em fibras longas, embora insolúveis. O glicogênio também consiste de unidades de glicose, mas elas são ligadas através de ligações ((1( 4). A ligação ( entre as unidades de glicose induzem uma curva na cadeia e impedem a formação de longas fibras. Além disto o glicogênio é altamente ramificado. Estas características estruturais fazem com que o glicogênio seja altamente hidratado, pois muitos dos grupos hidroxilas são expostos à água. Por isto, o glicogênio pode ser extraído na forma de uma dispersão em água quente. As propriedades físicas destes dois polímeros são bem ajustadas às suas funções biológicas. A celulose funciona como um material estrutural nas plantas, o que é consistente com a agregação em fibrilas insolúveis. O glicogênio funciona como um reservatório de combustível nos animais. Os grânulos de glicogênio altamente hidratados e expostos podem ser rapidamente hidrolisados pela enzima glicogênio fosforilase, liberando glicose-1-fosfato. Como esta enzima atua apenas na extremidade não redutora, a ramificação extensa produz muitos locais onde a glicogênio fosforilase possa agir. 
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10)- Volume da condroitina sulfato em solução – uma das funções críticas do condroitinsulfato é agir como lubrificante nas articulações esqueléticas pela criação de um meio gelificado que é resistente à fricção e ao choque. Esta função parece estar relacionada a uma propriedade característica do condroitinsulfato: o volume ocupado pela molécula é muito maior quando em solução que quando desidratado. Por que o volume ocupado pela molécula do condroitinsulfato é tão maior quando em solução? 
Solução:
As cargas negativas na condroitina sultato se repelem e forçam a molécula para uma conformação estendida. A molécula polar atrai muitas moléculas de água, aumentando o volume molecular. No sólido desidratado, cada carga negativa é contrabalançada por um íon positivo e, a molécula condensa.
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GD No 05 – GLICÓLISE 
01)- Concentração intracelular de glicose livre – a concentração de glicose no plasma sangüíneo humano é mantida em torno de 5mM. A concentração de glicose livre no interior das células é muito menor. Por que a concentração é tão baixa no interior da célula? O que acontece à glicose quando entra no interior da célula?
Solução:
A enzima hexocinase (Km baixo e afinidade alta para glicose) rapidamente fosforila a glicose em glicose 6-fosfato. O grupo fosfato da glicose 6-fosfato está completamente ionizado em pH 7, dando à molécula uma carga global negativa. Uma vez que as membranas são geralmente impermeáveis às moléculas carregadas, a glicose 6-fosfato não pode atravessar para a corrente sanguínea, não podendo, então, escapar das células. Assim, a glicose 6-fosfato é rapidamente direcionada para as vias de “interesse”. 
02)- Regulação da fosfofrutoquinase I (PFK-1) – o efeito do ATP na enzima alostérica PFK-1 pode ser deduzido graficamente. Para uma dada concentração de frutose-6-fosfato, a atividade de PFK-1 cresce com concentrações aumentadas de ATP, mas é atingido um ponto acima do qual aumentos na concentração de ATP provocam a inibição da enzima. 
explique por que o ATP pode ser tanto um substrato quanto um inibidor da PFK-1. Como esta enzima é regulada pelo ATP?
como a glicólise é regulada pelos níveis de concentração de ATP?
Solução:	
a- Há dois sítios de ligação para o ATP, um sítio catalítico e um sítio regulatório. A ligação do ATP ao sítio regulatório inibe a PFK-1, por redução da Vmáx ou aumentando Km para o ATP no sítio catalítico.
b- O fluxo glicolítico é reduzido quando o ATP estiver elevado. O gráfico indica que a adição do ADP suprime a inibição do ATP. Como o estoque dos adenilatos fosfatados é bem constante, o consumo do ATP leva a um aumento nos níveis de ADP. Os dados indicam que a atividade da fosfofrutocinase pode ser regulada pelo quociente ATP/ADP. 
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03)- Iodoacetato (ICH2COO-) e metais pesados como o Hg+1 Ou Pb2+ inibem a enzima gliceraldeído desidrogenase da via glicolítica, como também outras que possuem um grupo SH da cisteína no sítio ativo. Faça uma previsão das conseqüências de um envenenamento por uma destas substâncias.
Solução:
Iodoacetato promove uma alquilação ao grupo SH do sítioativo da GAPDH. Esta alquilação promove inativação irreversível da enzima. Metais pesados reagem de maneira semelhante, promovendo uma reação de ligação muito forte a estes grupos. 
04)- Envenenamento por arsenato – o arsenato é estrutural e quimicamente similar ao fosfato (Pi) e muitas enzimas que trabalham com o fosfato podem empregar também o arsenato. Entretanto, compostos orgânicos de arsenato são menos estáveis que os compostos análogos de fosfato. Por exemplo, acil-arsenatos se decompõem rapidamente por hidrólise, mesmo na ausência de catalisadores: 
 R-C-O-As-O- + H2O ------ R-C-O- + HO-As-O- + H+
Por outro lado, acil-fosfatos, como o 1,3-bifosfoglicerato, são mais estáveis e são transformados nas células através de ação enzimática.
faça uma previsão do efeito da substituição do fosfato por arsenato na reação líquida catalisada pela gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase.
qual será o efeito do arsenato sobre a geração de energia numa célula ou porque o arsenato é um veneno?
Solução:
a- A glicólise ocorre na presença de asenato, mas o ATP, normalmente formado na transformação do 1,3-BFG em 3-fosfoglicerato, é perdido. Portanto, o arsenato desacopla a oxidação e a fosforilação por formar um acil arsenato instável.
b- na presença do arsenato não há síntese líquida de ATP em condições anaeróbicas.
05)- Sendo a reação da fosfofrutocinase (PFK-1) o ponto principal de regulação da glicólise, descreva a importância metabólica de ela também regular o fluxo por meio da reação da piruvato cinase.
Solução:
Se ocorreu produção de frutose 1,6-bifosfato pela PFK-1 é racional que a via seja completada até piruvato. Por isto, o produto da PFK-1 é um estimulador da última enzima da glicólise, a piruvato cinase. Isto garantirá a finalização da via glicolítica.
06)- Que conseqüências podem surgir em decorrência de uma deficiência do íon Mg2+ para as reações da glicólise.
Solução:
Todas as cinases envolvidas na glicólise, como também, enolase são ativadas pelo íon magnésio. Uma deficiência de Mg2+ pode provocar uma redução da atividade de algumas ou todas estas enzimas. Entretanto, outros efeitos sistêmicos causados pela deficiência de Mg2+ poderão surgir. 
7)- É bem conhecido entre caçadores que carnes de animais que correram muito antes de morrer têm sabor ácido. Sugira a razão para essa observação.
Solução:
Animais que correram muito antes de suas mortes acumulam grandes quantidades de ácido láctico no tecido muscular, o que justifica o sabor ácido da carne. 
08)- Células de câncer crescem tão rapidamente que elas têm uma taxa mais alta de metabolismo anaeróbio do que a maior parte dos tecidos do organismo, em especial no centro do tumor. Drogas que envenenam as enzimas do metabolismo anaeróbio poderiam ser usadas no tratamento do câncer? Justifique sua resposta.
Solução:
Isso é possível, e é fato. Essas drogas também afetam outros tecidos, inclusive a pele, o cabelo, as células do trato intestinal, e especialmente, o sistema imune e as células vermelhas do sangue. Pessoas em quimioterapia são normalmente mais susceptíveis a doenças infecciosas do que pessoas saudáveis, além de freqüentemente estarem um pouco anêmicas.
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09)- Papel da lactato desidrogenase (LDH) – quando comparado com situação de repouso, durante uma atividade intensa, o tecido muscular consome grandes quantidades de ATP. Nos músculos da perna do coelho ou no músculo das asas do peru, este ATP é produzido quase exclusivamente por fermentação láctica. O ATP é produzido na fase de pagamento da glicólise em duas reações enzimáticas, cada uma delas catalisadas por uma das enzimas: fosfogliceratoquinase e piruvato quinase. Suponha que um músculo esquelético seja destituído de lactato desidrogenase. Poderá ele desenvolver atividade física muito intensa; isto é, ele poderá gerar ATP em grande velocidade através da glicólise? Explique. Lembre-se de que a reação da LDH não envolve moléculas de ATP. Uma compreensão clara da resposta a esta questão é essencial para o entendimento da via glicolítica.
Solução:
Não. A lactato desidrogenase é requerida para reciclar o NADH formado durante a oxidação do gliceraldeído 3-fosfato. 
10)- Um paciente queixa-se de flatulência abdominal e diarréia, após ingestão de algumas marcas de sorvete. Após jejum noturno, este paciente recebeu lactose (50g) dissolvida em 200 mL de água com sabor de limão, e os resultados de glicose sangüínea obtidos acusaram:
	Tempo (min.)
	Glicose sangüínea do paciente
	Valores esperados
	0
	4,6 mmol/L (83 mg/dL)
	4,6 mmol/L (83 mg/dL)
	30
	4,7 mmol/L (85 mg/dL)
	Acima de 100 mg/dL
	60
	4,9 mmol/L (88 mg/dL)
	Acima de 100 mg/dL
	90
	4,6 mmol/L (83 mg/dL)
	4,6 mmol/L (83 mg/dL)
	120
	4,5 mmol/L (81 mg/dL)
	4,5 mmol/L (81 mg/dL)
 
Estes testes são indicativos de:
tolerância normal à glicose.
absorção deficitária de galactose.
deficiência de lactase intestinal..
Marque a opção correta e explique.
Solução:
Este teste é indicativo de: deficiência de lactase intestinal. O normal é que a glicemia eleva-se, após 30 ou 60 minutos, mostrando que a lactose depois de hidrolisada, permite que a glicose seja absorvida e dê um pico. 
b- caso seja confirmado deficiência da galactose 1-fosfato uridil transferase, na fase adulta, a enzima galactose 1-fosfato pirofosforilase passa a ser expressa, sendo capaz de converter galactose 1-fosfato em UDP-galactose, o que contorna a reação da uridil transferase.
c- caso a criança não for tratada corretamente, as conseqüências surgirão após alguns meses, passando a apresentar danos renais, hepáticos e neurais, além de catarata.
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11)- Severidade dos sintomas clínicos devido a enzimas defeituosas – os sintomas clínicos das duas formas de galactosemia envolvendo a deficiência da galactoquinase e galactose-1-fosfato uridil transferase mostram severidades radicalmente diferentes. Embora as duas deficiências produzam desconforto gástrico, quando da ingestão de leite, a deficiência da última enzima leva o fígado, os rins, o baço e o cérebro à disfunções graves e, eventualmente à morte. Que produtos se acumulam no sangue e nos tecidos quando cada uma dessas enzimas é deficiente? Partindo das informações anteriores, faça uma estimativa da toxicidade relativa de cada um desses produtos.
Solução:
Galactose irá acumular nas duas deficiências. Pelo exposto acima, a deficiência da galactose 1-fosfato uridiltransferase causará acúmulo de galactose 1-fosfato nos tecidos, o que é bem mais tóxico.
12)- Um recém-nascido apresentou após o nascimento, vômitos e diarréia acentuados que poderiam ser confundidos com a adaptação da flora intestinal ou a sua implantação no intestino grosso, normalmente compreendendo os três primeiros meses de vida. Foi descartado a possibilidade do problema ser devido a ausência da lactase intestinal e o mais provável seria a galactosemia.
quais testes bioquímicos deverão ser realizados para confirmar a suspeita de galactosemia e eliminar uma possível deficiência da lactase intestinal? Explique.
após a confirmação do problema, poderá ser dito aos pais da criança, que somente na fase adulta, ela poderá ingerir leite normalmente. Explique.
explique as conseqüências que poderão surgir dentro de poucas semanas ou meses após o nascimento, caso a criança não for tratada imediatamente.
Solução: Solução:
a- o teste da lactose poderá ser realizado. Exemplo: um paciente queixa-se de flatulência abdominal e diarréia, após ingestão de algumas marcas de sorvete. Após jejum noturno, este paciente recebeu lactose (50g) dissolvida em 200 mL de água com sabor de limão, e os resultados de glicose sangüínea obtidos acusaram:
	Tempo (min.)
	Glicose sangüínea
	0
	4,6 mmol/L (83 mg/dL)
	30
	4,7 mmol/L (85 mg/dL)
	60
	4,9 mmol/L (88 mg/dL)
	90
	4,6 mmol/L (83 mg/dL)
	120
	4,5 mmol/L (81 mg/dL)
 
Este teste é indicativo de:deficiência de lactase intestinal. O normal é que a glicemia eleva-se, após 30 ou 60 minutos, mostrando que a lactose depois de hidrolisada, permite que a glicose seja absorvida e dê um pico.
b- caso seja confirmado deficiência da galactose 1-fosfato uridil transferase, na fase adulta, a enzima galactose 1-fosfato pirofosforilase passa a ser expressa, sendo capaz de converter galactose 1-fosfato em UDP-galactose, o que contorna a reação da uridil transferase.
c- caso a criança não for tratada corretamente, as conseqüências surgirão após alguns meses, passando a apresentar danos renais, hepáticos e neurais, além de catarata. Galactose irá acumular nas duas deficiências. A deficiência da galactose 1-fosfato uridiltransferase causará acúmulo de galactose 1-fosfato nos tecidos, o que é bem mais tóxico.
 
13)- A infusão intravenosa de frutose em voluntários saudáveis leva a um aumento de duas a cinco vezes no nível de lactato no sangue, um aumento bem maior do que o observado após a infusão da mesma quantidade de glicose.
por que a glicólise é mais rápida após a infusão de frutose?
a frutose tem sido utilizada no lugar da glicose para alimentação intravenosa. Por que esta utilização de frutose não é prudente?
Solução:
a- o principal local de metabolização da frutose é o fígado, e a enzima frutocinase tem alta afinidade e Vmáx elevada, o que resulta em uma rápida retirada da frutose da circulação. A seguir, a aldolase B cliva a frutose-1-P em gliceraldeído e DHP, o que contorna dois pontos inciais de regulação da glicólise.
b- os problemas hepáticos são resultantes da rapidez da retirada da frutose pela frutoquinase, uma vez que a aldolase B é bem mais lenta. Isto resulta numa queda de Pi (fosfato) intracelular hepático (a frutose-1-P acumula instantaneamente e fixa-o), gerando transtornos na síntese de ATP mitocondrial, ou seja, caem os níveis de ATP hepáticos, podendo levar a lise celular.
14)- A sacarose e a cárie dental – a infecção de maior prevalência mundial é a cárie dental humana; ela aparece pela destruição do esmalte dos dentes em decorrência da colonização por uma grande variedade de microorganismos acidificantes. Esses organismos sintetizam e vivem no interior de uma rede de dextranas insolúvel em água, chamada de placa dental bacteriana. Esta placa é composta por polímeros da glicose onde predominam as ligações ((1(6) e com a presença de ligações ((1(3) nos pontos de ramificação. A polimerização da dextrana requer a presença da sacarose da dieta e a reação é catalisada por uma enzima bacteriana, a dextrana-sacarose glicosil transferase.
escreva a reação global de polimerização da dextrana.
além de fornecer um substrato para a formação da placa dental, de que maneira a sacarose também representa uma abundante fonte de energia metabólica para as bactérias bucais?
Solução: ver caso clínico sobre a cárie dentária.
15)- A sacarose é comumente utilizada para preservar frutas. Por que a glicose não é bem adequada para preservação de alimentos?
Obs.: importante rever as estruturas da glicose (cadeia aberta e formas anoméricas ( e (), da sacarose; açúcar redutor e não-redutor.
Solução:
A glicose é reativa, porque sua forma em cadeia aberta contém um grupamento aldeído. O aldeído se condensa lentamente com as aminas, formando adutos de base de Schiff. A sacarose é um dissacarídeo não-redutor. 
16)- Uma criança apresentou um desenvolvimento normal até a transição do aleitamento materno para alimentos infantis. Durante esta fase, o bebê apresentou surtos intermitentes de vômitos, perturbações intestinais e dificuldades para dormir. Uma tarde, a criança foi levada ao consultório médico cerca de uma hora após uma grave reação aos alimentos, basicamente constituído por um almoço simples com papa de vegetais e suco de uva adoçado com açúcar. Exames laboratoriais foram realizados e a glicose sangüínea foi de 2 mM ou 40 mg/dL (normal = 5 mM), o lactato sangüíneo de 4 mM (valores normais < 1 mM) e fosfato sérico de 0,6 mM ou 2 mg/dL (valores normais = 1,3 a 2,3 mM ou 4-7 mg/dL). A criança apresentava sudorese e letargia, com evidências de icterícia branda e hepatomegalia. Qual a anormalidade metabólica que poderia causar estes problemas? Explique.
Solução:
Esta criança apresenta sintomas de intolerância hereditária à frutose, resultante de uma deficiência em aldolase B. O distúrbio aparece quando a criança passa a consumir frutas e sucos ricos em frutose ou sacarose. O fígado é o sítio primário do metabolismo da frutose. A frutose 1-fosfato acumula em razão da deficiência de aldolase B. A hipofosfatemia resultante inibe a glicogenólise por limitar a ação da glicogênio fosforilase. O lactato acumula no sangue em conseqüência da frutose 1-fosfato e também inibe a aldolase A, limitando a gliconeogênese.
17)- A intolerância hereditária à frutose (IHF), devido a deficiência da aldolase B hepática, caracteriza-se por hipoglicemia acentuada, ás vezes seguida de vômitos, convulsões e até coma, acidose metabólica, além de sinais de danos hepáticos após a ingestão de frutose ou sacarose.
a- sugira e explique as razões do aparecimento destes sintomas.
b- Geralmente os pacientes desenvolvem uma grande aversão a doces e mel, o que resulta em baixa incidência de cárie dental. Explique.
Solução:
a- A IHF ocorre devido a baixa atividade da aldolase B. Esta baixa atividade ocasiona um acúmulo de frutose-1-fosfato, o que irá resultar em uma depleção de fosfato inorgânico (significa ou isto é, o Pi “fica preso” na frutose-1-fosfato) e que se reflete no interior das mitocôndrias, diminuindo a fosforiliação oxidativa que depende de Pi e ADP; portanto, tem-se uma baixa relação [ATP]/[ADP]. Isto significa menor quantidade de ATP produzido no interior dos hepatócitos, o que prejudica as funções hepáticas normais, como os gradientes orgânicos mantidos pela bomba dependente de ATP. Daí, as células, incham e eventualmente perdem o conteúdo interno por lise osmótica. É o dano hepático. A fermentação láctica pode ser explicada também pela baixa relação [ATP]/[ADP]. A enzima “marca-passo” da glicólise, a fosfofrutocinase I, torna-se fortemente estimulada pela baixa de ATP citossólico, “entendendo que é preciso degradar a glicose para gerar energia. Como a fosforilação oxidativa está comprometida pela baixa de Pi e os mecanismos de transporte de elétrons, ejeção de prótons pelos complexos respiratórios, síntese de ATP, translocamentos de ATP-ADP são acoplados, ocorre acúmulo de NADH que desloca a reação, no citossol, piruvato + NADH + H+ ( lactato + NAD+ para a direita. Aí, é a acidose láctica resultante da deficiência da aldolase B.
A hipoglicemia pode ser explicada por dois caminhos: 1º, a glicogenólise torna-se inibida pelo acúmulo da frutose-1-fosfato, um inibidor da enzima fosforilase do glicogênio, que remove glicose-1-fosfato do estoque; 2º, o forte estímulo da glicólise, traz como conseqüência, uma baixa ativação da neoglicogênese. Portanto, a manutenção da glicemia, uma função essencialmente hepática, torna-se totalmente prejudicada com o acúmulo da frutose-1-fosfato, resultante da deficiência enzimática da aldolase B, após a ingestão de sacarose ou mel. Sorbitol, um adoçante sintético, também pode provocar os mesmos sintomas, porque a enzima sorbitol desidrogenase, oxida sorbitol resultando em frutose. Daí, para frente, o caminho metabólico é o mesmo. Os outros sintomas que aparecem nos pacientes, como vômitos, convulsões e coma geralmente são resultantes da hipoglicemia acentuada que surge após a ingestão de doces ou mel.
O tratamento é a retirada dos alimentos que contenham sacarose, frutose e sorbitol.
b- A baixa incidência da cárie está associada à eliminação da sacarose das dietas dos pacientes (mecanismo está descrito no caso de cárie dentária).
Obs.: um outro sintoma secundário que aparece nos pacientes que não se tratam, é uma hiperuricemia. A hipofosfatemia intra-hepática reflete na enzima adenosina desaminase, normalmente controladapor níveis normais de Pi. Esta enzima passa a degradar acentuadamente os nucleotídeos da adenina (seu substrato normal), o que levará ao produto final da via de degradação, ácido úrico (visto em metabolismo de purinas/pirimidinas). 
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GD No 06 –VIAS SECUNDÁRIAS DO CATABOLISMO DA GLICOSE
01)- Enzima defeituosa do ciclo das pentoses - Um paciente foi internado com sintomas de severa anemia. O início dos sintomas ocorreu dois dias após terapia com uma sulfas. Exames laboratoriais indicaram hemoglobina de 8,5 g/dL (valores normais para mulheres = 12 a 16 g/dL e homens = 13 a 18 g/dL) e uma razão [NADPH/NADP+] muito baixa. Maiores investigações levaram ao diagnóstico de uma enzima defeituosa na via das pentoses fosfato, especificamente da glicose-6-fosfato desidrogenase(G6PDH). Em relação a esta importante via secundária do catabolismo da glicose, responda e explique:
a- por que um defeito em uma enzima da via das pentoses pode ter causado a grave anemia no paciente?.
b- normalmente a glicose-6-fosfato é “canalizada ou direcionada” para a via glicolítica ou estocada como glicogênio, principalmente no fígado ou músculo esquelético. Entretanto, parte é desviada para o ciclo das pentoses, quando necessário. Explique esta regulação.
Solução:
a-(Indivíduos com um defeito genético resultante da deficiência da enzima Glicose-6-P-Desidrogenase desenvolvem uma severa anemia hemolítica, principalmente quando tratados com drogas oxidantes como os antimaláricos (primaquina e pamaquina), anestésicos, sulfonamidas, aspirina, ácido acetilsalicílico, nitrofuranos, fenacetina, cloranfenicol, análogos da vitamina K e algumas substâncias vegetais encontradas no feijão fava (vicia fava) ou no pólen desta. Estas substâncias oxidam o NADPH, grupos sulfidrílicos livres da Hb e de outras proteínas. A água oxigenada também é gerada por tais drogas:
	Hemácia + agente oxidante ( H2O2
	Aí a glutationa peroxidase requer para bloqueá-la o glutation reduzido. O resultado da deficiência da G6PD é uma produção reduzida do NADPH e que na presença de tais drogas torna-se impossível a manutenção da glutationa reduzida. A conseqüência é a destruição de células vermelhas e a instalação de uma severa anemia hemolítica aguda.
(A segunda reação enzimática que requer o NADPH é catalisada pela glutationa redutase, uma enzima importante que reduz o tripeptídeo glutation, de acordo com a reação abaixo:
	Y – Glu – Cys – Gly
		 
 S
 
		 S	+ NADPH + H	(	2 Y-Glu-Cys-Gly + NADP+
 
	Y – Glu – Cys – Gly					 SH
 (Glutation ox.)					(Glutation red.)
	O tripeptídeo glutation reduzido funciona dentro das hemácias como um tampão de grupos sulfidrilos dos resíduos de cisteína da Hb e outras proteínas, sendo também importante para bloquear a H2O2 e os peróxidos orgânicos. A enzima glutationa peroxidase (requer Selenio) emprega o glutation reduzido para bloquear a H2O2 que normalmente é formada dentro dos eritrócitos através de vários mecanismos. A reação catalisada pela enzima é:
	2 GSH + H2O2	(	GS-SG + 2H2O
 glut.red.			 Glut.ox.
	O glutation reduzido também poderá ser utilizado para bloquear os peróxidos orgânicos:
	2 GSH + R-O-OH	 (	 GSSG + H2O + ROH
	A água oxigenada pode danificar as hemácias por dois caminhos:
	1o – a oxidação do Fe++ a Fe+++ de acordo com a reação:
	Hb(Fe++) + H2O2	 (	 Hb (Fe+++) + H2O + H2O(
	2o – é o ataque de duplas ligações dos ácidos graxos poliinsaturados dos fosfolipídeos das membranas celulares. Os hidroperóxidos dos ácidos graxos resultantes podem reagir posteriormente e ocorrer clivagens de ligações C-C e resultar em rupturas da membrana.
	Portanto, a via das pentoses nas hemácias é extremamente importante para a produção do NADPH.
b- O direcionamento da glicose 6-P para a via das pentoses é controlado pela enzima reguladora G6PDH. A proporção NADPH/NADP+ regula a enzima: NADPH provoca inibição e NADP+ é um forte ativador. Portanto, quando a síntese de ácidos graxos estivar ativa no fígado, os níveis de NADP+ aumentam, parte da glicose 6-P passa a ser consumida pela vias das pentoses, sendo direcionado pela enzima G6PDH. 
02)-O controle da via das pentoses – Explique quando as duas fases da via das pentoses ocorrem completamente ou quando ocorre apenas uma delas. Em quais tecidos, isto é mais evidente? A via das pentoses é essencial para as hemácias e tecidos que sintetizam ativamente ácidos graxos e hormônios esteróides, como o fígado, tecido adiposo, glândulas mamárias e o córtex das adrenais. Por que? Explique e mostre o local de controle desta via metabólica.
Solução:
a- a via ocorre por completo nas hemácias ( elas consomem o NADPH e a ribose 5P deve ser canalizada para a via glicolítica pq estas células não se multiplicam) e nas células que estão consumindo o NADPH e não precisam da ribose 5 P para síntese de nucleotídeos. 
A outra parte da resposta poderá ser extraída da questão no 1.
03)- A síndrome de Wernicke-Korsakoff – Esta síndrome caracteriza-se pelo aparecimento de severa perda de memória, confusão mental e paralisia parcial. Os problemas são decorrentes de uma mutação que afeta o gene da transcetolase, o que resulta em uma enzima que liga fracamente a vitamina B1 ou o cofator tiamina pirofosfato (TPP) em cerca de dez vezes menos, quando comparada com uma enzima normal.
a- sugira possíveis explicações que possam ligar estes sintomas com a via das pentoses.
b- estes sintomas são mais comuns entre os alcoólicos do que na população em geral. Por que?
Solução:
a- Os sintomas, provavelmente estão ligados à baixa síntese de neurotransmissores, ocasionada pela diminuição da síntese de tetraidrobiopterina, um cofator utilizado por enzimas da via de conversão de triptofano ( 5-hidroxitriptofano e daí serotonina, como também fenilalanina ( tirosina ( L-Dopa e daí noradrenalina. Células do sistema nervoso utilizam a via das pentoses para gerar ribose-5-fosfato que é precursor direto do nucleotídeo Guanosina Trifosfato (GTP). O cofator tetraidrobiopterina é sintetizado a partir de GTP. A transcetolase que requer vitamina B1 é uma enzima da via das pentoses, necessária para sintetizar ribose-5-P a partir da via glicolítica. Portanto, uma mutação genética como esta, que resulta em fraca ligação da enzima à timina pirofosfato, comprometerá a síntese de ribose5-P nas células do sistema nervoso. Nestes casos, os pacientes deverão requerer uma suplementação dietética acentuada de vitamina B1 ou do cofator tetraidrobiopterina (existem restrições, quanto à estabilidade deste cofator).
b- Os alcoólicos geralmente possuem uma nutrição inadequada, como também absorção de algumas vitaminas, como B1, B6 e ácido fólico comprometido por níveis acentuados e crônicos de acetaldeído. Esta é uma situação que será exacerbada, caso o indivíduo apresentar mutação do gene desta enzima.
04)- Balanço global - Faça e mostre o balanço global da via das pentoses (caso possível).
Solução:
6 glicose 6-fosfato + 12 NADP+ ( 5 glicose-6-P + 6 CO2 + Pi + 12 NADPH + H+ ou
1 glicose 6-fosfato + 12 NADP+ ( 6 CO2 + Pi + 12 NADPH + H+
05)- Ciclo das pentoses em leucócitos – Que correlação existe entre via das pentoses e a ação bactericida de leucócitos, ou seja, a ocorrência via das pentoses nos polimorfonucleares é essencial na destruição de bactérias e fungos. O que é doença granulomatosa crônica? 
Solução:
Em células fagocitárias [PMNs ou neutrófilos (mais importantes contra infecções bacterianas agudas), e células do sistema fagocitário monunuclear (macrófagos, histiócitos e células de Kupffer), a via das pentoses gera agentes oxidantes que participam da morte de bactérias e de células anormais engolfadas por fagócitos. Fatores quimiotáticos (calicreína,endotoxinas bacterianas e leucotrienos) são mediadores dos fagócitos. A maior atividade citotóxica dos fagócitos é devido a produção de formas altamente reativas de oxigênio geradas a partir de NADPH e O2.
Mecanismo do processo:
PMNs e MPs ( fagocitose ( fagossomo + lisossomo ( fagolisossomo = digestão do material fagocitário.
Estímulos: interações entre receptores na membrana plasmática dos fagócitos e os estímulos que incluem complexos imunes, peptídeos quimiotáticos e bactérias opsonizadas. São essenciais para o processo a via fosfatidilinositol, AMPc, PG e mudanças na [Ca2+] citossólico. Daí ocorre ativação do COMPLEXO NADPH OXIDASE na membrana plasmática do fagócito. A reação produz ânion superóxido:
NADPH + 2O2 ( 2O2- + NADP+ + H+
Dentro do fagolisossomo a anion superóxido é um substrato para outros compostos citotóxicos.
 2O2- + 2H+ ( H2O2 + O2 uma reação espontânea.
A água oxigenada é um substrato para a enzima mieloperoxidase, enzima presente nos grânulos dos PMNs. A reação catalisada (+ importante) pela enzima é:
Cl- + H2O2 ( ClO- + H2O
O íon hipoclorito (ClO-) tem uma atividade antimicrobiana 50x maior que a água oxigenada. Ele oxida uma variedade de moléculas biológicas e inativa (1- antitripsina e outros inibidores de proteases.
( A H2O2 também na presença de metais, como o ferro, reage com ânio superóxido:
O2- + H2O2 ( 1O2 + OH- + OH● radical hidroxila que é altamente reativo e oxida moléculas biológicas.
O oxigênio singleto (1O2) tem uma configuração eletrônica excitada (alta energia) e decai espontaneamente para produzir O2 ou interage com e oxida algumas outras moléculas. Neste caso, parte da energia do estado singleto é emitida como luz (quimioluminescente).
	Pessoas com a doença granulomatosa crônica (CGD) sofrem de infecções bacterianas e fúngicas recurrentes. Esta é uma doença muito rara caracterizada por problemas no sistema NADPH oxidase ou na via das pentoses do fagócito. A questão é que não há produção do ânion superóxido necessário para disparar a sequência de eventos geradores dos radicais livres importante para destruir bactérias e fungos, principalmente. A terapia neste caso envolve a prevenção de infecções (isto é, através de antibióticos profiláticos) e tratamento das infecções e suas complicações. Atualmente utiliza-se o (-interferon (uma citocina que é glicoproteína).
Obs.: todas estas substâncias (O2-, H2O2, 1O2, ClO- e OH●), produzidas por fagócitos são bactericidas in vitro e in vivo, reagindo facilmente com muitas moléculas biológicas, principalmente DNA e lipídios. Todas são altamente reativas sendo potencialmente tóxicas para os próprios fagócitos e tecidos vizinhos. Proteção contra estes, é realizada por enzimas como catalase, peroxidase, superóxido dismutase e glutationa peroxidade. Importante também é a participação protetora de anti-oxidantes alimentares, como as vitaminas C e E, e os alimentos denominados funcionais compostos flavonóides (presentes na soja, açaí,etc) e os carotenóides ((, ( e ( carotenos, as xantofilas, bixina e o licopeno).
 
06)- Ácido D-glucurônico – acompanhe pelo mapa metabólico a via de síntese do ácido glucorônico e as funções precursoras deste derivado da glicose.
Solução:
Pelo mapa metabólico.
07)- Ácido ascórbico (vitamina C)– faça um resumo da via de síntese (utilize o mapa metabólico) e o possível mecanismo da ação anti-oxidante desta vitamina e reveja também, a função desta vitamina na síntese do colágeno.
Solução:
Pelo mapa metabólico. O mecanismo de ação proposto foi desenvolvido no quadro.
GD No 07– CICLO DE KREBS
01)- Um homem de 45 anos de idade é admitido no pronto atendimento em razão de complicações por alcoolismo crônico. Na avaliação, o paciente encontra-se gravemente desnutrido e os níveis sangüíneos de vitaminas B hidrossolúveis são muito baixos. O paciente apresenta também vários ácidos orgânicos na urina, particularmente piruvato e alfa-cetoglutarato. Porque, especificamente, a vitamina B1 deste paciente está tão baixa? Porque estes ácidos estão acima dos valores normais? A falta desta vitamina provocará que sintomas?
Solução:
Bebidas destiladas são consideradas isentas de calorias, porque fornecem grandes quantidades de energia, mas não possuem nutrientes essenciais como vitaminas, minerais, proteínas e seus aminoácidos essenciais, além de ácidos graxos essenciais. Dentre as vitaminas hidrossolúveis, os seres humanos demandam mais tiamina do qualquer das outras e sua deficiência se fará notar primeiro. Como a tiamina é necessária tanto para a piruvato desidrogenase quanto para a (-cetoglutarato desidrogenase, o metabolismo destes compostos será prejudicado, resultando em acúmulo que será excretado pelos rins.
Perda de apetite, constipação e náusea estão entre os sintomas mais precoces de deficiência de tiamina. Depressão mental, neuropatia periférica, irritabilidade e fadiga são outros sintomas precoces. Esses sintomas de deficiência de tiamina são mais freqüentemente observados em idosos e em grupos de baixa renda, com dietas restritas. Sintomas de deficiência moderadamente severa de tiamina incluem confusão mental, ataxia (passo inseguro ao caminhar e incapacidade geral de exercer controle fino das funções motoras) e oftalmoplegia (perda da coordenação dos olhos). Esse conjunto de sintomas é geralmente chamado síndrome de Wernicke-Korsakoff e é observado comumente em alcoólatras crônicos. Deficiência severa de tiamina é conhecida como beribéri. Beribéri seco caracteriza-se primariamente por sintomas neuromusculares avançados, incluindo atrofia e fraqueza muscular. Quando esses sintomas são acoplados de edema, a doença é referida como beribéri úmido. Ambas as formas de beribéri podem estar associadas a um tipo incomum de insuficiência cardíaca, caracterizada por alto débito cardíaco. 
02)- A deficiência da vitamina B1 (tiamina), ocorre particularmente em indivíduos provenientes de áreas mais pobres, onde a alimentação é a base de arroz polido, melado, macarrão, mandioca, etc. Esses indivíduos desenvolvem o beribébi e apresentam níveis elevados de três substâncias na corrente sangüínea, especialmente após uma alimentação rica em carboidratos.
quais são estas substâncias e por que se elevam no beribéri?
explique por que esta deficiência alimentar causa o beribéri que é uma doença caracterizada problemas cardíacos e uma disfunção generalizada do sistema neuro-motor associada a confusão mental (dicas: a glicose é o principal combustível metabólico do cérebro e os ácidos graxos do coração).
A deficiência da niacina ou ácido nicotínico (não confundir com nicotina que é um alcalóide tóxico do tabaco de estrutura semelhante) pode causar problemas semelhantes e ainda outros. Por quê?
Solução:
a- são o piruvato, o (-cetoglutarato e o lactato. A tiamina PP é cofator dos complexos enzimáticos piruvato desidrogenase e (-cetoglutarato desidrogenase. Se a vitamina não é ingerida, a síntese do cofator é prejudicada e o complexos não conseguem converte os substratos nos produtos. Daí, acumula o piruvato e o (-cetoglutarato. O acúmulo do lactato é devido ao acúmulo do piruvato. O equilíbrio da reação da enzima piruvato desidrogenase é deslocado no sentido do lactato, provocando o seu acúmulo.
b- os sintomas aparecem em decorrência do comprometimento da geração de energia no coração e no cérebro, órgãos que dependem do ciclo de krebs e da via glicolítica, respectivamente para gerar a energia necessária. O cofator é essencial para o CPDH (passagem obrigatória pela quebra da glicose no cérebro) e (-cetoglutarato desidrogenase do ciclo de Krebs, tanto do cérebro, quanto do coração). 
c- a niacina é necessária para a síntese do NAD+, um cofator necessário também para estes mesmos complexos. O NAD+ participa como cofator aceptor de elétrons de muitas outras enzimas em várias vias metabólicas, principalmente de oxidação de ácidos graxos, de aminoácidos e duas outras reações do ciclode Krebs. Portanto, a deficiênciade niacina causa sintomas mais sistêmicos culminando na pelagra (caracterizada por demência, dermatite, diarréia e até morte em casos de deficiência mais grave).
03)- Várias doenças do metabolismo do piruvato foram detectadas em crianças. Algumas envolvem deficiências nas subunidades do complexo multienzimático da PDH. Freqüentemente estas crianças apresentam acidose láctica crônica, desenvolvem defeitos neurológicos severos e, na maioria das situações, esse tipo de defeito enzimático resulta em morte. Em certos casos, os pacientes respondem a tratamento dietético no qual uma dieta cetogênica é administrada e os carboidratos são minimizados. Explique como poderá ser feito o diagnóstico deste defeito, os sintomas e a dieta opcional.
Solução:
O diagnóstico da deficiência de piruvato desidrogenase é geralmente feito pelo ensaio do complexo enzimático e/ou suas subunidades enzimáticas em cultura de fibroblastos de pele retirados do paciente. Em certos casos, os pacientes respondem a tratamento dietético no qual uma dieta cetogênica é administrada e carboidratos são minimizados. A dieta cetogênica, constituída de acetoacetoto e (-hidroxibutirato, tem como objetivo, alcançar células nervosas, e gerar unidades de acetil-CoA no interior das mitocôndrias e com isto alimentar o ciclo de Krebs, contornando a reação antecedente de piruvato a acetil-CoA que está bloqueada. Isto capacita as células a produzirem energia e evitar os problemas. Pacientes podem estar em choque devido à acidose láctica, porque o decréscimo na distribuição de O2 para os tecidos inibe a piruvato desidrogenase e aumenta o metabolismo anaeróbico. Pacientes com esta condição têm sido tratados com dicloroacetato, um inibidor da subunidade quinase da piruvato desidrogenase. Inibição da quinase, que causa inibição da enzima, ativará, portanto, o complexo enzimático.
04)- Um menino nasceu sem complicações e foi considerado normal até 13 meses de idade, quando começou a ter dificuldades de ficar de pé. Aos 20 meses foi internado, quando exibia ataxia e retardo psicomotor. Ele não andava, nem ficava de pé e falava muito pouco. Nenhum sinal neurológico fora observado. A análise de sua urina revelou níveis elevados de alanina, piruvato e lactato. O tratamento foi instituído à base de Tiamina (600 m, 3 vezes ao dia, com sucesso). 
explique o aparecimento dos sintomas desta criança e o tratamento.
Qual subunidade do complexo é a mais provável de estar defeituosa? Explique. 
Solução:
possivelmente trata-se de uma síndrome denominada de Ataxia de Friedreich`s. A Baixa atividade dos complexos piruvato e (-cetoglutarato desidrogenases tem sido encontrada em fibroblastos de pacientes com a Ataxia de Friedreich`s. Ela é uma desordem neurológica hereditária caracterizada por uma degeneração espinocerebelar (provocada pela geração de energia comprometida ou baixa). Não está claro se a atividade reduzida do CPDH está diretamente ou indiretamente envolvida na patogênese desta doença. 
Muito provavelmente o defeito genético destes pacientes está associado na subunidade Diidrolipoil desidrogenase (E3) em ambos os complexos. Isto porque ela é idêntica nos dois complexos.
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05)- Equilíbrio do ciclo do ácido cítrico – o ciclo do ácido cítrico tem oito enzimas: citrato sintase, aconitase, isocitrato desidrogenase, (-cetoglutarato desidrogenase, succinil-CoA sintetase, succinato desidrogenase, fumarase e malato desidrogenase.
escreva uma equação balanceada para a reação catalisada por cada uma dessas enzimas.
nomei os co-fatores requeridos em cada uma dessas reações enzimáticas.
para cada enzima, determine qual dos seguintes termos descreve o tipo de reação catalisada: condensação (formação de uma ligação carbono-carbono); desidratação (perda de água); hidratação (adição de água); descarboxilação (perda de CO2); oxidação-redução; fosforilação ao nível do substrato; isomerização.
escreva uma equação líquida final balanceada do catabolismo do acetil-CoA até CO2.
Solução:
a- 1- Citrato sintase: Acetil-CoA + Oxaloaceto + H2O ( citrato + CoA-SH + H+
2-Aconitase: citrato ( isocitrato
3- Isocitrato desidrogenase: isocitrato + NAD+ ( (-cetoglutarato + CO2 + NADH
4- (-cetoglutarato desidrogenase: (-cetoglutarato + NAD+ + CoA ( succinil-CoA + CO2 + NADH 
5- Succinil-CoA Sintetase: succinil-CoA + Pi + GDP ( succinato + GTP + Coa-SH
6- Succinato Desidrogenase: succinato + FAD ( fumarato + FADH2
7- Fumarase: fumarato + H2O ( malato
8- Malato desidrogenase: malato + NAD+ ( oxaloacetato + NADH + H+
b, c- etapa 1 – CoA, condensação; etapa 2 – isomerização; etapa 3- NAD+, oxidação, descarboxilaçao; etapa 4- NAD+, CoA, tiamina pirofosfato, oxidação, descarboxilaçao; etapa 5- CoA, fosforilaçao; etapa 6- FAD, oxidação-redução ; etapa 7- hidratação; etapa 8- NAD+, oxi-redução.
d- Acetil-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O ( 2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 2H+ + CoA-SH.
06)- Modo de ação do rodenticida fluoracetato – o fluoracetato, preparado comercial para o controle de roedores, é também produzido naturalmente por uma planta da África do Sul. Depois de entrar em uma célula, o fluoracetato é convertido em fluoracetil-CoA em uma reação catalisada pela enzima acetato tioquinase: 
 F-CH2COO- + CoA-SH + ATP ( F-CH2COS-CoA + AMP + PPi
O efeito tóxico do fluoracetato foi estudado em um experimento metabólico realizado em coração isolado intacto de rato. Depois que o coração foi perfundido com uma solução 0,22mM de fluoracetato, a velocidade de captação da glicose foi medida e mostrou que, enquanto a glicólise havia diminuído, as concentrações de glicose-6-fosfato e de frutose-6-fosfato haviam aumentado. Um exame dos intermediários do ciclo do ácido cítrico indicou que suas concentrações estavam abaixo do normal, com exceção do citrato, que tinha uma concentração 10 vezes maior que a normal.
onde ocorreu o bloqueio do ciclo do ácido cítrico? O que causou o acúmulo de citrato e a depleção dos outros intermediários do ciclo?
o fluoracetil-CoA é enzimáticamente transformado no ciclo do ácido cítrico. Qual é a estrutura do produto metabólico final de fluoracetato? Por que ele bloqueia o ciclo do ácido cítrico? Como essa inibição pode ser superada?
por que a captação de glicose e a glicólise diminuem no coração perfundido com fluoracetato? Por que se acumulam as hexoses monofosfato?
por que o envenenamento com o fluoracetato é mortal?
Solução:
a- inibição da aconitase.
b- fluorcitrato, compete com citrato; com um grande excesso de citrato.
c- o citrato e o fluorcitrato são inibidores da enzima fosfofrutocinase I.
d- os processos catabólicos para a produção de ATP são todos inibidos.
07)- Regulação da citrato sintase – na presença de quantidades saturantes de oxaloacetato, a atividade da citrato sintase do tecido cardíaco do porco mostra uma dependência sigmóide em função da concentração de acetil-CoA. Quando o succinil-CoA é adicionado, a curva desloca-se para a direita e torna-se ainda mais sigmóide.
Com base nessas observações, explique como o succinil-CoA regula a atividade da citrato sintase (indicação: reveja enzimas alostéricas e regulação). Por que o succinil-CoA é um sinalizador adequado para a regulação do ciclo do ácido cítrico? Como a regulação da citrato sintase controla a velocidade da respiração celular no tecido cardíaco do porco?
Solução:
O succinil-CoA é um intermediário do ciclo do ácido cítrico. O seu acúmulo sinaliza que o fluxo de acetil-CoA através do ciclo deve reduzir, ou que a entrada do acetil-CoA no ciclo deve diminuir. A citrato sintase através da regulação da via oxidativa primária da célula, regula o suprimento de NADH e desta forma o fluxo de elétrons de NADH até o Oxigênio. 
08)- Relação entre respiração e o ciclo do ácido cítrico – embora o oxigênio não participe diretamente do ciclo do ácido cítrico, este último opera apenas quando o O2 está presente. Por quê?
Solução:
O oxigênio é o último aceptor de elétrons da cadeia respiratória,essencial para reciclar as coenzimas reduzidas NADH e FADH2. Na ausência do oxigênio, os transportadores de elétrons não se reoxidam.
09)- Explique o significado dos seguintes pontos de regulação do ciclo de Krebs:
a inibição do complexo piruvato desidrogenase pelo ATP.
o estímulo da isocitrato desidrogenase pelo ADP.
a inibição da citrato sintase pelo NADH.
a inibição do complexo piruvato desidrogenase pelos ácidos graxos.
Solução:
a- sinal energético intracelular amplamente satisfeito.
b- sinal energético intracelular baixo, ou seja, a célula precisa gerar energia.
c- o NADH sinaliza que o estado energético intracelular está amplamente satisfeito e, que o ciclo de Krebs deve reduzir a oxidação do acetil-CoA.
d- os ácidos graxos sinalizam que está presente um combustível alternativo. O complexo PDH deve funcionar mais lentamente e poupar piruvato, muito provavelmente para que este seja desviado para a produção de glicose. Uma regulação típica que ocorre no hepatócito, atrelada à neoglicogênese. Para que o aluno entenda esta regulação é necessário ter visto controle da glicemia, oxidação de ácidos graxos e o catabolismo de aminoácidos. 
10)- O ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs), pode ser definido como uma via final comum ou central de oxidação do acetato na forma de acetil-CoA, proveniente do catabolismo da glicose, de ácidos graxos e aminoácidos, em CO2 e H2O. Dentro deste contexto, responda:
a- o ciclo de Krebs é considerado um ciclo catalítico. Por que?
b- calcule e mostre o número de ATPs resultantes da oxidação completa do acetil-CoA até CO2 e H2O.
Solução:
a- porque o oxaloacetato é regenerado na última parte do ciclo. Enzimas ou complexos enzimáticos são catalisadores biológicos. Relembre que um catalisador facilita uma reação química sem ele próprio ser permanentemente alterado. O oxaloacetato pode ser considerado um catalisador porque se liga a uma acetila, leva à descarboxilação oxidativa de dois átomos de carbono e é regenerado no final de um ciclo. Em essência, o oxaloacetato (e qualquer intermediário do ciclo) atua como um catalisador. 
b- 3NADH = 7,5 ATPs; FADH2 = 1,5 ATP; 1GTP = 1ATP; Portanto = 10 ATPs.
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É necessário ver cadeia respiratória para fazer e entender este balanço. Cada NADH irá produzir 2,5 ATPs e cada FADH2 produzirá 1,5 ATP.
A reação global é:
1Acetil-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi(CoA-SH + 3NADH + 3H+ + FADH2 + 2H2O 
01)- Um bebê de um mês é levado ao pediatra por causa de hipotonia, vômito, espasticidade e ataxia. O bebê apresenta, como dado mais marcante, níveis plasmáticos muito elevados de ácidos pirúvico e láctico. Como você explica estes níveis elevados de ácido pirúvico e láctico e qual é a relação com os sintomas apresentados?
Solução:
Existe um erro metabólico no sistema nervoso central. Os níveis elevados de piruvato e lactato indicam que o piruvato não está sendo metabolizado como um energético. Defeitos poderiam estar em qualquer das enzimas que levam ao ciclo de Krebs, ou no próprio ciclo do TCA, ou no sistema de transporte de elétrons ou na síntese de ATP. Estes distúrbios enquadram-se na categoria da síndrome de Leigh. 
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GD No 08 – CADEIA RESPIRATÓRIA E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
01)- Acidose láctica – pacientes em choque, freqüentemente sofrem de acidose láctica devido à deficiência de O2. Por que a falta de O2 leva a um acúmulo de ácido láctico? Um tratamento para o choque é administrar dicloroacetato, que inibe a cinase associada ao complexo da piruvato desidrogenase. Qual a razão bioquímica para esse tratamento?
Solução:
(A deficiência de oxigênio refletirá nas cadeias respiratórias e as coenzimas reduzidas do NADH não poderão ser reoxidadas. Com isto, a reação piruvato-lactato será deslocada para a direita e ocorrerá acúmulo de lactado o que resultará em acidose láctica. O dicloroacetato foi explicado na questão acima.
(O problema caracteriza-se por níveis sangüíneos elevados de lactato, geralmente superiores a 5 mM, juntamente com uma queda no pH do sangue e nas concentrações de bicarbonato. Acidose láctica é a forma mais comumente encontrada de acidose metabólica e pode ser conseqüência da superprodução de lactato, da subutilização de lactato ou ambos. A produção de lactato é, normalmente balanceada pela utilização de lactato e, como resultado, normalmente lactato não está presente no sangue em concentrações superiores a 1,2 mM. Todos os tecidos do corpo têm a capacidade de produzir lactato por glicólise anaeróbica, mas a maioria do tecidos não produz grandes quantidades porque muito mais ATP pode ser obtido pela oxidação completa do piruvato produzido pela glicólise. Entretanto, todos os tecidos respondem com uma geração aumentada de lactato, quando a oxigenação é inadequada. Uma queda no ATP, resultante de fosforilação oxidativa diminuída, permite que a atividade da 6-fosfofruto-1-quinase aumente. Esses tecidos dependem da glicólise anaeróbica para a produção de ATP em tais condições e isso resulta em produção de ácido láctico. Um bom exemplo é o exercício muscular, que pode depletar o tecido de oxigênio e causar uma superprodução de ácido láctico. Hipóxia ocorre nos tecidos, contudo, em todas as formas de choque, durante convulsões e em doenças envolvendo deficiência circulatória e pulmonar. Também está bem documentado que fenformina, uma droga que era usada para o tratamento da hiperglicemia no diabetes, independente de insulina, induz acidose láctica em certos pacientes. 
Bicarbonato é, geralmente, administrado numa tentativa de controlar a acidose associada ao acúmulo de ácido láctico. A chave para o tratamento de sucesso, entretanto, é encontrar e eliminar a causa da superprodução e/ou da subutilização de ácido láctico e, muito freqüentemente, envolve a restauração da circulação de sangue oxigenado. Diversas, outras situações também podem provocar acidose láctica como na hipertermia maligna, etc.
02)- A cadeia respiratória é constituída por quatro complexos receptores e transportadores de elétrons, ubiquinona, citocromo c e a enzima ATP sintase. Em relação à cadeia respiratória, responda e explique:
a- porque células de coração e cérebro têm muito mais mitocôndrias, como também, suas mitocondrias têm mais invaginações ou cristas na membrana interna do que células de outros tecidos?
b- a velocidade de transporte de elétrons através da cadeia respiratória é dependente de alguns fatores: b.1- que fatores são estes? Explique.
b.2- caso adicionarmos cianeto de potássio a uma suspensão de células aeróbicas, o transporte de elétrons, a síntese de ATP e a oxidação do acetil-CoA são interrompidos. Porque?
Solução:
a- estes tecidos têm gasto energético elevado. Quanto mais mitocôndrias e mais invaginações (aumenta a área de superfície), mais a produção de energia na forma de ATP.
b- os fatores são: Pi, ADP, os elétrons na forma de NADH e FADH2 e oxigênio. A regulação dependerá das necessidades celulares.
c- o cianeto de potássio irá ligar ao citocromo oxidase do complexo IV (na forma Fe3+) firmemente inibindo o transporte de elétrons. Daí, a geração de energia será bloqueada, porque os sistemas são acoplados. Os elétrons ficarão nas coenzimas como NADH e FADH2, porque o cianeto ligou e inibiu o comoplexo IV, o ciclo de irá ser paralizado, como também a glicólise, oxidação de ácidos graxos e de aminoácidos. É morte celular na certa. 
03)- Venenos potentes – Um rapaz de 25 anos de idade, que trabalha na divisão de preservação de madeira em uma madeireira, faz uma consulta médica com queixas de febre não intermitente, fraqueza, problemas gastrintestinais e cloracne (um tipo de acne causado por exposição aos hidrocarbonetos). Este paciente está sofrendo de exposição ocupacional ao pentaclorofenol que age como um desacoplador do sistema de transporte de elétrons das mitocôndrias. O pentaclorofenol tem sido utilizado como um conservante de madeira e como inseticida. Os trabalhadores expostos a este agente, bem como as pessoas que vivem emcasas de madeira preservadas com esta substancia podem sofrer da exposição, pois este agente tem uma pressão de vapor significante. Explique a razão da febre e a elevação da respiração tecidual, ou aumento do consumo de oxigênio causadas pela exposição a esta substancia.
Solução: O pentaclorofenol age como um desacoplador do sistema de transporte de elétrons das mitocôndrias e estimula a respiração e o metabolismo energético por dissipar o gradiente de prótons através da membrana interna das mitocôndrias gerando quantidades maiores de calor, produzindo a febre. Como ocorre a queda na relação P/O ou síntese de ATP, os níveis de ADP e NAD+ se elevam, o que estimula o ciclo de Krebs. Maior quantidade de elétrons devem ser direcionados para a cadeia respiratória na tentativa de repor os níveis de ATP, através de NADH e com isto maior será o consumo de oxigênio.
04)- Desacopladores da fosforilação oxidativa – na mitocôndria normal a velocidade de transferência de elétrons é fortemente acoplada à demanda de ATP. Quando a velocidade de utilização do ATP for relativamente baixa, a velocidade de transferência de elétrons é baixa. Quando a demanda de ATP aumenta, a velocidade de transferência de elétrons também aumenta. Nessas condições de forte acoplamento, o número de moléculas de ATP produzidas por átomo de oxigênio consumido, quando o NADH é o doador de elétrons – o quociente P/O – é cerca de 2,5.
preveja os efeitos de uma concentração relativamente baixa e outra relativamente alta de um agente desacoplador na velocidade da transferência de elétrons e no quociente P/O.
a ingestão dos desacopladores provoca profunda sudorese e um aumento na temperatura corporal. Explique esse fenômeno em termos moleculares. O que acontece com o quociente P/O na presença dos desacopladores?
o desacoplador 2,4-dinitrofenol certa vez foi prescrito como droga redutora do peso corporal. Em princípio, como essa droga poderia funcionar na ajuda da redução do peso corporal? Tais agentes desacopladores não são mais prescritos devido a algumas mortes ocorridas após o seu uso. Como a ingestão de desacopladores pode levar à morte?
Solução:
a- na presença de um desacoplador, o nível da atividade de transporte de elétrons necessário para alcançar as demandas de ATP aumenta, e conseqüentemente a razão P/O diminui.
b- O 2,4-DNP age como um desacoplador do sistema de transporte de elétrons das mitocôndrias e estimula a respiração. Isto provoca elevação do transporte de elétrons, maior dissipação de calor elevação da temperatura corporal que resulta em febre.
c- o mecanismo é idêntico ao do pentaclorofenol. Ocorre estímulo do ciclo de Krebs, que deverá ser alimentado por Acetil-CoAs. Estes deverão ser provenientes dos combustíveis metabólicos, principalmente ácidos graxos que devem ser mobilizados a partir dos estoques de triacilgliceróis ou triglicerideos do tecido adiposo. Por isto, a pessoa perde peso, ou emagrece.
Este desacoplador foi utilizado na década de 20 e 30 (Bioquímica Médica 2ª edição-Bhagavan 2003), como um medicamento capaz de provocar emagrecimento. Acontece, que relatos da literatura, mostraram que algumas pessoas morreram. Isto poderia ser devido a excessos do medicamento, ou pessoas mais sensíveis a ele. Acontece que se a relação P/O (incorporação de oxigênio por fosfato consumido, ou síntese de ATP) cair muito, as células do organismo poderão entrar em deficiência grave de ATPs e isto contribuirá para danos graves, semelhante a um choque por falta de oxigênio. A diferença básica é que o DNP irá estimular o consumo de O2, de combustíveis metabólicos, provocará elevação da temperatura corporal e sudorese, e baixa síntese de ATP pelas células do organismo, e de maneira sistêmica. Caso a ingestão for elevada, o organismo pode não ter saída.
05)- O efeito Pasteur – quando O2 é adicionado a uma suspensão aeróbica de células que consomem glicose em uma alta taxa, a velocidade de consumo da glicose declina dramaticamente à medida que o O2 é consumido e o acúmulo de lactato cessa. Esse efeito, inicialmente observado por Louis Pasteur em 1860, é característico da maioria das células capazes de utilizar tanto o catabolismo aeróbico como o anaeróbico da glicose.
por que o acúmulo de lactato cessa após a adição de O2?
por que a presença de O2 diminui a velocidade do consumo de glicose?
como o início do consumo do O2 diminui a velocidade do consumo da glicose? Explique em termos de enzimas específicas.
Solução:
a- o lactato estava acumulando devido a necessidade de reciclar o NAD+. Com a adição de oxigênio, o NADH será reciclado pela cadeia respiratória e, assim, a produção de lactato cessa.
b- a geração de energia através da cadeia respiratória (implica na presença de oxigênio) é muito maior que pela fermentação láctica. Não há necessidade de consumir tanta glicose, como na fermentação láctica.
c- com o consumo de oxigênio, aumenta a produção de ATP que passa a inibir a fosfofrutocinase 1. É a regulação alostérica desta enzima.
06)- Qual é o rendimento de ATP quando cada um dos seguintes substratos é completamente oxidado a CO2 por um homogenato celular de mamíferos? Suponha que a glicólise, o CK e a fosforilação oxidativa estejam completamente ativos.
 a- piruvato b- lactato c- galactose 
Solução: 
Uma questão para treinamento de balanço energético.
a- 12,5 ATPs
b- 15 ATPs
c- 30 ATPs.
07)- Uma biópsia de músculo de um paciente com uma doença rara, a doença de Luft, mostrou mitocôndrias anormalmente grandes, que continham cristas dobradas quando examinadas ao microscópio eletrônico. A atividade ATPásica basal das mitocôndrias foi sete vezes maior que o normal. Por meio desses e de outros dados, conclui-se que a oxidação e a fosforilação estavam parcialmente desacopladas. Como explicar os problemas bioquímicos desta rara doença?
Solução:
Quando a fosforilação está parcialmente desacoplada do fluxo de elétrons, espera-se um decréscimo no gradiente de prótons através da membrana mitocondrial interna e, assim, prejuízo na síntese de ATP. Em uma tentativa de compensar essa deficiência na captura de energia, o metabolismo e o fluxo de elétrons até o oxigênio são aumentados. Esse hipermetabolismo será acompanhado por aumento na temperatura corporal, pois a energia dos combustíveis é em grande parte desperdiçada,aparecendo como calor.
08)- A hipertermia maligna é uma anomalia genética em que a exposição a certos agentes, especialmente anestésicos inalantes como éter, halotano e metoxiflurano, resultam em um aumento dramático da temperatura do corpo, hipercalemia e rigidez muscular. A produção de ATP decresce, o ciclo de Krebs é estimulado e ocorre produção excessiva de CO2. A morte é rápida se o problema não for resolvido a tempo, e poderá ocorrer logo que a pessoa for anestesiada. O defeito causa uma liberação inapropriada de Ca++ do retículo sarcoplasmático.
a- que mecanismo metabólico está sendo estimulado, o qual é responsável por estes sintomas?
b- muitos processos produtores de calor são estimulados num padrão não controlado da liberação de Ca++, incluindo glicólise e glicogenólise. Isto resulta em acidose. Por que?
Solução:
a- o mecanismo que está sendo estimulado é o desacoplamento da fosforilação oxidativa e transporte de elétrons mitocondrial. Esta doença genética afeta 1 a cada 15.000 crianças e 1 a cada 50.000 – 100.000 adultos. Morte pode advir na primeira vez que uma pessoa suscetível seja anestesiada. O início ocorre minutos após a exposição à droga, e a hipertermia deve ser reconhecida imediatamente. Envolver o paciente em gelo é eficiente e deve ser acompanhado para combater a acidose. A droga dantrolene (um relaxante muscular esquelético que atua inibindo a liberação de Ca2+ do retículo sarcoplasmático para o citossol) também é eficaz. Se o desacoplamento ocorre, significa que a relação P/O (ou incorporação de fosfato em ADP por oxigênio consumido que é a síntese de ATP) cai; daí a produção de ATP decresce e a maiorparte da energia do transporte de elétrons será liberada como calor – por isto ocorre aumento dramático da temperatura corporal. A relação NADH/NAD+ cai em conseqüência e isto estimula o ciclo de ácido cítrico, gerando uma produção excessiva de CO2. A produção excessiva de CO2 afeta a relação HCO3( /H2CO3 o que irá causar a acidose respiratória (lembre-se da equação de Henderson-Hasselbalch).
b- O músculo é o local de lesão primária na hipertermia maligna. Em resposta ao halotano, os músculos esqueléticos ficam rígidos, geram calor e ácido láctico. O retículo sarcoplasmático de tais pacientes apresenta um defeito genético no receptor rianodina (em suínos foi verificada uma substituição de uma cisteína por uma arginina – a mutação afeta a função do canal, fazendo com que este se abra mais facilmente e assim permaneça por tempo mais prolongado; o resultado final consiste na liberação massiva de Ca2+ para o citossol, causando, em última instância, contração muscular mantida), um canal de liberação de Ca++, que desempenha uma função importante no acoplamento excitação-contração do músculo. Devido a um defeito nessa proteína, o anestésico desencadeia liberação inadequada de Ca2+ do retículo sarcoplasmático. Isso resulta em estímulo descontrolado de vários processos que geram calor, incluindo miosina ATPase, glicogenólise, glicólise e captação e liberação cíclicas de Ca2+ por mitocôndrias e retículo sarcoplasmático. As células musculares ficam irreversivelmente danificadas, como conseqüência de produção excessiva de calor, acidose láctica e perda de ATP. Esta acidose láctica aparece em conseqüência do estímulo da glicogenólise e glicólise acentuadas.(ver mais em Harper pg 723).
09)- A estratégia de sobrevivência dos animais, consiste basicamente em retirar a energia química inerente dos nutrientes e convertê-la em um composto rico em energia denominado ATP.
mostre em linhas gerais, o mecanismo básico que explica esta estratégia.
a entrada de oxigênio neste processo, resultou em um grande avanço evolutivo. Por quê?.
Solução:
a- a estratégia básica é oxidar os nutrientes combustíveis metabólicos (carboidratos, ácidos graxos, corpos cetônicos e aminoácidos), ou seja, retirar elétrons destas moléculas, passar para as coenzimas aceptoras NAD+ e FAD, tornando-as reduzidas nas formas NADH e FADH2 e direcioná-las para os transportadores de elétrons. 
b- o oxigênio permitiu um saldo energético bem maior, quando comparado com a fermentação. Isto significou um menor gasto de combustíveis energéticos, evitando desperdícios. 
10)- A regulação da glicólise, do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória ocorre de maneira acoplada, sendo controlada por moduladores alostéricos (ATP, ADP, NAD+ e NADH) e hormônios como insulina e glucagon (fígado). Explique o que significa este comando acoplado (em termos dos moduladores) destas vias metabólicas, ou seja, a velocidade desta vias aumenta ou diminui de maneira acoplada.
Solução:
Os mesmos moduladores atuam sincronizados nas mesmas vias metabólicas. Quando a célula precisa gerar mais energia, ADP e NAD+ sinalizam que o estado energético intracelular está baixo, ou seja, precisa consumir combustível. Começa, por exemplo, na glicose ( via glicolítica ( ciclo do ácido cítrico ( cadeia respiratória. Quando os níveis intracelulares estão satisfeitos, ATP e NADH estão altos; daí os mecanismo atuam acoplados. 
GD No 09 - NEOGLICOGÊNESE
01)- Papel da fosforilação oxidativa na gliconeogênese – é possível obter uma síntese líquida de glicose a partir do piruvato se o ciclo do ácido cítrico e/ou a fosforilação oxidativa estiverem totalmente inibidos? Explique.
Solução:
Não é possível. A neoglicogênese requer gasto energético para ocorrer. Se o ciclo do ácido cítrico ou cadeia respiratória estiverem inibidos, ou mesmo um ou outro, a geração de energia ficará comprometida e o abastecimento energético da neoglicogênese também. Assim esta via de biossíntese pode não ocorrer. 
02)- Regulação da frutose-1,6-bifosfatase e da fosfofrutoquinase I – quais são os efeitos de concentrações crescentes de ATP e AMP nas atividades catalíticas da frutose-1,6-bifosfatase e da fosfofrutoquinase I? Quais são as conseqüências destes efeitos do ATP e AMP no fluxo relativo dos metabólitos através da gliconeogênese e da glicólise?
Solução:
O ATP é um inibidor alostérico da FFQ-1 e ativador da frutose-1,6-bisfosfatase e o AMP atua de maneira oposta. Portanto, o estado energético intracelular comanda estas vias metabólicas, ou seja, quando os níveis energéticos estão elevados, a glicólise ocorrerá de maneira lenta e a neoglicogênese o contrário. 
03)- Substratos glicogênicos – um procedimento comum para a determinação da efetividade de compostos como precursores neoglicogênicos é colocar o animal em jejum até que os estoques de glicogênio do fígado sejam depletados e então administrar o substrato em questão. Um substrato que leva a um aumento líquido no glicogênio hepático é chamado de glicogênico, pois ele deve primeiro ser convertido em glicose-6-fosfato. Mostre, por meio de reações enzimáticas conhecidas, quais das seguintes substâncias são glicogênicas.
a- (OOC-CH2-CH2-COO( Succinato
b- OH-CH2-CHOH-CH2OH Glicerol
c- CH3-CO-SCoA Acetil-CoA
d- CH3-CO-COO( Piruvato
e- H3N+CHCH3COOH Alanina
f- CH3CH2COO( Propionato
Solução:
a- succinato ( malato ( fumarato ( oxaloacetato ( PEP ( ( glicose.
b- glicerol ( glicerol 3P ( DHP ( frutose 1,6-Bisfosfato ( glicose.
c- acetil-CoA não é precursor.
d- piruvato ( oxaloacetato ( PEP ( ((( glicose.
e- alanina ( piruvato ((((((((( glicose.
f- propionato ( propionil-CoA ( succinil-CoA ( succinato ((( glicose.
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04)- Um defeito congênito da enzima frutose-1,6-bifosfatase hepática resulta em hipoglicemia elevada, principalmente quando os espaços entre as refeições é maior (durante o sono, jejum curto, jejum elevado).
explique esta questão.
esta deficiência provoca acidemia láctica. Por quê?
Solução:
a- Lactato é convertido em glicose no fígado pela gliconeogênese. Um defeito na FBPase-1 impede esta conversão nos hepatócitos, provocando um acúmulo de lactato no sangue. A glicemia é mantida às custas do glicogênio estocado no fígado e pela gliconeogênese. À medida que o glicogênio hepático for depletado, a glicemia passa a depender exclusivamente da gliconeogênese, e caso ocorra um bloqueio na via, como esta deficiência genética, a hipoglicemia será marcante.
05)- O etanol ingerido afeta a concentração de glicose no sangue – o consumo de bebidas alcoólicas destiladas, especialmente após períodos de atividade muscular intensa ou após um longo período sem ingerir alimentos, resulta em baixa concentração de glicose no sangue, uma situação chamada de hipoglicemia. O primeiro passo do metabolismo do álcool no fígado é a oxidação dele até acetaldeído, uma reação catalisada pela álcool desidrogenase: 
CH3CH2OH + NAD+ ( CH3CHO + NADH + H+
a- Explique como esta reação inibe a transformação do lactato em piruvato, como também de malato a oxaloacetato e porque isso leva à hipoglicemia? 
b- Quando a ingestão de bebidas destiladas torna-se mais perigosa para uma pessoa?
Solução:
Bebidas destiladas são consideradas pobres do ponto de vista nutricional, uma vez que fornecem grandes quantidades de energia, mas não possuem nutrientes essenciais como vitaminas, minerais, proteínas e seus aminoácidos essenciais, além de ácidos graxos essenciais. Dentre as vitaminas hidrossolúveis, os seres humanos demandam mais tiamina do que qualquer das outras e sua deficiência se fará notar primeiro. Como a tiamina é necessária tanto para a piruvato desidrogenase, quanto para a (-cetoglutarato desidrogenase, o metabolismo destes compostos será prejudicado, resultando em acúmulo que será excretado pelos rins.
A oxidação de etanol no fígado altera a razão NAD+/NADH: o fígado é primariamente responsável pelasduas primeiras etapas do catabolismo do etanol – etanol (CH3CH2OH) + NAD+ ( acetaldeído (CH3CHO) + NADH + H+
acetaldeído (CH3CHO) + NAD+ + H+ (acetato (CH3COO() + NADH + H+
A primeira etapa catalisada por álcool desidrogenases no citosol, gera NADH; a segunda etapa, catalisada pela aldeído desidrogenase (reação bem mais lenta), também gera NADH, mas ocorre principalmente na matriz mitocondrial . O fígado utiliza o NADH gerado por essas reações pela única via que tem disponível – a cadeia mitocondrial de transporte de elétrons. Ingestão mesmo de quantidades moderadas de etanol gera NADH em excesso. Muitas enzimas, por exemplo, várias envolvidas na giconeogênese e na oxidação de ácidos graxos, são sensíveis à inibição por produto, por NADH. Assim, durante o metabolismo do álcool, essas vias estão inibidas, e hipoglicemia de jejum e acúmulo de triacilgliceróis hepáticos (fígado gordo) são conseqüências da ingestão de álcool. Lactato pode se acumular, como conseqüência da inibição da lactato gliconeogênese, mas raramente causa franca acidose metabólica. O acetaldeído, o intermediário na formação de acetato a partir de etanol, também pode escapar do fígado. Acetaldeído é um composto reativo que forma facilmente ligações covalentes com grupos funcionais de compostos biologicamente importantes. A formação de aductos de acetaldeído (base de schiff que ocorre entre aldeídos e grupos amino = RCHO + +NH3-R ( R-CH=N-R) com proteínas no fígado e no sangue de animais e do homem bebendo álcool, tem sido demonstrada. Tais aductos podem ser marcadores do hábito de beber de um indivíduo, assim como a hemoglobina A1c provou ser útil como índice do controle de glicose sangüínea em pacientes diabéticos.
b- a- A concentração de glicose na corrente sangüínea (glicemia) normalmente é mantida pelo fígado (durante o sono e entre as refeições) através da glicogenólise (degradação do glicogênio) e da neoglicogênese (biossíntese da glicose a partir de fontes não-carboidratadas pelo fígado, tendo como precursores, o piruvato, glicerol, lactato e a maioria dos aminoácidos). O consumo de bebidas alcoólicas, principalmente por uma pessoa em jejum ou após a realização de exercícios físicos intensos, poderá resultar numa hipoglicemia severa, uma vez que, o estoque de glicogênio hepático é depletado nestas circunstâncias, passando a neoglicogênese a exercer papel fundamental na manutenção da glicemia. 
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06)- Que outros problemas/ou deficiências enzimáticas podem afetar a neoglicogênese? 
Solução:
Disfunções hepáticas, deficiências de enzimas da neoglicogênese (PEPCK, frutose 1,6-bisfosfatase, glicose 6-fosfatase), def. de enzimas de oxidação de ácidos graxos como Acil-CoAs desidrogenases de cadeia média, do sistema carnitina-acil-carnitina envolvido no transporte de ácidos graxos para o interior das mitocôndrias, deficiência da aldolase B, doença do cheiro de xarope de bordo, doenças de armazenamento do glicogênio de uma maneira geral, etc.
GD No 10 – METABOLISMO DO GLICOGÊNIO
01)- Glicogenólise/glicólise – é possível ocorrer glicogenólise e glicólise no fígado ao mesmo tempo? E no músculo esquelético? Explique.
Solução:
No fígado não pode ocorrer glicogenólise e glicólise ao mesmo tempo. Se isto ocorrer, o tamponamento da glicemia seria comprometido; o fígado estoca glicogênio para ser mobilizado para a corrente sanguínea, quando necessário e sintetisa glicose (neoglicogênese) para manter a glicemia. Portanto, no fígado, deve ocorrer ao mesmo tempo, a glicogenólise e a neoglicogênese. No músculo, sim: ocorrerá a glicogenólise e a glicólise ao mesmo tempo: ele estoca o glicogênio para ser mobilizado diante de uma demanda energética elevada e faz glicólise ao mesmo tempo para a geração de energia nesta hora. Lembre-se que o músculo não tem a enzima glicose 6-fosfatase, não tendo como liberar o fosfato da glicose 6-fosfato. O glicogênio do músculo não é para a manutenção da glicemia. 
02)- Explique os efeitos que ocorrem no metabolismo do glicogênio, quando;
a- aumenta a [glicose] sangüínea; b- aumenta a [insulina] no sangue;
c- aumenta os níveis de glucagon no sangue; d- diminui os níveis intracelulares de ATP;
e- aumenta os níveis intracelulares de AMP f- diminui a concentração de glicose-6-fosfato.
Solução:
a-
 
03)- Preveja as principais conseqüências de cada uma das seguintes mutações que afetam o metabolismo do glicogênio:
perda do local de ligação ao AMP na fosforilase muscular.
perda da atividade da fosfodiesterase.
perda da atividade de GTPase da subunidade ( da proteína G.
Solução:
04)- O glicogênio é sintetizado e armazenado, principalmente no fígado e nos músculos para determinados propósitos.
explique que propósitos são estes e quando ocorre a mobilização.
a deficiência da enzima desramificante do glicogênio (cliva as ligações ( 1(6) é mais dramática para o paciente quando localizada no fígado ou no músculo? Explique.
no fígado poderá ocorrer glicogenólise e glicólise ao mesmo tempo? E na musculatura esquelética? Explique.
explique porque a fosforilase do glicogênio muscular tem uma Vmax mais elevada que a Vmáx da fosforilase do glicogênio hepático.
a estrutura molecular do glicogênio do fígado é diferente da musculatura esquelética ao nível de terminais não redutores ou número de ramificações. Por que?
Solução:
a- no fígado, o glicogênio é estocado para a manutenção da glicemia, sendo mobilizado quando os níveis sangüíneos de glicose estão mais baixos (jejum, espaços entre refeições, etc). O glicogênio é armazenado na musculatura esquelética para fornecer glicoses durante atividades físicas acentuadas, sendo mobilizado durante estas atividades. O propósito é o rápido fornecimento de um combustível metabólico.
b- no fígado. Isto porque a manutenção da glicemia estará comprometida. O que resultará em hipoglicemia. O músculo utiliza outros combustíveis metabólicos, como ácidos graxos e corpos cetônicos. Só não será possível a realização de exercícios físicos vigorosos.
c- não. O glicogênio hepático será mobilizado a partir da glicogenólise, e a glicose deverá ser disponibilizada para a corrente sangüínea e não degradada pelo próprio fígado pela glicólise. Na musculatura esquelética, sim. A glicose mobilizada a partir do glicogênio muscular deverá ser prontificada para uso do próprio músculo.
d- a necessidade de energia durante a atividade vigorosa na musculatura esquelética, necessita uma rápida mobilização da glicose, o que será possível através da Vmáx da fosforilase muscular que é bem mais elevada que a hepática. Esta não precisa e nem pode mobilizar as “glicoses estocadas” para o sangue tão rápido; por isto a Vmáx da sua fosforilase é baixa.
e- o glicogênio muscular tem que ser bem mais ramificado que o hepático, para disponibilizar mais pontos de ataques para a fosforilase muscular liberar glicoses o mais rápido possível, quando houver necessidade. Portanto, o músculo estoca glicogênio, para ele usar durante uma demanda energética acentuada, ou atividade física vigorosa. Fora isto, ele deve usar ácidos graxos como combustível, ou corpos cetônicos, ou mesmo aminoácidos.
05)- Você está planejando fazer uma longa caminhada e é aconselhado a aumentar a ingestão de alimentos ricos em carboidratos como pães e massas, por vários dias. Sugira uma razão para tal conselho. Seria vantajoso consumir um doce com alto conteúdo de açúcar refinado imediatamente antes de você começar a longa caminhada? 
Solução:
Ao comer alimentos ricos em carboidratos por vários dias antes de uma atividade física extenuante, pretende-se gerar estoques de glicogênio no corpo. O glicogênio poderá ser disponibilizado para suprir necessidades energéticas. Aparentemente, essa estratégia funciona melhor para o homem do que para a mulher.
Provavelmente não, visto que inicialmente o pico de açúcar pode provocar um rápidoaumento nos níveis de insulina, que resultam na diminuição dos níveis de glicose no sangue e um aumento da estocagem de glicogênio no fígado.
06)- Muitos diabéticos não respondem à insulina por uma deficiência de receptores desta em suas células. De que forma isso afeta: (a) os níveis de glicose circulante imediatamente após uma refeição; (b) a velocidade de síntese do glicogênio no músculo?
Solução:
07)- Uma amostra de glicogênio de um paciente com uma patologia no fígado é incubada com Pi, com glicogênio fosforilase normal e com uma enzima de desramificação normal. A razão entre glicose-1-fosfato e glicose formados nesta mistura é de 100/1. Qual é a mais provável deficiência enzimática do paciente? Explique.
Solução:
08)- Defeitos enzimáticos no metabolismo de carboidratos – faça um resumo dos dois casos clínicos estudados a seguir. Para cada caso determine qual enzima é defeituosa e prescreva o tratamento apropriado, retirado das listas fornecidas. Justifique suas escolhas. Responda as questões contidas em cada caso estudado.
Caso A- o paciente desenvolve vômitos e diarréia pouco depois de ingerir leite. É realizado o teste de tolerância à lactose (o paciente ingere uma quantidade padrão de lactose e as concentrações de glicose e galactose no sangue são medidas em determinados intervalos de tempo. Nos indivíduos normais essas concentrações aumentam até um máximo em cerca de uma hora e então diminuem). As concentrações sangüíneas de glicose e galactose nesse paciente não aumentam, mas permanecem constantes. Explique por que a glicose e a galactose aumentam e então diminuem nos indivíduos normais. Por que elas não aumentam neste paciente?
Caso B- o paciente desenvolve vômitos e diarréia depois da ingestão de leite. O seu sangue tem uma baixa concentração de glicose, porém uma concentração de açúcares redutores muito maior que a normal. A urina dá um teste positivo para a galactose. Por que a concentração de açúcares redutores é alta no sangue? Por que a galactose aparece na urina?
Caso C- o paciente queixa-se de espasmos musculares dolorosos quando realiza um exercício físico intenso, mas esta é a única anormalidade que apresenta. Uma biópsia muscular indica que a concentração do glicogênio muscular é muito maior que em indivíduos normais. Por que o glicogênio se acumula?
Caso D- o paciente está letárgico e o seu fígado está aumentado, sendo que uma biópsia do mesmo, revela quantidades excessivas de glicogênio. Ele também tem uma concentração sangüínea de glicose menor que a normal (hipoglicemia). Explique a baixa concentração de glicose sangüínea neste paciente.
Enzima defeituosa: 
a- fosfofrutoquinase-1 muscular b- manose fosfato isomerase
c- galactose-1-fosfato uridil transferase d- fosforilase do glicogênio hepática
e - triose quinase f- lactase da mucosa intestinal
Tratamento: 
1- correr 5Km todos os dias; 2- dieta livre de gorduras; 3- dieta com pequena quantidade de lactose; 4- evitar exercícios intensos; 5- grandes doses de niacina (o precursor do NAD+); 6- refeições regulares e em grande número.
Solução:
09)- Identificação de uma enzima defeituosa no metabolismo de carboidratos – uma amostra de tecido hepático foi obtida postmortem do corpo de um paciente que se acreditava fosse geneticamente deficiente em uma das enzimas do metabolismo dos carboidratos. Uma amostra do homogeneizado do fígado tinha as seguintes características:
degradava glicogênio em glicose-6-fosfato;
era incapaz de sintetizar glicogênio a partir de qualquer açúcar ou de utilizar a galactose como fonte de energia;
3- sintetizava a glicose-6-fosfato a partir do lactato. Das três enzimas seguintes, qual está deficiente? a-glicogênio. fosforilase; b-frutose-1,6-bifosfatase; c- UDP-glicose pirofosforilase.
Apresente razões para a sua escolha.
Solução:
10)- Pacientes com a doença de McArdle sofrem de cãibras musculares dolorosas e são incapazes de executar exercício extenuante. Esta doença, também chamada de doença de armazenamento de glicogênio tipo V é causada pela ausência de fosforilase muscular. Ao contrário dos pacientes com a doença de Von Gierke (doença de acúmulo de glicogênio do tipo I causado pela deficiência de glicose-6-fosfatase), pacientes com esta doença não sofrem de hipoglicemia em jejum. Pacientes com a doença de Von Gierke apresentam acidemia láctica, mas os pacientes com a doença de McArdle não demonstram acidemia láctica após exercício. Explique toda a questão.
Solução:
Durante o exercício, os músculos utilizam glicose a partir de glicogênio como substrato primário para a glicólise. A ausência da fosforilase inibe a degradação de glicogênio. A musculatura esquelética utiliza ácidos graxos ou corpos cetônicos, como combustíveis, durante exercícios físicos moderados ou leves e principalmente faz fermentação láctica durante os intensos.
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GD No 11- LIPÍDEOS
01)- Definição operacional de lipídios – Por que a definição de lipídio é diferente das definições dos outros tipos de biomoléculas (isto é, os aminoácidos, os ácidos nucléicos, carboidratos e as proteínas) que estudamos ou estudaremos ainda?
Solução:
A difiniçao de lipídeos é baseada na solubilidade, ou seja, lipídeos são substâncias sintetizadas pelos seres vivos insolúveis em água. A solubilidade é uma propriedade física, o que difere das definições das outras biomoléculas, ou seja, por exemplo, carboidratos são poliidroxialdeídos e poliidroxicetonas e seua derivados. 
02)- Ponto de fusão dos ácidos graxos – os pontos de fusão de uma série de ácidos graxos de 18 átomos de carbono são: ácido esteárico = C18: 0 (69,6oC), ácido oléico = C18:1(9 (13,4oC), ácido linoléico = C18:2(9,12 (-5oC) e ácido linolênico = C18:3(9,12,15 (-11,0oC). 
a- qual aspecto estrutural destes ácidos graxos de 18 carbonos pode ser correlacionado com o ponto de fusão? Forneça uma explicação molecular para esta tendência do ponto de fusão. 
b- desenhe todos os TG possíveis que podem ser construídos de glicerol, ácido palmítico e ácido oléico. Organize-os em ordem crescente de ponto de fusão. 
c- ácidos graxos de cadeia ramificada são encontrados em alguns lipídeos de membranas bacterianas. A presença deles aumentaria ou diminuiria a fluidez das membranas (ou seja, seus pontos de fusão seriam menores ou maiores)? Por que? 
Solução:
a- o número de duplas ligações cis. Cada dupla ligação cis provoca uma curva na cauda hidrocarbonada, tornando mais difícil empacotar as caudas num mosaico cristalino.
b-
c- a presença deles aumenta a fluidez das membranas devido a dificuldade de empacotamento provocada pela ligação ramificada. Eles reduzem o ponto de fusão em um mecanismo semelhante aos insaturados.
03)- Alguns nutricionistas recomendam a ingestão de óleo de peixe para reduzir o risco de doenças cardíacas. Os dois principais ácidos graxos componentes da cápsula do óleo de peixe são o ácido eicosapentaenóico 20:5(5,8,11,14,17(EPA) e o docosahexaenóico 22:6(4,7,10,13,16,19(DHA). Desenhe as estruturas destes compostos.
Solução:
04)- Observe a tabela que apresenta a distribuição de ácidos graxos contidos em uma colher de sopa (14g) de diferentes óleos:
	Exemplo 
	Saturados (g)
	Monoinsaturados (g)
	Poliinsaturados (g)
	Óleo de coco
	 13,0
	 0,7
	 0,3
	Óleo de amendoim
	 3,0
	 6,5
	 4,5
	Óleo de oliva
	 1,9
	 10,6
	 1,5
	Óleo de canola
	 1,0
	 8,5
	 4,5
	Óleo de girassol 
	 1,7
	 1,9
	 10,4
	Banha 
	 5,6
	 6,5
	 1,9
Levando-se em consideração que a incidência de doenças cardiovasculares está correlacionada com dietas ricas em gorduras saturadas, uma dieta com mais lipídeos insaturados, pode reduzir o risco de ataques cardíacos e de acidentes vasculares. Qual destes óleos é uma alternativa interessante? Explique.
Solução:Oleo de canola seria o mais recomendado, uma vez que o menos saturado e possui uma quantidade elevada de ácidos graxos insaturados.
05)- Deterioração das gorduras de cozinha – alguns óleos usados na cozinha como soja, girassol, canola e milho estragam-se rapidamente após exposição ao ar, à temperatura ambiente e à luz, enquanto a banha sólida, geralmente pode permanecer inalterada por muito mais tempo. Por que? 
Solução:
Os triacilgliceróis da banha são mais ricos em ácidos graxos saturados e, estes são mais resistentes à oxidação pelo oxigênio molecular. Verifica-se o contrário com os óleos, uma vez que são ricos em triacilgliceróis que contém mais ácidos graxos insaturados. Os grupos metilenos situados entre as insaturações são mais susceptíveis de sofrerem ataques por radicais livres, possibilitando o início das reações em cascata disparada por estes radicais e inserção de oxigênio no trajeto, o que caracteriza a oxidação. No final da seqüência de reações disparadas por radicais livres, o resultado é o aparecimento de aldeídos de baixo peso molecular, tornando o óleo imprestável para a alimentação. 
06)- Manteiga ou margarina? – a manteiga é rica em ácidos graxos saturados e em colesterol, que constituem fatores de risco para a aterosclerose. A margarina não contém colesterol e é mais rica em ácidos graxos insaturados. Todavia, os ácidos graxos insaturados da margarina são principalmente do tipo trans não-naturais, formados durante a hidrogenação parcial dos óleos vegetais. Os trans-ácidos graxos podem afetar os níveis dos lipídeos plasmáticos, tanto quanto os ácidos graxos saturados de cadeias longas, quanto os níveis do colesterol, sugerindo que existem riscos comparáveis associados com o consumo de manteiga ou de margarina. A resolução desta questão é complicada pelo fato de que as várias formas de margarina, por exemplo, os tipos cremosos e sólidos, apresentam um conteúdo significantemente variável de trans-ácidos graxos. 
a- e aí, é melhor consumir margarina ou manteiga? Explique.
b- explique também por que a margarina é mais sólida que a manteiga. 
Solução:
Algumas questões devem ser “pesadas”. A manteiga por ter menos saturações e ser “mais natural” deve ser mais indicada. A margarina, por ser de origem vegetal não tem colesterol, mas é mais saturada e contém varias substâncias que são adicionadas pela indústria. Então, podemos chegar a um impasse; o melhor seria ter moderação na hora de passar um ou outro no pão.
b- porque é mais saturada.
 
07)- Preparo do molho “béarnaise” – durante o preparo deste molho, gemas de ovos são incorporadas na manteiga fundida para estabilizar o molho e evitar a separação, manteiga/água. O agente estabilizador existente na gema do ovo é a lecitina (fosfatidilcolina). Sugira como isto funciona (dica: a compreensão do fenômeno da emulsificação é importante para responder a questão, como também entender como os sais biliares que são emulsificantes naturais produzidos pelo fígado, são essenciais na digestão e absorção dos lipídeos da dieta dos animais).
Solução:
A fosfatidilcolina presente na gema do ovo emulsifica as gotículas de gordura evitando que haja separação gordura/água.
08)- Unidades hidrofóbicas e hidrofílicas dos lipídios de membrana – uma característica estrutural comum das moléculas dos lipídios das membranas é a sua natureza anfipática; por exemplo, na fosfatidilcolina, as duas cadeias de ácidos graxos são hidrofóbicas e o grupo cabeça fosfocolina é hidrofílico. Para cada um dos seguintes lipídios de membrana, nomeie os componentes que atuam como unidades hidrofóbicas e hidrofílicas. 
a- fosfatidiletanolamina b- esfingomielina c- gangliosídio d- colesterol
Solução:
Unidades hidrofóbicas: (a) 2 acidos graxos; (b), (c), (d) 1 ácido graxo e a cadeia hidrocarbonada da esfingosina; (e) o esqueleto hidrocarbonado.
Unidades hidrofílicas: (a) fosfoetanolamina; (b) fosfocolina; (c) D-galactose; (d) varias moléculas de açúcar; (e) grupo alcoólico (-OH).
09)- Mensageiros intracelulares derivados de fosfatidilinositóis – dois produtos são formados quando o hormônio vasopressina estimula a clivagem do fosfatidilinositol-4,5-bifosfato pela fosfolipase C - hormônio sensível. Compare as propriedades dos dois produtos e suas solubilidades em água e faça a previsão de qual deles espera-se uma rápida difusão através do citosol.
Solução:
10)- No departamento de produção de supermercados, com freqüência encontram-se frutas e vegetais (maçãs, pepinos, por exemplo) que foram recobertos com cera para estocagem e transporte. Sugira uma razão que explique por que isso é feito.
Solução:
A cobertura de cera mantem o produto fresco por prevenir a perda de água.
 
11)- Quando pássaros aquáticos sujam suas penas com petróleo cru liberado de vazamentos, eles são lavados por voluntários para remover o óleo. Por que eles não devem ser soltos imediatamente após a limpeza?
Solução:
A remoção do petróleo também remove óleos naturais e graxas das penas. Esses devem ser regenarados antes que as aves possam ser soltas.
12)- Por que é possível argumentar que a vitamina D não é uma vitamina propriamente dita?
Solução:
A vitamina D pode ser produzida pelo organismo. Basta que tome “banhos de sol” diariamente, em pelo menos 10 minutos, segundo alguns especialistas.
 
13)- As membranas de bactérias crescidas em 20ºC tendem a ter uma maior proporção de ácidos graxos insaturados que as de bactérias crescidas em 37ºC. (Em outras palavras, bactérias crescidas em 37ºC têm uma maior proporção de ácidos graxos saturados nas suas membranas). Sugira uma razão para isso.
Solução:
Ao aumentarem a proporção de ácidos graxos saturados e de cadeia longa, os quais possuem pontos de fusão mais elevados, as bacterias podem manter constante a fluidez da membrana a temperarutas mais elevadas.
14)- Embora o colesterol seja considerado uma molécula causadora de problemas cardiovasculares, principalmente quando sua concentração está elevada na corrente sangüínea, não devemos esquecer que ele é uma molécula essencial para os animais. Por que?
Solução:
O colesterol é um constituinte estrutural das membranas das células dos animais. Ele tende a estabilizar a fluidez da membrana por evitar transições abruptas. Como a função das proteínas de membrana depende da fluidez adequada da membrana, o colesterol mantém o ambiente certo para a função das proteínas de membrana. Além disto, o colesterol é precursor da vitamina D3, dos sais biliares, da progesterona, dos hormônios sexuais masculinos e femininos, da aldosterona e dos glicocorticóides.
15)- Cite as três classes de compostos derivados do ácido araquidônico e sugira algumas razões para a grande quantidade de pesquisas biomédicas voltadas a tais compostos.
Solução:
Os derivados são: prostaglandinas, tromboxanas e leucotrienos.
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As razões são várias: as prostaglandinas são os mediadores naturais da inflamação e desempemham papel importante na alergia, na inflamação e em ataques de asma. Muitos leucotrienos são importantes na intercomunicação celular e tromboxanos (TXA2) são essenciais na agregação plaquetária e constrição dos vasos.
16)- A aspirina é um inibidor da enzima prostaglandina sintase. Qual é o efeito da aspirina nas concentrações celulares das prostaglandinas? Como a aspirina reduz a dor inflamatória? E a coagulação do sangue? Ela também poderá ser usada como medicamento de uso contínuo para reduzir os riscos de doenças cardiovasculares. E o mecanismo de ação dos antiinflamatórios corticosteróides (cortisol e a corticosterona)? Explique. 
Solução:
14)- A bacteriorrodopsina é uma proteína púrpura de membrana – sob condições apropriadas, a bactéria apreciadora de sal Halobacterium halobium sintetiza uma proteína de membrana (Mr 26.000) conhecida como bacteriorrodopsina, as moléculas dessa proteína contêm retinal, por isso são de cor púrpura e agregam-se em “manchas púrpura” na membrana celular. A bacteriorrodopsinaage como uma bomba de prótons ativada pela luz e serve para prover energia para as funções celulares. Análises com raios X dessa proteína revelam que ela consiste de sete segmentos em (-hélice dispostos paralelamente e cada um atravessa a espessura de 4,5nm da membrana celular. Calcule o número mínimo de aminoácidos necessários para que um segmento de (-hélice atravesse completamente a membrana celular. Calcule, também, a fração de bacteriorrodopsina que está envolvida em hélices transmembranas (use o peso molecular médio dos resíduos de aas igual a 110).
Solução:
Solução:
30 resíduos de aminoácidos; 0,87.
3,6 .............. 0,54nm
 x ................ 4,5nm então x = 30
Portanto, 30aacs x 7 = 210 envolvidos nas 7 helices transmembranas. A proteína tem MM de 26000 que dividido por 110, terá então 237 aminoácidos. Então 88,6 % dos aacs estão envolvidos nas hélices.
GD No 12 – METABOLISMO DE LIPÍDEOS
PARTE A - Digestão e absorção - Lipólise - Oxidação de ácidos graxos – Cetogênese
01)- A esteatorréia (presença de gordura nas fezes acima de 5%) ocorre, principalmente nos casos de deficiência da secreção biliar (cálculos biliares, fístulas biliares e hepatopatias diversas), como também nos casos de ausência da secreção pancreática (pancreatite), ou em casos de exocrinopatia como fibrose cística e problemas que afetam a mucosa intestinal (doença celíaca da infância ou esprú-não-tropical). 
a- explique as razões da esteatorréia nestes casos.
b- que conseqüências ou deficiências nutricionais, ao longo de meses ou anos, poderão surgir devido a estas alterações da digestão e absorção de lipídios?. 
c- como estes problemas poderão ser diferenciados através da análise das fezes?.
d- explique como os sais biliares auxiliam a digestão e absorção dos lipídeos.
Solução:
02)- Reserva de combustível no tecido adiposo – entre os grandes nutrientes (proteínas, carboidratos e lipídios) os triacilgliceróis possuem o maior conteúdo de energia. Dados: 1g de ácido graxo fornece aproximadamente 9,2 Kcal.
Se 15% da massa corporal de um homem adulto de 70kg consiste de triacilgliceróis, calcule a reserva de combustível total, em kcal, na forma deste tipo de gordura.
Se a necessidade energética basal é aproximadamente 2000kcal/dia, por quanto tempo, essa pessoa sobreviverá, se a oxidação dos ácidos graxos estocados como TG representar a única fonte de energia?
Qual será a perda de peso em gramas por dia sob estas condições de jejum?
Solução:
03)- Excesso de cinase – suponha que uma mutação genética leve a uma superprodução da proteína cinase A em células adiposas. Como esta mutação afetaria a metabolismo de ácidos graxos? 
Solução:
04)- Efeito da deficiência da carnitina – A deficiência genética da carnitina, das enzimas CAT I, CAT II ou da translocase acil-carnitina-carnitina poderá causar problemas.
explique que problemas são estes e como podem ser diferenciados;
para amenizar a situação de um indivíduo com uma destas deficiências, que condutas poderão ser sugeridas? Justifique a sua resposta.
Solução:
a e b- a deficiência da CAT I ou CAT II ou da translocase impedirá o transporte dos ácidos graxos de cadeia longa para o interior das mitocôndrias. A deficiência de uma destas enzimas ou da translocase impedirá que os ácidos graxos possam ser utilizados como combustível, principalmente pela musculatura esquelética, onde o problema é mais comum. Os sintomas que aparecem com freqüência estão ligados à musculatura esquelética, indo desde cãibras leves, intolerância a exercícios leves e fraqueza geral, isto devido provavelmente à hipoglicemia gerada pela utilização de glicose de maneira indiscriminada pelo músculo. Biópsia muscular poderá mostrar acúmulo de triglicerídeos nas fibras musculares também, uma vez que este tecido não tem como “empacotar” estes TG, como faz o fígado, e assim liberá-los para a corrente sangüínea. Estes sintomas também aparecem quando a deficiência for na síntese da carnitina, uma amina quaternária sintetizada pelo fígado e rins e lançada para a corrente sangüínea. A conduta alimentar indica que o paciente não poderá espaçar em demasia as refeições, dieta com ácidos graxos de cadeia média e curta (para a deficiência das enzimas ou da translocase) uma vez que estes podem ser transportados para o interior das mitocôndrias por mecanismos diferentes dos ácidos graxos de cadeia longa. A dieta não poderá ser carregada em carboidratos, porque senão o fígado converterá o excesso em ácidos graxos de cadeia longa, não poderá ter quantidades excessivas de triacilgliceróis comuns da alimentação, mas os ácidos graxos essenciais não poderão faltar, e assim, por diante. Caso a deficiência atingir a síntese ou reabsorção renal da carnitina, basta suplementar a dieta com esta amina quaternária e checar se os sintomas desaparecem.
05)- A morte súbita em recém-nascidos é devido em parte (20% em média dos casos) a deficiência da enzima acil-CoA desidrogenase responsável pelo primeiro ciclo da (-oxidação de ácidos graxos de cadeia média. Após verificação, ainda na vida intra-uterina que um feto apresentava a deficiência desta enzima, o caso foi passado a profissionais específicos da área.
explique por que, caso não tratada corretamente após o nascimento, a criança poderá morrer?
Qual o tratamento mais adequado, deverá ser sugerido?
Como poderá ser diagnosticado a deficiência enzimática após o nascimento?
Os principais sintomas que uma criança deficiente nesta enzima deverá apresentar são: hipoglicemia severa, letargia e repetidos episódios de vômitos. Explique.
Solução:
a, b, c e d - A falta de corpos cetônicos, em presença de baixa glicose sangüínea nesse caso, é incomum, uma vez que a concentração de corpos cetônicos geralmente sobe na hipoglicemia induzida por jejum. Com a interrupção da (-oxidação, parando em ácidos graxos de cadeia média, a geração de corpos cetônicos também é diminuída, sendo que a hipoglicemia é conseqüência, porque tecidos como coração e músculo esquelético também passam a utilizar a glicose para gerar energia. Também pode ser dito, que a ausência de corpos cetônicos é devida ao fato de que o fígado, a fonte de corpos cetônicos para o sangue, não pode oxidar ácidos graxos para produzir acetil-CoA. Além disto, devido ao impedimento da oxidação de ácidos graxos, o fígado torna-se mais dependente da glicose com fonte de energia. Esta dependência resulta numa diminuição da neoglicogênese e uma queda nos níveis sangüíneos de glicose, que é exacerbada pela ausência da oxidação de ácidos graxos no músculo e um aumento subseqüente na captação de glicose do sangue. 
06)-Bioquímica Comparativa: vias de geração de energia em pássaros –Uma indicação da importância relativa de várias vias produtoras de energia, isto é, de ATP, é a Vmáx de determinadas enzimas destas vias. Os valores de Vmáx de diversas enzimas do músculo peitoral (empregados para voar) de pombos e de faisão estão listadas abaixo.
	
	Vmáx((mol substrato/min/g de tecido)
	
	Enzima 
	Pombo 
	Faisão 
	Hexoquinase 
	3,0
	2,3
	Fosforilase do glicogênio
	18,0
	120,0
	Fosforilase 1
	24,0
	143,0
	Citrato sintase
	100,0
	15,0
	Triacilglicerol lipase
	0,07
	0,01
Discuta a importância relativa do metabolismo do glicogênio em relação ao metabolismo de lipídeos na geração de ATP nos músculos peitorais desses pássaros.
Compare o consumo provável de oxigênio nos dois pássaros.
Observando os dados da tabela, diga qual dos dois é aquele que voa por longas distâncias. Explique.
Por que as enzimas apresentadas foram as escolhidas para comparação? As atividades das enzimas triose fosfato isomerase e malato desidrogenase servem igualmente para comparação? Explique.
Solução:
07)- Conseqüências metabólicas da ingestão de (-fluoroleato – o arbusto Dichapetalum toxicanium, nativo da Serra Leoa, produz o (-fluoroleato, o qual é altamente tóxico para animais de sangue quente.
F-CH2-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COO-Esta substância tem sido usada como veneno em pontas de flechas e o pó da sua fruta dessecada é usada como veneno para ratos (daí, o nome comum da planta, ratsbane). Qual o mecanismo da toxicidade desta planta?
Solução:
08)- Os ácidos graxos como fonte de água – contrariamente à lenda, os camelos não acumulam água em sua corcova que, na realidade, é um grande depósito de gordura. Como este depósito de gordura funciona como uma fonte de água? Calcule a quantidade de água (litros) que pode ser produzida pelo camelo a partir de um quilograma de gordura. Para simplificar, suponha que a gordura consista inteiramente de tripalmitoilglicerol.
Solução:
09)- Estime a quantidade de energia em ATPs que um animal pode obter da (-oxidação do estearato (C18:0). Quais enzimas adicionais são necessárias na oxidação do oleato e do araquidonato? 
Solução:
10)- Conseqüências de uma dieta rica em gorduras e desprovidas de carboidratos – suponha que você precisa sobreviver com uma dieta consistindo exclusivamente de gordura de baleia ou foca, sem nenhum, ou muito pouco carboidrato.
Se a sua dieta for totalmente desprovida de carboidratos, qual tipo de ácido graxo seria melhor consumir: aqueles com número par ou ímpar de átomos de carbono? Explique.
Qual seria o efeito da falta de carboidratos sobre a utilização de gorduras para energia?
Solução:
11)- Uma dieta popular, indicada para perder peso, consiste basicamente de lipídeos e proteínas, sendo isenta de carboidratos. Seus proponentes afirmam que o paciente pode comer proteínas e lipídeos à vontade e irá perder peso. Pacientes submetidos a esta dieta, muitas vezes queixam-se de dificuldades de respirar e hálito cetônico.
Dê uma explicação metabólica plausível da perda de peso com relação a esta dieta.
A afirmação dos autores, de que o paciente poderá comer lipídeos à vontade, é plausível ou correta? Ou seja, ocorrerá perda de peso rápido?
Solução:
12)- Oxidação dos ácidos graxos nos diabéticos – quando a quantidade de acetil-CoA produzida durante a (-oxidação no fígado excede a capacidade do ciclo de Krebs de oxidá-la, o excesso de acetil-CoA reage para formar os corpos cetônicos, (-hidroxibutirato, acetoacetato e acetona. Esta condição existe no diabetes severo, porque os tecidos dos pacientes desta moléstia são incapazes de utilizar a glicose e oxidam grandes quantidades de ácidos graxos em seu lugar. Embora o acetil-CoA não seja tóxico, a mitocôndria precisa transformá-lo. Por quê? Como esta transformação resolve o problema?
Solução:
13)- Uma jovem filha de uma fazendeiro, apesar de alimentar-se de uma dieta normal, ocasionalmente apresentava uma leve cetose. Seu médico sugeriu que ela poderia sofrer de algum defeito de enzimas do metabolismo de carboidratos quando descobriu que ela também metabolizava ácidos graxos de cadeia impar com mais dificuldades que os de cadeia par, como também, tinha o hábito de, secretamente ir ao galinheiro às manhãs e comer ovos crus. Proponha uma explicação para os sintomas da jovem.
Solução:
A clara de ovos crus contem a proteína avidina, a qual liga-se à vitamina biotina e impede a sua captação durante a digestão. A biotina é requerida como coenzima em todas as reações ligadas às reações de carboxilação. Portanto, o hábito da moça ao ingerir ovos crus poderia ter conduzido a uma deficiência alimentar de biotina, que resultará em uma baixa atividade das carboxilases. Destas, a piruvato carboxilase é requerida para a produção de intermediários do ciclo de Krebs a partir do carboidratos; a sua baixa atividade, então, causa a leve cetose. Uma outra é a propionil-CoA carboxilase, que é requerida no metabolismo do propionil-CoA, um intermediário da quebra final de ácidos graxos de cadeia impar de carbonos.
14)- Perda de peso durante a hibernação - Os ursos consomem cerca de 25 x 106 J/dia durante períodos de hibernação, o qual pode durar aproximadamente sete meses. A energia requerida para mantê-los vivos é obtida a partir da oxidação de ácidos graxos. Quanta massa é perdida (em kilogramas) depois dos sete meses? Como a cetose pode ser minimizada durante a hibernação? (assuma que a oxidação de gordura produza 38 kJ/g.) 
Solução:
15)- Equação final da oxidação completa do (-hidroxibutirato – escreva a equação final para a oxidação completa do (-hidroxibutirato no rim. Inclua todos os passos de ativação necessários e todas as reações de fosforilação oxidativa.
Solução:
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GD No12- METABOLISMO DE LIPÍDEOS
PARTE B- Biossíntese de Ácidos Graxos e Triacilgliceróis – Lipídios de Membrana – Biossíntese do Colesterol – Metabolismo das Lipoproteínas e Regulação
01)- Síntese de ácidos graxos a partir da glicose – em um indivíduo que ingeriu grandes quantidades de sacarose, a glicose e a frutose que excedem as necessidades calóricas são transformadas em ácidos graxos e estes destinados à síntese de triacilgliceróis. Esta síntese de ácidos graxos, consome acetil-CoA, NADPH e ATP. 
a- Como cada uma destas substâncias é produzida a partir da glicose?
b- Explique as razões metabólicas da conversão do excesso de carboidratos em lipídeos, um processo que ocorre nos animais; Explique também, como isto é possível, nos animais.
Solução:
02)- A deficiência da acetil CoA-carboxilase causa problemas respiratórios, miopatia, grave lesão cerebral e crescimento deficiente. Um paciente com esta deficiência quando alimentado com uma dieta rica em carboidratos, excreta pela urina, grandes quantidades de ácidos graxos de cadeia curta. 
a- Por que?
b- Explique as causas dos problemas apresentados acima.
Solução:
03)- Explicar porque o armazenamento de triacilgliceróis está prejudicado no tecido adiposo de um indivíduo diabético tipo 1 não-tratado. Explique porque não ocorre síntese de ácidos graxos no fígado destes indivíduos, apesar de ocorrer a síntese de triacilgliceróis.
Solução:
04)- Síntese da fosfatidilcolina pela via de recuperação – um jovem rato é mantido em uma dieta deficiente em metionina e não consegue crescer adequadamente, a menos que colina seja adicionada à dieta. Por que? Ou que relação existe entre o aminoácido metionina com a colina e crescimento deficiente de ratos jovens?
Solução:
05)- Importância dos lipídios da dieta – quando ratos jovens são alimentados com uma dieta livre de lipídios, eles crescem pouco, desenvolvem dermatite, perdem pelos e logo morrem. Estes sintomas podem ser prevenidos, se linoleato (ou ácido linoléico) ou linolenato (ou ácido linolênico) forem incluídos na dieta. Sugira explicações para o caso. 
Solução:
06)- Esfingolipidoses (doenças de armazenamento de esfingolipídeos) são um grupo de doenças caracterizadas por defeitos em enzimas lisossomais. A velocidade de síntese dos esfingolipídeos é normal, mas material não degradado acumula-se nos lisossomos. A gravidade de cada doença em particular depende, em parte, dos tecidos mais afetados. As que afetam primariamente o cérebro e o tecido nervoso, como a doença de Tay-sachs, são letais poucos anos após o nascimento. Como a extensão da deficiência enzimática é a mesma em todas as células, tecidos facilmente acessíveis, como fibroblastos de pele, podem ser usados para ensaiar a deficiência enzimática. Não há tratamento para a maioria das doenças, de modo que o aconselhamento genético parece ser a única abordagem que ajuda. Porque? 
Solução:
07)- Regulação da biossíntese do colesterol – o colesterol em humanos pode ser obtido da dieta ou da síntese de “novo”. Um adulto humano, sendo alimentado com uma dieta pobre em colesterol, sintetiza cerca de 600mg do colesterol por dia (fígado, principalmente). Se a quantidade de colesterol da dieta for aumentada, a síntese endógena é drasticamente reduzida. Explique como ocorre esta regulação. 
Solução:
08)- No tratamento da hipercolesterolemia pode ser utilizado fitosteróis como o beta-sitosterol (esterol muito parecido com o colesterol) ou substâncias que se assemelham aomevalonato (lovastatin). Sugira possíveis maneiras, de como estas substâncias podem abaixar a concentração do colesterol na corrente sangüínea dos indivíduos hipercolesterolêmicos. 
Solução:
09)- A hipercolesterolemia caracteriza-se por uma elevação dos níveis de colesterol plasmático e uma evolução fisiopatológica lenta, silenciosa e progressiva.
qual o principal fator responsável pelo aumento do colesterol plasmático na hipercolesterolemia familiar. Que outros fatores poderão contribuir para a elevação do colesterol nos indivíduos hipercolesterolêmicos? Explique.
b- explique as bases do tratamento da hipercolesterolemia.
Solução:
10)- Explicar as afirmativas abaixo:
diabetes tipo 1 é causada por uma redução da produção de insulina pelas células ( do pâncreas. Uma pessoa com diabetes tipo 1 não tratada, deverá apresentar hiperquilomicronemia e hipertrigliceridemia.
o sangue de uma pessoa que consome grandes quantidades de gordura animal, deverá conter níveis elevados de quilomícrons.
um paciente com hiperlipoproteinemia devido a VLDL, deverá ser orientado para ingerir menos carboidratos.
uma pessoa com hiperlipoproteinemia tipo IIA que apresenta níveis de colesterol acima de 360 mg/dL (níveis recomendados abaixo de 200 mg/dL) e triglicerídes cerca de 140 mg/dL (níveis recomendados abaixo de 160 mg/dL), deverá possuir uma diminuição da endocitose mediada por receptores de LDL.
Solução:
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Metabolismo de Lipoproteínas
01)- Um homem de 34 anos vem ao ambulatório assintomático, mas com colesterol de 8 mmol/L (308 mg/dL) e triglicérides de 15 mmol/L (1363 mg/dL). Seu soro tem um aspecto cremoso e branco.
a- quais as lipoproteínas que estariam aumentadas neste paciente?
b- qual é o risco associado com as altas concentrações de TG?
c- que atividade enzimática provavelmente encontra-se deficitária? 
Solução:
Quilomícrons e/ou VLDL
As concentrações muito altas de triglicerídeos estão relacionadas com o risco de pancreatite.
Lipase lipoprotéica ou uma deficiência na ApoC-II que também poderá levar a uma baixa da atividade da lipase lipoprotéica.
02)- um homem obeso de 45 anos de idade e que consome 20 cigarros por dia é encaminhado à endocrinologia. Os TG encontram-se em 3,5 mmol/L (318 mg/dL), o colesterol em 6,7 mmol/L (258 mg/dL) e HDL em 0,85 mmol/L (33 mg/dL). A pressão sangüínea é de 160/100 mmHg (níveis desejados < 140/90 mmHg) e a glicose plasmática em jejum é de 7,5 mmol/L (135 mg/dL).
a- como você classificaria o risco cardiovascular deste paciente?
b- que alterações de estilo de vida são aconselháveis para melhorar a saúde deste paciente?
c- este paciente apresenta alguma anormalidade no metabolismo dos carboidratos?
Solução:
O risco cardiovascular é alto em razão de um aumento moderado dos níveis de colesterol, baixo colesterol HDL, tabagismo, hipertensão e provavelmente diabetes. Os níveis de glicose sangüínea devem ser confirmados.
Redução de peso, dieta pobre em colesterol, abandonar o tabagismo e praticar atividades físicas regulares.
Este nível de glicose em jejum é consistente com diabetes melito, mas precisa ser confirmado, pois o diagnóstico não pode ser firmado somente com uma quantificação.
03)- Hipercolesterolemia é um dos fatores de risco de doença cardiovascular. O colesterol total no sangue não é tão importante, considerando o risco, quanto à distribuição do colesterol entre partículas de LDL (“mal”) e HDL (“bom”). Os esforços para reduzir o colesterol do soro são: dieta e drogas, se a redução de colesterol e de gordura saturada da dieta não forem suficientes. As drogas de escolha são estatinas, inibidores da enzima limitante da velocidade de biossíntese de colesterol. Se necessário, resinas que se ligam a ácidos biliares podem ser adicionadas. Dentro deste contexto, qual a afirmativa é correta?
Na biossíntese do colesterol:
a- 3-hidroxi-3-metil glutaril-CoA (HMG-CoA) é sintetizada pela HMG-CoA sintase mitocondrial.
HMG-CoA redutase catalisa o passo limitante de velocidade.
a conversão de ácido mevalônico em farnesil pirofosfato ocorre via condensação de 3 moléculas de ácido mevalônico.
a condensação de 2 farnesil pirofosfatos para formar esqualeno é uma reação livremente reversível.
e- a conversão de esqualeno em lanosterol é iniciada pela formação do sistema de anel fundido, seguida pela adição de oxigênio.
Solução: 
Resposta: B – Essa enzima é inibida por colesterol.
A: lembre-se que a biossíntese de colesterol é citosólica; biossíntese mitocondrial de HMG-CoA leva à formação de corpos cetônicos.
C: o ácido mevalônico é descarboxilado (entre outras coisas) para produzir os isoprenos pirofosfatos, que são unidades de condensação.
D: pirofosfato é hidrolisado, o que impede a reversão.
E: o processo é iniciado pela formação de epóxido.
 
04)- Abetalipoproteinemia é uma doença na qual QL, VLDLs e LDLs estão ausentes do sangue. Com base no fato de estar presente em concentração significativa (>20%) em todos os tipos de partículas, a proteína que falta nessa doença é:
a- ApoA-I
b- ApoB-100
c- ApoC-II
d- ApoD
e- ApoE.
Solução:
Letra b – ApoB-100 é a proteína reconhecida por receptores de LDL. Quilomícrons têm a menor quantidade, mas ainda 20% no mínimo.
A: essa é a proteína principal de HDL.
C: ApoC-II está presente em todas as três partículas para ativar a lipase lipoprotéica, mas corresponde a apenas 2-15% do total de proteínas.
D: está presente apenas em quilomícrons e corresponde a apenas 1%.
E: encontrada em todas as três partículas, mas a níveis de 5-20%. 
05)- Uma pessoa que possui deficiência em receptores para LDL foi tratada com lovastatina. Como conseqüência da ação desta droga, a pessoa terá:
a- poucos receptores nas membranas celulares.
b- aumento na síntese “de novo” de colesterol.
c- aumento na atividade da ACAT (acil colesterol acil transferase).
d- diminuição dos níveis sangüíneos de colesterol.
e- elevação dos níveis de TG (triacilgliceróis ou triglicerídeos).
Solução: 
Letra d – inibidores da enzima HMG-CoA redutase promovem redução da síntese endógena de colesterol. Níveis intracelulares baixos de colesterol causam diminuição da conversão de colesterol a ésteres de colesterol (pela ação da ACAT) para armazenamento e aumentam a produção de receptores de LDL. Uma elevação do número de receptores propiciam que mais LDLs sejam captadas e degradadas por lisossomos. Deste modo, os níveis sangüíneos de colesterol diminuem. Os níveis de TG sangüíneos também diminuirão, mas não tanto, porque LDLs contém pequenas quantidades de TG
 
06)- Quais das seguintes características relacionam-se à HDL:
a- ela é digerida por lisossomos do músculo.
b- carreia colesterol que é convertido a éster de colesterol no sangue pela LCAT (lecitina colesterol aciltransferase).
c- ela carreia apoproteína E, um ativador da lipase lipoprotéica.
d- ela é produzida pela ação da lipase sensível a hormônio na VLDL.
Solução: 
Letra b – HDL é produzida pelo fígado. Ela transfere ApoCII, que ativa a lipase lipoprotéica, para quilomícrons e VLDL, como também capta colesterol das membranas celulares. Este colesterol é convertido a éster de colesterol pela LCAT (lecitina colesterol acil transferase) e transfere a outras lipoproteínas usando a enzima plasmática sintetizada pelo fígado, a proteína transferidora de éster de colesterol (CETP). No final, estas lipoproteínas, como também as HDL, são captadas pelos hepatócitos através de endocitose e digeridas pelas enzimas lisossômicas. Lipase sensível a hormônio degrada TG que estão estocados nos adipócitos. 
07)- Um paciente com hiperlipoproteinemia, muito provavelmente terá benefícios se tratado com uma dieta baixa em carboidratos, caso a lipoproteína que estiver elevada no plasma for:
a- QL
b- VLDL
c- LDL
d- HDL.
Solução: 
Letra b – VLDLs são produzidas principalmente a partir de carboidratos da dieta. LDL de VLDL, equilomícrons de triacilgliceróis da dieta. Níveis elevados de HDL são desejáveis e não é considerado como uma desordem do metabolismo de lipídeos. 
08)- Uma pessoa com hiperlipoproteinemia tipo IIA apresentou colesterol do sangue em 360 mg/dL (recomendado, níveis abaixo de 200 mg/dL) e TG a 140 mg/dL (recomendado, níveis abaixo de 160 mg/dL). Esta pessoa tem provavelmente:
a- uma capacidade reduzida para endocitose mediada por receptor de LDL.
b- uma diminuição em degradar TG de QL.
c- uma habilidade elevada para produzir VLDL.
d- uma elevação de HDL no sangue.
e- um decréscimo na habilidade em converter VLDL em IDL.
Solução:
Letra a. Entre as lipoproteínas sangüíneas, a LDL contém a maior concentração de colesterol e menor de TG. Elevação plasmática de LDL (resultante de decréscimo da endocitose de LDL) eleva as concentrações de colesterol sangüíneo e baixos níveis de TG. Uma redução da capacidade de degradar TG de quilomícrons ou converter VLDL em LDL, como também uma elevação da produção de VLDL, resultará em níveis elevados de TG. Devido as HDLs promoverem a transferência de colesterol dos tecidos periféricos ao fígado, níveis elevados destas está associado a baixos níveis de colesterol plasmático.
09)- O sangue de uma pessoa que consome grandes quantidades de gordura animal, muito provavelmente conterá:
a- níveis elevados de QL;
b- níveis elevados de VLDL;
c- níveis elevados de HDL;
d- níveis elevados de LDL;
e- níveis elevados de colesterol. 
Solução: 
Letra a – Devido aos quilomícrons serem originados da dieta, certamente seriam os lipídeos mais prováveis de estar elevados no sangue. Níveis de VLDLs dependeriam de outros fatores, tais como, quantidades de carboidratos da alimentação, ou poderiam não estar elevados. LDLs são oriundas das VLDLs. É pouco provável que uma dieta rica em gordura aumente os níveis de HDL. Devido ao colesterol estar presente em gorduras de origem animal, seus níveis muito provavelmente, poderão estar também elevados.
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GD No 14 - METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
A- DEGRADAÇÃO
01)- Dê o nome e a estrutura do (-cetoácido que é formado por transaminação de cada um dos seguintes aminoácidos: a- Ala b- Asp c- Glu d- Leu e- Phe e f- Tyr.
Solução:
02)- Um defeito genético no metabolismo dos aminoácidos: estória de um caso. Uma criança de dois anos de idade foi levada ao hospital. Sua mãe mencionou que ela vomitava freqüentemente, especialmente após as refeições. O peso da criança e o seu desenvolvimento físico estavam abaixo do normal. Seus cabelos, embora escuros, continham porções de mechas brancas. Uma amostra de urina tratada com cloreto férrico (FeCl3) apresentou uma cor verde característica da presença do ácido fenilpirúvico. A análise quantitativa de amostras de urina, apresentou os resultados mostrados na tabela abaixo:
	 Substância 
	
	 Paciente (mmol/L) 
	
	 Normal (mmol/L)
	Fenilalanina
	
	 7,0
	
	 0,01
	Fenilpiruvato
	
	 4,8
	
	 0,0
	fenil-lactato
	
	 10,3
	
	 0,00
a- sugira que enzima possa estar deficiente. Proponha um tratamento para esta condição.
b- porque a fenilalanina aparece na urina em grandes quantidades?
c- qual é a fonte de fenilpiruvato e de fenil-lactato? Porque estas vias (normalmente não funcionais), entram em ação quando a concentração da fenilalanina se eleva?
d- faça uma comparação entre a PKU clássica e a PKU não-clássica. 
Solução:
03)- O plasma sangüíneo contém todos os aminoácidos necessários para a síntese das proteínas corporais, entretanto eles não estão presentes em concentrações iguais. No plasma sangüíneo humano, dois aminoácidos, alanina (Ala) e glutamina (Gln) estão presentes em concentrações muito maiores do que todos os demais. Sugira as possíveis razões para esse fato.
Solução:
04)- Hiperamonemia causada por deficiência de enzimas envolvidas na síntese da carbamoil fosfato ou de qualquer das enzimas do ciclo da uréia é uma condição muito grave. Sem tratamento, o resultado é morte prematura ou, se o paciente sobreviver poderá resultar em retardo mental e/ou outras anomalias de desenvolvimento. O principal foco do tratamento é adotar medidas que visam diminuir a hiperamonemia, como a administração de benzoato ou fenilacetato e restrição protéica às vezes suplementada com arginina. Explique esta questão. 
Solução:
05)- Num relato recente, gatos jovens, depois de jejum por uma noite, receberam uma única refeição de uma dieta de aminoácidos completa, mas sem arginina. Dentro de 2 horas, os níveis de amônia sangüíneos aumentaram de um nível normal de 18 (g/L para 140 (g/L e os gatos apresentaram sintomas clínicos de intoxicação pela amônia. Um gato morreu 4,5 horas depois de ingerir apenas 8 g da dieta. Um grupo controle alimentado com uma dieta completa de aminoácidos ou com uma dieta de aminoácidos onde a arginina foi substituída pela ornitina não apresentou nenhum sintoma clínico anormal.
Explique qual era o papel do jejum neste experimento.
O que induziu o aumento dos níveis de amônia? Por que a ausência de arginina levou à intoxicação pela amônia? Por que a amônia é tóxica para o cérebro?.
porque a ornitina pode substituir a arginina.
Solução:
06)- A hiperhomocisteinemia é um acúmulo de homocisteína no sangue, provocado por uma deficiência genética da enzima cistationa (-sintase (catalisa a reação homocisteína + serina ( cistationina, onde esta reação requer como cofator o piridoxal fosfato = vitamina B6-fosfato) ou da enzima metileno TH4 redutase (catalisa a reação homocisteína + N5-metiltetrahidrofalato ( metionina, onde a enzima requer a vitamina B12 como cofator). Sabe-se que o acúmulo de homocisteína no sangue é um fator de risco para desordens vasculares. Explique porque as deficiências destas enzimas causam o acúmulo da homocisteína e porque o tratamento atual é baseado na suplementação das vitaminas B6, B12 e folato. Em qual das duas deficiências enzimáticas recomenda-se uma suplementação com metionina? 
Solução: 
Ver os dois casos extraídos do livro Biochemistry 3ª edição – Victor L. Davidson e Donald B. Sittman, 1994. + revista J. Pediatr 98 (2): 275-268, 1981.
01- Homocistinúria – Caso A
a- apresentação – uma criança de 7 meses de idade foi admitida em um hospital em coma. Ela aparentou normal até o 5º mês, quando começou a exibir uma deterioração progressiva do desenvolvimento mental e letargia. Uma amostra de sua urina reagiu com nitroprusssiato de cianeto, um teste que detecta a presença de aminoácidos dissulfetos. O nível de homocisteína na urina foi 667 (mol/L por 24 horas (normal = 0), nenhuma metionina (normal = 10-50 (mol/L), e nenhuma outra anormalidade de aminoácidos. Os níveis séricos de folato foram 1,3 ng/mL (normal = 6 a 15 ng/mL). Fibroblastos de cultura foram utilizados para determinar a atividade da N5,N10-metilenotetrahidrofolato redutase o que mostrou somente 2% dos valores de controle.
b- diagnóstico e tratamento – a criança sofria de homocistinúria devido a deficiência da N5,N10-metilenotetrahidrofolato redutase. A deficiência da enzima também causou uma deficiência de metionina, a qual é sintetizada a partir da homocisteína. À criança foi administrada doses diárias de metionina (900 mg), vitamina B6 (100 mg), vitamina B12 (1 mg) e folato (50 mg). Uma melhora acentuada foi observada com este tratamento.
c- discussão –homocistinúria torna-se aparente em diferentes estágios da vida e apresenta uma variedade de sintomas, dependendo da severidade da condição. Sintomas comuns incluem retardo mental, trombose, osteoporose e deslocamento do cristalino. Quando o problema aparece cedo na vida, como neste caso, um tratamento imediato é crítico. A razão para este tratamento é o seguinte: suplementação com metionina propicia níveis adequados para o crescimento, e vitamina B6 pode elevar a atividade da cystationina-(-sintase, a qual irá assim diminuir osníveis de homocisteína. Vitamina B12 pode aumentar a formação de metionina pela homocisteína metiltransferase. Doses terapêuticas de folato ajuda na formação de algum N5-metiltetrahidrofolato pela qual pouca atividade da enzima está presente. Embora, os quatro tipos de tratamentos não sejam suficientes para corrigir o problema deste caso, a emergência da situação busca solução, sendo que a terapia mostrou alívio para a situação.
revista J. Pediatr 98 (2): 275-268, 1981.
Caso B – 
a- apresentação – uma criança de 6 anos de idade foi levada a um hospital com problemas de deslocamento do cristalino. Sua mãe comentou que ao nascimento ela era normal, mas daí para frente, passou a apresentar problemas. Ela era incapaz de caminhar até 1 ano de idade e não andou até os dois. A fala também foi prejudicada. Ao exame, mostrou ossos finos, com sinais de osteoporose no fêmur. O teste com nitroprussiato de cianeto na urina foi positivo, confirmado com homocisteína elevada na corrente sangüínea e níveis anormalmente altos de metionina, juntamente com outros derivados contendo enxofre, oriundos da homocisteína. A paciente foi tratada com uma dieta baixa em metionina, suplementada com folato e vitamina B6.
b- diagnóstico e tratamento – tudo indica que a homocisteína elevada é devido a deficiência da enzima cystationina-(-sintase, que catalisa a reação homocisteína + serina ( cistationina. Devido a esta deficiência, o fluxo para a outra reação que utiliza homocisteína e N5-metiltetrahidrofolato ( metionina + FH4 (tetrahidrofolato) aumenta, e isto, eleva os níveis de metionina. A dieta neste caso, deverá conter baixos níveis de metionina, porque, caso contrário, mais homocisteína poderá ser formada. Folato e vitamina B6 terão os mesmos efeitos da questão anterior.
c- discussão – na homocistinúria grande quantidade do aminoácido homocisteína aparece na urina. Ela pode ser devido a incapacidade de converter homocisteína em metionina, devido a defeito na enzima homocisteína metiltransferase ou a defeitos na cystationina-(-sintase, ou até deficiência de tetrahidrofolato ou metilcobalamina. A homocisteína é facilmente oxidada a compostos de dissulfeto-homocisteína. 
07)- Uma questão mais complexa que envolve conhecimentos nas áreas de nutrição e farmacologia – Por que inibidores das monoaminooxidases, utilizados em alguns casos de depressão, quando prescritos, devem ser acompanhados de restrições em relação a outros medicamentos, como também de alguns alimentos. 
Solução:
Monoamino oxidases (MAOs) – Os aminoácidos aromáticos tirosina e triptofano são precursores de aminas importantes como as catecolaminas neurotransmissoras dopamina, noradrenalina e adrenalina que são sintetisadas a partir da tirosina e a serotonina que é sintetizada a partir do triptofano. Os neurotransmissores desempenham papéis essenciais na transmissão do impulso nervoso de uma célula nervosa (neurônio) a outra. Essas moléculas químicas são liberadas no final de um neurônio e migram através da fenda sináptica a um sítio receptor na junção do neurônio. Após a finalização do impulso, o neurotransmissor deverá ser inativado ou catabolisado. Isto significa que o neurotransmissor deverá sofrer transformação metabólica. Esta tarefa é realizada pelas monoamino oxidases (MAOs). A reação abaixo mostra como a adrenalina é oxidada pela MAO:
O principal produto final do catabolismo das catecolaminas é o MHMA (ácido 3-metoxi-4-hidroximandélico.
Estas monoamino oxidases estão presentes no cérebro, fígado, intestinos e rins. A forma mais comum desta enzima tem uma coenzima FAD como cofator, sendo encontrada ligada às membranas externas das mitocôndrias. Estima-se que entre 5 a 20% das pessoas deverão sofrer de depressão em alguma fase de suas vidas. Uma das causas mais comuns das várias formas de depressão clínica é o processamento incorreto (síntese, degradação, captação) de certos neurotransmissores, especialmente noradrenalina e serotonina. Entre os vários tipos de agentes antidepressivos estão os inibidores da MAO (MAOIs). Estas drogas atuam diminuindo a velocidade de degradação das aminas neurotransmissoras e assim, elevando suas concentrações. Os medicamentos mais comuns são o tranylcypromine (Parnate) e o phenelzine (Nardil). Os efeitos colaterais destes medicamentos incluem flutuações da pressão sangüínea, boca seca, ganho de peso, disfunção sexual e daytime sleepiness. O aspecto perigoso da utilização destes MAOIs é devido ao fato que as monoamino oxidases não funcionam somente no cérebro, mas também são essenciais na degradação de aminas da dieta. Quando o paciente estiver em uso destes medicamentos ele deve evitar alimentos que contém a tiramina (uma forma descarboxilada da tirosina). Isto porque, caso as MAOs dos intestinos forem inibidas, a tiramina alcançará níveis perigosos e poderá causar flutuações na pressão sangüínea. Alimentos que contém tiramina incluem queijos envelhecidos, hard sausages, chocolate e vinho tinto. Estes indivíduos também devem evitar pseudoefedrinas (sudafed), pílulas diet contendo phenolpropanolamina e muitos outros medicamentos. Muitas outras prescrições médicas são aminas, e suas concentrações poderão alcançar níveis tóxicos, caso não forem normalmente degradadas ou catabolisadas pelas monoamino oxidases. (Livro de Bioquímica - Boyer).
08)- Alguns indivíduos, freqüentemente apresentam hipoglicemia algumas horas após a alimentação (principalmente, quando é rica em carboidratos). O tratamento indicado para esta condição, consiste em alimentar-se várias vezes ao dia, em porções menores, e se possível, entre as refeições, nutrientes mais ricos em proteínas.
explique as bases deste tratamento.
quanto aos nutrientes mais ricos em proteínas, é melhor consumir uma proteína mais rica em glicina ou leucina?
Solução:
09)- Uma garotinha de 3 meses de idade é admitida em um hospital para avaliação de crises epilépticas periódicas. A criança apresenta uma pigmentação clara da pele e eczema de braços e pernas, aparentando também estar um tanto alheia e irresponsiva ao meio. O eletroencefalograma e a ressonância magnética não evidenciaram nenhuma anormalidade. Todavia, os níveis sangüíneos de fenilalanina estavam elevados. O diagnóstico de fenilcetonúria é confirmado e a criança submetida a uma dieta pobre em Phe. Ao mesmo tempo em que foi observada uma melhora sensível na hiperfenilalaninemia, nenhuma melhora foi observada no desenvolvimento da criança, nem tampouco em seus problemas neurológicos. É possível suspeitar de algum defeito metabólico nesta criança e das razões pela não-melhora neurológica? Explique.
Solução:
A chave para os problemas desta criança provavelmente tem origem na geração de um neurotransmissor anômalo. Isto pode ser conseqüência de um suprimento inadequado de tirosina (embora presuma-se que a dieta pobre em fenilalanina tenha sido suplementada com tirosina). O mais provável é que esta criança tenha uma anormalidade no metabolismo do cofator biopterina, uma vez que este mesmo cofator é necessário para a tirosina hidroxilase, uma etapa pré-requisito para a biossíntese do neurotransmissor catecolamina e da triptofano hidroxilase, um pré-requisito para a biossíntese da serotonina. 
10)- Discutir as questões abaixo:
a- As pessoas em dietas com alto conteúdo protéico devem beber muita água. Porque?
b- Porque é melhor, ao correr uma maratona, tomar uma bebida açucarada como fonte energética, em vez de uma contendo aminoácidos?
c- Porque a produção de uréia seria indesejável nos pássaros?
d- A lisina não pode ser substituída pelo seu (-cetoácido. Explique.
e- A concentração do glutamato no cérebro é 10mM, a qual é bem mais elevada que em qualquer outro tecido. Por que?
Solução:
 
B- BIOSSÍNTESE
01)- Mostre através de reações esquemáticas como os animais podem sintetizar os aminoácidos não-essenciais a partir de glicose e NH3.
Solução:
02)- Em mamíferos, a biossíntesede quais aminoácidos não-essenciais é afetada por níveis reduzidos de aminoácidos essenciais da dieta? Explique.
Solução:
03)- A lisina é freqüentemente adicionada aos produtos de cereais para melhorar a qualidade nutricional do produto como uma fonte protéica. Sugira uma razão para a escolha da lisina. 
Solução:
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GD No 15 - METABOLISMO DE PURINAS E PIRIMIDINAS
01)- Compare as rotas de síntese dos nucleotídeos de purinas e pirimidinas em relação a: 
a- precursores; b- custo energético; c- aquisição de molécula de ribose;
d- número de etapas enzimáticas.
Solução:
02)- Relação entre deficiência em ácido fólico e anemia – a deficiência de ácido fólico, provavelmente a deficiência vitamínica mais comum no Brasil, provoca anemia, tanto devido a síntese dos nucleotídeos, quanto da hemoglobina. Explique.
Solução:
A deficiência de folato causa anemia megaloblástica. O tetrahidrofolato (FH4) está diretamente envolvido no provimento de carbono(-CH3) na síntese de timina (e assim DNA) e de purinas (duas reações que fornecem o N5-formilFH4, que são requeridos para as sínteses de DNA e RNA. Na deficiência de folato, as células normais que proliferam mais rapidamente ficam com problemas, e aí surge a anemia megaloblástica. Na falta da B12, que aceita grupos metil do N5-metil-FH4, este acumula-se e é excretado pela urina. Assim, este composto não podendo ser reconvertido a tetrahidrofolato e seus derivados, uma deficiência de folato ocorre secundária à deficiência da B12 (teoria da captura do metil). Vitamina B12 está também envolvida na conversão de metil malonil-CoA para succinil-CoA. Na deficiência da B12, o ácido metilmalônico é excretado na urina, e adicionado à anemia megaloblástica surgem os problemas neurológicos, os quais não podem ser aliviados pela administração de folato. Estes são devido à desmielinização de nervos, sendo irreversível. Na ausência do fator intrínseco, que é produzido pelo estomago e necessário para absorção da vitamina B12, surge a anemia perniciosa, que é caracterizada pelos problemas anêmicos e neurológicos. Neste caso, vale lembrar também que o requerimento para a metionina será necessário, uma vez que a remetilação que gera metionina estará comprometida. Na deficiência do folato, o FIGLU aparecerá na urina, porque a reação figlu + FH4 [(] (Glu + formilFH4.
03)- Explique os mecanismos de ação dos quimioterápicos sulfas e fluoruracila e os antifolatos metotrexato e trimethoprin.
Solução:
As sulfas são análogos do paba (ácido p-amino benzóico), um constituinte do folato, que inibem competitivamente a síntese bacteriana do ácido fólico. A síntese das purinas requer FH4 (tetrahidrofolato) como um cofator e, portanto as sulfas diminuem esta via metabólica nas bactérias.
Várias drogas antitumorais são bloqueadoras da síntese da timina, e atrapalham a duplicação do DNA e com isto a multiplicação celular. Como exemplo, temos a fluoruracila (adrucil, efudex, fluracil ( fluoruracila ( Ca colorretais, gástricos e uterinos) análogo da uracila, que é convertido em FdUMP, um inibidor irreversível da timidilato sintase, enzima que catalisa a reação dUMP a dTMP. Temos também, a aminopterina e a ametopterina (metotrexato). Drogas valiosas no tratamento de tumores de crescimento rápido, tais como leucemia aguda e coriocarcinoma. O problema é que também serão afetadas as células normais de crescimento rápido como as indiferenciadas da medula óssea, células epiteliais do tubo digestivo e dos folículos pilosos, o que justifica os efeitos colaterais tóxicos deste medicamento. Esta droga é similar ao diidrofolato, sendo portanto um inibidor da diidrofolato redutase (liga-se a ela ( 1000 vezes mais firme que o diidrofolato); ela reduz a síntese da dTMP ao bloquear a regeneração do tetrahidrofolato. Podemos citar também o trimethoprim, um inibidor da diidrofolato redutase de origem procariótica, usado no tratamento de infecções bacterianas e certas formas de malária; aqui o mais adequado é a pyrimetamina.
04)- Anemia perniciosa – a biossíntese de purinas é bloqueada pela deficiência de vitamina B12. Por quê? Qual a explicação para o aparecimento da anemia megaloblástica? Como o metabolismo de ácidos graxos e o de aminoácidos também poderiam ser afetados pela deficiência da vitamina B12?.
Solução:
Anemia perniciosa é uma doença produzida pela deficiência da vitamina B12. Ela é causada pela deficiência de uma proteína denominada fator intrínseco, que é produzido pela mucosa gástrica, sendo essencial para a absorção da vitamina pelo intestino. A deficiência da vitamina ocasiona dois problemas em humanos: um hematológico e o outro neurológico.
Os sintomas hematológicos são semelhantes aos causados pela deficiência do ácido fólico, ou seja, anemia megaloblástica. Neste ponto, níveis elevados de folatos poderá resolver o problema anêmico, mas não o neurológico. A vitamina B12 é uma coenzima essencial na reação de conversão da homocisteína em metionina, a qual necessita de N5-metiltetrahidrofolato. A reação bloqueada compromete a reciclagem das coenzimas do ácido fólico. Com a deficiência , acumula-se o N5-metiltetrahidrofolato, o que causará deficiência das outras coenzimas que são necessárias na biossíntese das purinas e da timina, uma vez que as coenzimas são interconvertíveis, menos a N5-metiltetrahidrofolato que precisa da reação de remetilação, via homocisteína e cofator B12. Ver a reação:
Folato ( FH2 ( FH4 ( N5,N10- metilenoFH4 ( N5,N10-metenilFH4 
 ( B12 
 N5-metil-FH4 + homocisteína ( FH4 + metionina
 
 
As desordens neurológicas são devido a desmielinização progressiva do tecido nervoso. Com a falta da vitamina B12, ocorre acúmulo de metilmalonil-CoA, que irá interferir com a formação da bainha de mielina por dois mecanismos: primeiro, o metilmalonil-CoA é um inibidor competitivo do malonil-CoA na biossíntese de ácidos graxos. Desde que a bainha de mielina é continuamente renovada, qualquer inibição severa no processo, conduzirá a uma eventual degeneração; segundo, durante a síntese de ácidos graxos, o metilmalonil-CoA poderá substituir o malonil-CoA na reação de condensação de alongamento, levando a síntese de ácido graxo ramificado, o qual poderá romper a estrutura normal da bainha.
05)- Hiperuricemia – muitos pacientes com deficiência de glicose-6-fosfatase têm altos níveis de urato no soro. A hiperuricemia pode ser induzida em pessoas normais pela ingestão de álcool ou exercícios exaustivos. Proponha um mecanismo comum que responda por estes achados.
Solução:
. Deficiência da glicose-6-fosfatase - A via das pentoses torna-se ativada (consumo de NADPH pela síntese elevada de ácidos graxos, nesta condição), com produção excessiva de ribose-5-P que ativa a síntese de purinas, resultando numa degradação muito elevada destas bases, culminando numa produção concomitante alta de ácido úrico (hiperuricemia com artrite gotosa).
. Exercícios exaustivos - Sabe-se que exercícios exaustivos pode gerar hiperuricemia. Isto pode ser explicado baseado no ciclo dos nucleotídeos purínicos. O excesso de AMP gerado através dos exercícios poderá ser degradado a urato.
. Ingestão excessiva de bebidas alcoólicas – a metabolização do álcool em excessiva quantidade gera lactato, malato e acetato, que são ácidos orgânicos que competem com urato nos mecanismos de excreção. Sendo mais solúveis, são excretados pelos rins e o urato é mais retido ( um provável mecanismo). Outro provável mecanismo seria (segundo Stryer 5ª edição): O nível deATP no citossol do fígado cai, e o de AMP sobe acima do normal em todas as três condições. O AMP em excesso é degradado a urato.
06)- A solubilidade do ácido úrico é 1,2 g/L no plasma sangüíneo (pH = 7,4), mas somente 0,07 g/L na urina (pH ~ 5,0).
baseando-se na estrutura do ácido úrico (pK do OH do carbono 8 ~ 5,75), sugira a base química que possa explicar esta diferença de solubilidade.
explique também as condutas mais adequadas que são utilizadas no tratamento de indivíduos hiperuricêmicos ou que já sofrem de gota.
Solução:
a- em pH 7,4 predomina-se o urato que tendo carga negativa devido a desprotonação, é mais solúvel. Na urina, devido ao pH em torno de 5,0 irá predominar o ácido úrico, forma não desprotonada que é bem menos solúvel.
b- deficiência das duas primeiras enzimas da via de síntese das purinas, ou seja, a PRPP sintetase e a amido fosforribosil transferase, muito provavelmente são os dois problemas bioquímicos que podem ser responsabilizados pelas hiperuricemias ditas primárias ou devido a problemas de genes. Problemas secundários podem gerar uma elevação de ácido úrico na corrente sangüínea, como exemplo, psoríase (provoca uma destruição excessiva de células, e aí, degradação excessiva de bases púricas o que leva a uma grande produção do produto final, o ácido úrico) e alcoolismo (a metabolização do etanol provoca elevação de malato e lactato, que sendo ácidos orgânicos competem com o rato pela excreção renal e, sendo mais solúveis, são excretados e o urato “fica para trás”).
c- na maioria das vezes a conduta é uma combinação de dieta com medicamentos. Alimentos que gerem excessiva quantidade de urato, devem ser restringidos como os ricos em células (fígado, etc., nutricionistas que devem saber melhor), dieta carregada em proteínas, como discutido em outra questão, carboidratos (porque a via das pentoses hepática torna-se mais ativa, neste caso, e a ribose-5-fosfato poderá “empurrar” ou ser canalisada para a via de síntese das purinas; lembre-se, ela é o ponto de partida desta via metabólica), bastante líquidos (isto para evitar concentração da urina e o urato precipitar), restringir alimentos ricos em xantinas, como chocolate, café, guaraná (esta é uma questão polêmica devido a semelhança entre a estrutura das xantinas e o urato), evitar alimentos ricos em oxalatos para não facilitar a formação de cálculos renais, etc. Medicamento é o alopurinol, um inibidor da xantina oxidase que catalisa duas etapas da conversão da hipoxantina a ácido úrico. O alopurinol sofre a 1ª oxidação para formar aloxantina, mas não pode sofrer a 2ª oxidação. A aloxantina permanece ligada à enzima e, por conseguinte, inativa-a. Isto reduz a formação de ácido úrico, forma mais hipoxantina que é mais solúvel e portanto, mais facilmente excretada pelos rins, como pode ser melhor visto no caso clínico de gota.
07)- Descreva os defeitos metabólicos da síndrome de Lesch-Nyhan, IDCS, acidúria orótica e gota.
Solução:
. Aciduria orótica - A uridina da dieta é convertida em UMP pela uridina fosfotransferase, daí UTP que inibe a CAD. Portanto, a partir da UMP, os outros nucleotídeos da pirimidina são sintetizados, o que normaliza a situação, ou seja, a uridina é recuperada para monofosfato e finalmente para trifosfato. A célula está deficiente em UTP e CTP porque a conversão de ác. Orótico esta bloqueada, de modo que a uridina exógena fornece um desvio, que contorna o bloqueio. A formação de ácido orótico fica diminuída porque UTP inibe a CAD, a enzima controle.
. IDCS - doença que causa uma imunodeficiência combinada severa associada a defeito na degradação de nucleotídeos das purinas. A enzima adenosina desaminase (ADA) atua sobre a adenosina e desoxiadenosina, via normal de degradação do nucleotídeo da adenina. Uma deficiência de ADA é associada com uma imunodeficiência severa, combinada das funções das células T e das células B. Os pacientes apresentam concentrações intracelulares elevadas de dATP e S-adenosil-homocisteína. Várias hipóteses foram levantadas para explicar as conseqüências bioquímicas da falta de ADA: 1- altos níveis de dATP inibe a atividade da ribonucleotídeo redutase e, como conseqüência, inibe a síntese de DNA; 2- desoxiadenosina inativa a S-adenosil homocisteína hidrolase, levando à diminuição da quantidade de SAM (S-adenosilmetionina), necessária para a metilação de bases no RNA e no DNA; 3- níveis aumentados de adenosina resultam em aumento dos níveis de AMPc. É possível que cada um desses mecanismos contribua para o efeito total sobre a disfunção imunológica. No entanto, não existe uma explicação adequada para a especificidade dos efeitos somente sobre as células T e B. Tratamento de crianças com deficiência de ADA inclui transfusão de sangue, transplante de medula óssea, terapia de reposição da enzima com ADA-polietileno glicol e, mais recentemente, terapia gênica. Cada um desses tratamentos tem desvantagens. Transfusões sangüíneas produzem problemas de excesso de ferro e segurança da fonte. Transplante de medula óssea, embora seja curativo, requer um doador compatível. Terapia de reposição de enzima com ADA-PEG tem sido o tratamento mais bem sucedido até o momento, mas requer monitoramento constante dos níveis de ADA e injeções freqüentes de ADA-PEG e há um custo considerável envolvido. Terapia gênica é a esperança do futuro, ou seja, o gene da ADA deve ser transfectado em células precursoras de crianças com deficiência de ADA. (retirado da corr. Clínica 12.3- pg 420 do livro do Devlin –4a edição traduzida).
. Gota – é uma doença caracterizada por níveis elevados de ácido úrico nos fluidos corporais. A sua manifestação mais comum é uma artrite por inflamação das juntas com dor agonizante e de aparecimento repentino, freqüentemente no dedão do pé, causada pela deposição de cristais de urato de sódio, os quais são quase insolúveis. O urato de sódio e/ou o ácido úrico podem também se precipitar nos rins e nos ureteres como pedras, resultando em dano renal e em obstrução do trato urinário. A gota que acomete aproximadamente 3 em cada 1000 pessoas, predominantemente homens, tem sido tradicionalmente, embora erroneamente, associada com extravagâncias alimentares e com ingestão de bebidas alcoólicas. A origem provável dessa associação é que, em séculos anteriores, quando o vinho era freqüentemente contaminado com chumbo durante sua produção e estocagem, seu alto consumo resultava em envenenamento crônico por chumbo que, entre outras coisas, diminuía a capacidade dos rins de excretar ácido úrico. A causa prevalente da gota é a secreção alterada de ácido úrico (embora normalmente por outras razões que não o envenenamento por chumbo) ou uma síntese excessiva discutida na questão anterior.
. Síndrome de Lesch-Nyhan – os sintomas dessa síndrome, causada por uma deficiência grave se HGPRT, indicam que as reações de recuperação das purinas têm outras funções, além da conservação de energia necessária para a biossíntese de novo das purinas. Esse defeito, congênito e ligado ao sexo (afeta, em sua maioria, homens), resulta na produção excessiva de ácido úrico (produto final da degradação das purinas nos primatas) e em anormalidades neurológicas como espasticidade, retardo mental e comportamento altamente agressivo e destrutivo, incluindo uma compulsão bizarra por automutilação. Por exemplo, muitas crianças com esta síndrome têm um grau alto de compulsão de morder os próprios lábios e dedos que devem ser imobilizadas. Ao serem liberados, os pacientes que conseguem comunicar-se suplicam para que sejam novamente imobilizados, enquanto já tentam se machucar. A produção excessiva de urato em pacientes com a síndrome é facilmente explicada. A falta de atividade da HGPRT promove um acúmulo de PRPP, que normalmente seria usado na rota de recuperação de hipoxantina e guanina. O excesso de PRPP ativa a amidofosforribosil-transferase (que catalisa a reação 2 da rota de biossíntese de IMP), acelerando bastante a síntese de nucleotídeos de purina e, portanto a formaçãode seu produto de degradação, o ácido úrico. Entretanto, as bases fisiológicas das anormalidades neurológicas associadas permanecem obscuras. O fato de um defeito em uma única enzima provocar alterações de comportamento tão profundas e bem-definidas, por outro lado, tem implicações psiquiátricas importantes.
08)- Um bebê com 5 meses de idade foi admitido no hospital em razão de uma extrema letargia, tosse persistente, descarga nasal e fezes com odor forte e soltas. O bebê apresentava uma anemia grave e o exame de urina mostrou um sedimento cristalino, sendo identificado mais tarde como ácido orótico. O paciente recebeu doses elevadas de uridina (150 mg/kg/dia) que resultou em uma redução do ácido orótico juntamente com um retorno a níveis normais do hematócrito. Com o tratamento continuado a criança ganhou peso e tornou-se ativa. Explique as bases bioquímicas da reposição de melhora do paciente com o tratamento a base de uridina.
Solução:
Acidúria orótica, uma doença genética humana hereditária, é caracterizada pela excreção urinária de grandes quantidades de ácido orótico, por retardo no crescimento e por anemia grave. Esse doença resulta da deficiência na enzima bifuncional que catalisa as reações 5 e 6 da biossíntese dos nucleotídeos de pirimidina. A análise bioquímica dessa condição levou ao seu tratamento efetivo: a administração de uridina e/ou citidina. O UMP formado pela fosforilação desses nucleosídeos, além de substituir aquele normalmente sintetizado, inibe a CAD, atenuando a velocidade de síntese de ácido orótico. Nenhuma deficiência genética na biossíntese de nucleotídeos de pirimidina é conhecida em seres humanos, provavelmente porque tais deficiências seriam letais in útero.
09)- Músculo em exercício – algumas reações interessantes ocorrem no tecido muscular para facilitar a geração de ATP para contração: 
 Adenil-succinato
 fumarato GDP + Pi 
 Ciclo dos nucleotídeos purínicos 
2ADP ATP + AMP
 Asp + GTP
 H20 NH3 IMP 
Na contração muscular, o ATP é transformado em ADP. A adenilato cinase converte 2 moléculas de ADP a uma de ATP e uma de AMP.
porque esta reação é benéfica para a contração muscular?
o músculo pode metabolizar AMP usando o ciclo dos nucleotídeos purínicos. A etapa inicial neste ciclo, catalisada pela AMP desaminase é a transformação de AMP em IMP. Por que a desaminação de AMP facilita a formação de ATP no músculo (a reação da adenilato cinase está em equilíbrio, isto é, aproximadamente igual a 1).
como o ciclo de nucleotídeos purínicos ajuda a geração aeróbia de ATP?. 
Solução:
algum ATP pode ser recuperado de ADP que esteja sendo produzido.
como a reação de adenilato cinase está em equilíbrio, a remoção de AMP levaria à formação de mais ATP.
essencialmente, o ciclo serve como uma reação anaplerótica para a geração do fumarato, intermediário do ciclo do ácido cítrico.
Obs.: sabe-se que exercício exaustivo pode gerar hiperuricemia. Isto pode ser explicado baseado no ciclo dos nucleotídeos purínicos. O excesso de AMP gerado através dos exercícios poderá ser degradado a urato.
10)- Por que indivíduos submetidos à quimioterapia com Fluoruacila ou metotrexato perdem os cabelos temporariamente?
Solução:
A fluoruracila e o metotrexato são drogas utilizadas na quimioterapia do câncer. São drogas que atuam em “pontos” próximos e que visam bloquear o rápido crescimento das células tumorais. Efeitos colaterais surgirão em decorrência da ação das drogas nas células normais de crescimento rápido; não só as do folículo piloso serão atingidas, como também as do trato gastrintestinal e as que darão origem às hemácias.
A resposta “seca” seria que a fluoruracila será convertida em FdUMP, que inibirá fortemente a timidilato sintase de todas as células, como as do folículo piloso e matando-as rapidamente Conseqüentemente, os cabelos caem. O metotrexato é um inibidor competitivo da diidrofolato redutase, o que reduzirá a concentração do tetrahidrofolato e assim do N5,N10-metileno tetrahidrofolato, que é necessário na conversão uridina em timidina ou UMP em TMP. A timidina é um precursor direto das polimerases que duplicam o DNA. Este bloqueio quebra a multiplicação das células, tanto tumorais, quanto normais. Os cabelos também irão cair.
11)- Tratamento auxiliar – o alopurinol às vezes é dado a pacientes com leucemia aguda que estão sendo tratados com medicamentos contra o Câncer. Por que se usa o alopurinol?
Solução:
Estes pacientes têm um alto nível de urato devido à degradação de ácidos nucléicos. O alopurinol evita a formação de cálculos renais e bloqueia outras conseqüências deletérias da hiperuricemia, impedindo a formação de urato. O mecanismo de ação do alopurinol: ele é um inibidor da xantina oxidase que catalisa duas etapas da conversão da hipoxantina e ácido úrico. O alopurinol sofre a 1ª oxidação para formar aloxantina, mas não pode sofrer a 2ª oxidação. A aloxantina permanece ligada à enzima e, por conseguinte, inativa-a. Isto reduz a formação de ácido úrico, forma mais hipoxantina que é mais solúvel e portanto, mais facilmente excretada pelos rins. 
12)- Uma vereadora, em um discurso de campanha, apresentou uma dor aguda no quadril direito, que acentuou-se levando-a posteriormente a um hospital. O exame físico não acusou nada de anormal, nem tampouco os raios X de abdome e de pelve, sendo que a urinálise revelou urina turva, acídica e proteinúria. Após a centrifugação, o sedimento mostrou um material cristalino e fino. O estudo do material demonstrou tratar-se de ácido úrico. Qual é o diagnóstico? Discuta com a paciente as bases bioquímicas do tratamento com o alopurinol.
Solução:
Gota. A gota normalmente é tratada com alopurinol, um inibidor da xantina oxidase que catalisa duas etapas da conversão da hipoxantina e ácido úrico. O alopurinol sofre a 1ª oxidação para formar aloxantina, mas não pode sofrer a 2ª oxidação. A aloxantina permanece ligada à enzima e, por conseguinte, inativa-a. Isto reduz a formação de ácido úrico, forma mais hipoxantina que é mais solúvel e portanto, mais facilmente excretada pelos rins. 
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GD No 16- INTEGRAÇÃO DO METABOLISMO
01)- Sr. Antônio Gumercindo caiu dentro de uma cisterna seca, próximo à cidade Caratinga. Após sete dias, foi resgatado ainda vivo, uma vez que tinha conseguido beber água da chuva. Explique em termos metabólicos, a integração entre os órgãos que propiciaram a sobrevivência do Sr. Antônio.
Solução:
	O senhor Antônio foi submetido a um jejum prolongado típico passando por um jejum inicial, onde a glicemia é mantida principalmente pela glicogenólise, além de uma neoglicogênese de suporte. O glicogênio hepático normalmente é suficiente para 15 a 20 horas em estado de repouso. A partir deste ponto, a neoglicogênese deverá suprir continuamente a corrente sangüínea de glicose. No início, as necessidades cerebrais de glicose ainda são elevadas, e a neoglicogênese deverá ser abastecida de precursores, lactato, glicerol e principalmente aminoácidos. A partir do 3º ao 5º dia, ocorre uma redução da proteólise muscular, geralmente ativada pelos glicocorticóides, o que reduz a oferta de aminoácidos para a neoglicogênese e que coincide com a elevação da expressão e síntese da tioforase cerebral, o que capacita o tecido nervoso a utilizar também como combustível metabólico, os corpos cetônicos. Assim, a neoglicogênese reduz a velocidade, para poupar a perda de músculos que poderiam ser essenciais. A lipólise acentua-se, promovida pelo glucagon e adrenalina,ofertando ácidos graxos de maneira contínua para coração, músculo esquelético e fígado, principalmente. Portanto, ocorre uma distribuição de combustíveis metabólicos, onde o tecido adiposo oferta ácidos graxos e glicerol, o fígado sintetiza glicose e corpos cetônicos, o córtex dos rins sintetiza glicose também, cérebro, coração e músculo esquelético têm à disposição estes combustíveis para gerar energia, e assim, o Sr. Antônio será mantido vivo. O metabolismo basal também cai, nesta condição geralmente a partir do 3º cai, devido a diminuição da concentração de hormônios da tireóide.
02)- Explicar as causas e conseqüências dos severos episódios hiperglicêmicos, a hiperlipoproteinemia (VLDL e QL elevados) e a cetose do diabetes melitus tipo 1 não-tratado. 
Solução:
A hiperglicemia pode ser explicada da seguinte maneira: a ausência da insulina promove uma diminuição da síntese e translocação dos transportadores de glicose (Glut-4) pelos tecidos adiposo e muscular, diminuindo com isto, a captação de glicose por estes tecidos. No fígado, a ausência de insulina, gera alterações metabólicas muito importantes. A começar pela queda da transcrição da enzima glicoquinase, crucial na fosforilação de grandes quantidades de glicose, oriundas da alimentação, devido a seu Km elevado (10mM). A ausência desta enzima no fígado, leva a uma redução muito acentuada da concentração de um substrato chave que é a glicose-6-fosfato, tanto para a via glicolítica, quanto para o ciclo das pentoses e síntese de glicogênio. Desta maneira, a glicose já está deixando de ser “aprisionada” pelo fígado e escapando para a corrente sangüínea, principalmente após as refeições. Portanto, a baixa captação de glicose pelos tecidos adiposo e muscular e o não aprisionamento desta pelo fígado, mecanismos dependentes da insulina, já respondem pela maior parte do excesso de glicose plasmática de um diabético dependente de insulina não tratado ou descompensado. Assim, a degradação da glicose (via glicolítica e ciclo das pentoses) torna-se bastante reduzida, uma vez que, enzimas reguladoras como a FFQ II (fosfofrutoquinase II), piruvato quinase e glicose-6-P desidrogenase são ativadas por mecanismo dependente da insulina através das fosfatases que as desfosforilam. O mesmo raciocínio é válido para as enzimas reguladoras do metabolismo do glicogênio, a glicogênio sintase e a PP1-G (fosfatase 1 associada ao glicogênio). Neste ponto, o resultado é uma queda na síntese do glicogênio. A neoglicogênese com a deficiência da insulina, torna-se acelerada, uma vez que, as enzimas chave desta via, como a piruvato carboxilase, a PEPCK (fosfoenolpiruvato carboxiquinase), a frutose-1,6-bifosfatase e a glicose-6-fosfatase têm as sínteses normalmente reprimidas por um mecanismo dependente da insulina, ficando assim com as suas concentrações elevadas. Portanto, o resultado é uma neoglicogênese hepática acelerada e contínua, que canaliza grandes quantidades de glicose para a corrente sangüínea e que juntamente com a reduzida via glicolítica e síntese de glicogênio, comprometem ainda mais o quadro hiperglicêmico.
	Ocorre uma queda acentuada na síntese e liberação da enzima lipase lipoproteíca, o que compromete a hidrólise dos triglicerídeos presentes nas VLDLs (lipoproteínas de densidade muito baixa) e nos QLs (quilomícrons) da corrente sangüínea reduzindo em muito a oferta de ácidos graxos a serem captados pelo tecido adiposo para que possam ser armazenados com TG. Isto explica a hipertrigliceridemia e a hiperquilomicronemia, características do diabetes tipo I não tratado. A falta da insulina prejudica também a síntese e a translocação dos transportadores de membrana, os GLUTs-4, nas células adiposas, caindo em muito a captação da glicose e assim a síntese do glicerol-3-fosfato, esqueleto chave para dos TGs. Além disso, no tecido adiposo, a lipólise continua ativa, uma vez que, o glucagon está presente e a insulina deficiente, o que faz a via só funcionar na direção lipolítica. Isto explica a elevada concentração de ácidos graxos no diabetes tipo I. 
	A lipólise predominando nesta situação, gera uma liberação acentuada de ácidos graxos livres para a corrente sangüínea, um combustível importante para os tecidos musculares e o fígado. A presença de corpos cetônicos na urina, é reflexo de uma concentração elevada no sangue, indicando uma cetogênese alta no fígado. Esta pode ser explicada de várias maneiras. A ausência da insulina (normalmente nesta condição, os hormônios glucagon e glicocorticóides “ficam livres” e os seus efeitos aparecem de maneira significativa) prejudica bastante a via glicolítica no hepatócito, além de permitir a liberação da neoglicogênese. A via glicolítica operando em baixa (principalmente após as refeições), traz como conseqüências, uma concentração insuficiente de piruvato e consequentemente de oxaloacetato (OAA) e uma não síntese de ATPs, normalmente gerados pela via (2 ATPs + 2 NADH = 7 ATPs). A questão é que os hepatócitos terão que buscar nos ácidos graxos, o combustível energético para as suas necessidades. Acontece que a oxidação de ácidos graxos (que é intramitocondrial) ocorre em dois estágios: o primeiro, também denominado (-oxidação, dividido em quatro etapas, onde a última requer CoA-SH (coenzima A) e o segundo estágio, corresponde a entrada das moléculas de Acetil-CoAs no ciclo de Krebs. No estado diabético, a concentração de OAA torna-se muito baixa (uma vez que é desviado para a neoglicogênese), o que reduz em muito a entrada de Acetil-CoAs no ciclo de Krebs. A CoA-SH é essencial para que a (-oxidação continue, sendo que a sua reciclagem provém da condensação do oxaloacetato com o Acetil-CoA ou da via de síntese de corpos cetônicos. Como a concentração de OAA é muito baixa nesta situação, a reciclagem da CoA-SH ocorre praticamente pela via de síntese de corpos cetônicos. Podemos considerar que o ciclo de Krebs no estado diabético, é praticamente inoperante, o que induziria uma cetogênese elevada. Como o hepatócito nesta situação não sintetiza ácidos graxos, o mecanismo de transporte intramitocondrial deste combustível fica sempre ativo, ou seja, o fluxo é contínuo e a (-oxidação super ativa.
	Esta cetogênese acentuada, normalmente causa o quadro de cetose, caso não for tratada. Esta é caracterizada por uma cetonemia, cetonúria e cheiro de acetona. A cetonemia poderá causar uma queda do pH sangüíneo (os corpos cetônicos são ácidos fracos com pK aproximado de 4,5) e uma hiperventilação. A cetonúria pode gerar um desequilíbrio hidroeletrolítico, uma vez que os corpos cetônicos são ânions e para serem excretados, os rins precisam neutralizá-los com cátions, o que arrasta Na+ ou K+, juntamente com água. Lembrando também que ocorre excreção de H+ + NH3 ( NH4+Cl( que também necessita de água para ser excretado. Portanto, a cetonúria juntamente com a glicosúria podem ser responsabilizadas pelo desequilíbrio hidroeletrolítico. 
 	A hiperglicemia crônica e silenciosa é o “problema” responsável pelo aparecimento de alterações que resultam nas complicações tardias do DM. Atualmente são propostos dois a três mecanismos que podem explicar as alterações: primeiro, a formação de polióis, ou muitos álcoois. Temos, então: 
Glicose (excessiva) + NADPH + H+ ( sorbitol + NADP+ (enzima aldose redutase).
sorbitol + NAD+ ( frutose + NADH (enzima sorbitol desidrogenase).
Em tecidos que não dependem de insulina para captar a glicose, como cristalino, retina, papilas renais e células de tecido de Schivan, os níveis deste carboidrato elevam-se significativamente, possibilitando que a aldose redutase reduza a glicose em sorbitol. Este acumula no interior destas células e provoca fortes efeitos osmóticos que poderiam estar associados aos problemas que surgirão mais tarde, como catarata, retinopatia, nefropatia e neuropatia periférica. No fígado, o sorbitol é oxidado a frutose, pela sorbitol desidrogenase, gerando excessivas quantidades de NADH. Isto poderá conduzir a um estado redox alterado podendo gerar grandeprodução de radicais livres, como também favorecer a dissociação do pool celular de Fe3+ ligado a ferritina, resultando daí, a Fe2+  livre que também pode produzir mais radicais livres. Isto devido a reação de Fenton:
Fe2+ + H2O2 ( Fe3+ + OH( + OH(
O peróxido de hidrogênio (água oxigenada) não é um radical livre, mas é convertido, pelas reações de Fenton ou de Haber-Weiss (O2- + H2O2 + H+ ( O2+ OH( + H2O), no radical hidroxila, em presença de Fe2+ ou de Cu+, prevalentes em células. Este radical hidroxila livre é, sem dúvida, o radical livre mais perigoso, uma vez que está envolvido em reações como peroxidação de lipídeos e geração de outros radicais tóxicos. Segundo, as reações de glicação ou glicosilação:
Glicose (excessiva) + H2N-proteína (reação com grupos amino de proteínas diversas) em uma reação não enzimática o que irá produzir uma base de Schiff e gerar produtos finais de glicação avançada (PGAs), como imidazóis e pirróis. Estas moléculas, irreversivelmente modificadas, tornam-se de meia vida mais longas e poderão ao longo do anos, depositarem-se nas paredes de artérias e veias e provocar uma redução progressiva de seus calibres. Isto poderá explicar, em parte, o surgimento das complicações macrovasculares, ligadas a doença coronariana, AVC e problemas periféricos, dos diabéticos não acompanhados. 
Supõe-se que ocorra também uma excessiva peroxidação de LDLs devido ao NADH gerado em grandes quantidades (citado acima), o que irá comprometer ou agravar fatores ligados à doença coronariana. Portanto, são dois ou mais fatores agindo conjuntamente, o que irá contribuir de maneira significativa com os problemas ligados às complicações a médio e a longo prazos do diabetes melitus. 
A hiperglicemia e a resultante glicação de proteínas afetam os nervos, pois proteínas de transporte de membrana como a Na+,K+-ATPase têm suas atividades diretamente reduzidas pela glicação, diminuindo o transporte axonal e a condutividade das fibras afetadas. A hiperglicemia também causa um acúmulo de sorbitol nos neurônios, que neste caso, não leva a desequilíbrio hiperosmótico, mas sim a uma inibição competitiva da captação de mioinositol e taurina nos nervos (seria um terceiro mecanismo envolvido). Os níveis intracelulares de mioinositol e taurina ficam insuficientes para a homeostase do neurônio. A diminuição do mioinositol nos tecidos periféricos afeta a síntese de fosfoinositídios como o IP3 (fosfatidil inositol 4,5-bifosfato é seu precursor na transdução), mensageiro intracelular fundamental para o neurônio. Portanto, acredita-se que todas estas alterações sejam os agentes causadores das disfunções motoras sensoriais e autônomas que ocorrem no diabetes avançado.
03)- Explicar as diferenças bioquímicas entre os dois tipos clássicos de diabetes melitus.
Solução:
Diabetes do tipo 1. A idade (a maioria dos pacientes diabéticos do tipo 1 são jovens), a cetogênese acentuada, geralmente associada a valores elevados de glicose e triacilgliceróis são característicos desta doença.
Diabetes do tipo 2. Geralmente em diabetes do tipo 2, não ocorre cetogênese, a glicemia é elevada, como também os níveis de triglicérides ou triacilgliceróis, mas não tão elevados quanto no tipo 1. Também, diabetes tipo 2 tem o precedente de obesidade, a inatividade física e geralmente acometendo mais a partir da meia idade. 
04)- A tabela abaixo foi obtida a partir de diabetes experimental em ratos.
	Ratos
	volume
urinário
(mL/24h)
	alimento ingerido
(g/24h)
	água ingerida
(mL/24h)
	glicemia (mg/%)
	uréia na urina
(mg/24h)
	glicosúria 
(g/24h)
	Cetonúria
	glicogênio
hepático
(%)
	Ácidos
Graxos
((mol/mL)
	Controles
	 5,6
	 24
	 38
	 138
	 310
	 -------
	 -----
	 3,90
	 0,35
	Diabéticos 
	 58,0
	 30
	 110
	 516
	 1062
	 3,94
	 +++
	 1,17
	 0,74
Interpretar e discutir os resultados da tabela.
Solução:
A poliúria (uma quantidade excessiva de urina) e a polidipsia são reflexos da perda renal de solutos. Uma explicação mais plausível pode ser encontrada nos compêndios de Fisiologia. A glicemia e a cetogênese que estão bastante elevadas, foram explicadas em exercícios anteriores. A glicosúria é reflexo da glicemia elevada nesta condição clínica. O glicogênio hepático, está baixo, devido a baixa expressão da enzima glicocinase hepática, que é controlada pela insulina. Como os animais diabéticos não foram tratados com insulina, não ocorre síntese significativa desta enzima, sendo que a conseqüência imediata é a não “captura” da glicose, via fosforilação em glicose-6-fosfato, por esta enzima, proveniente da alimentação. Assim, a glicogênese torna-se baixa. A concentração de ácidos graxos está mais elevada que nos animais normais, um reflexo da contínua lipólise, ativada pelo glucagon, um mecanismo explicado em exercícios anteriores.
05)- Uma dieta popular, indicada para perder peso, consiste basicamente de lipídeos e proteínas, sendo isenta de carboidratos. Seus proponentes afirmam que o paciente pode comer proteínas e lipídeos à vontade e irá perder peso. Pacientes submetidos a esta dieta, muitas vezes queixam-se de dificuldades de respirar e hálito cetônico.
Dê uma explicação metabólica plausível da perda de peso com relação a esta dieta.
b- A afirmação dos autores, de que o paciente poderá comer lipídeos à vontade, é plausível ou correta? Ou seja, ocorrerá perda de peso rápido?
Solução:
a- Neste tipo de dieta, intermediários do ciclo de Krebs devem ser produzidos quase que inteiramente a partir de aminoácidos neoglicogênicos da dieta protéica. O odor de cetona, sugere que esta fonte alimentar é insuficiente para satisfazer as necessidades biossintéticas a manter a operação adequada do ciclo, de modo que resulta em cetose. Debaixo destas condições, a dieta e os lipídeos do corpo tornam-se as principais fontes de energia. Como conhecido, os ácidos graxos são oxidados ineficientemente durante a cetose e portanto, devem ser gastos rapidamente para suprir as necessidades calóricas do paciente.
b- esta afirmação parece improvável, pq aumentado a quantidade de lipídeos e proteínas significa que menos lipídeos devem ser degradados para suprir as necessidades energéticas, e conseqüentemente a perda de peso ocorrerá muito mais lentamente.
06)- Escolha da fonte de energia – dentro de poucos dias após começar um jejum, a excreção de nitrogênio acelera-se a um nível acima do normal. Após umas poucas semanas, a velocidade de excreção do N cai a um nível menor e continua nesta velocidade baixa. Contudo, após as reservas lipídicas terem sido esgotadas, e excreção de N passa para um nível elevado. 
quais os eventos que disparam o aumento repentino inicial da excreção de N?
por que a excreção de N cai após algumas semanas de jejum?
explique o aumento da excreção de N quando as reservas lipídicas forem esgotadas.
Solução:
a- o esgotamento das reservas de glicogênio. Quando isto acontece, as proteínas musculares têm que ser degradadas para suprir as necessidades de glicose para o cérebro (isto para fornecer precursores aminoácidos neoglicogênicos hepáticos). Os aminoácidos resultantes são desaminados, os esqueletos de carbono direcionados para a neoglicogênese e os átomos de nitrogênio convertidos em uréia pelo fígado e excretada pela urina. 
b- o cérebro adaptou-se à utilização de “corpos cetônicos”, que derivam do catabolismo dos ácidos graxos. Em outras palavras, o cérebro está sendo alimentado pela degradação dos ácidos graxos.
c- quando as reservas de glicogênio e lipídeos são esgotadas, as únicas fontes de energia disponíveis são as proteínas.
O desenvolvimento de hepatite induzida por álcool.
CH3CHO + NAD+ ( CH3COO- + NADH
Inter-relações metabólicas de tecidos durante a metabolização do etanol no fígado.
Inter-relações metabólicas de tecidos durante a metabolização do etanol no fígado.
CH3CH2OH + NAD+ ( CH3CHO + NADH
Piruvato + NADH( Lactato + NAD+
Oxaloacetato + NADH ( Malato + NAD+
DHP + NADH ( Glicerol-P + NAD+
James D. Watson and F.H.C. Crick - 1953
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