Disciplina Bioqumica FF1N

ALUNAS: Patrcia Damsio da Silva Rangel. Amaryllis de Souza Almeida. 1. (a) Quando aprendemos bioqumica, estamos estudando a bioqumica de quais tipos de organismos?R: Quando aprendemos bioqumica, estamos estudando a bioqumica de todos os organismos vivos e da qumica relacionada com estes.(b) Em que consiste a chamada Lgica molecular da vida?R: Consiste em mostrar que as molculas quando so isoladas esto de acordo com as leis qumicas e fsicas que descrevem o comportamento de uma matria inanimada, mas quando atuam em conjunto, elas interagem para manter e perpetuar a vida.2. Quais so as 4 principais biomolculas presentes nos organismos vivos e quais as suas principais funes?R: As quatro principais biomolculas presentes nos organismos vivos so os carboidratos, lipdios, protenas e os cidos nucleicos.Carboidratos => fontes de energia, podem ser tambm reservas de energia, servem como estrutura e podem compor a estrutura de outras molculas.Lipdios => fontes de energia secundria, reserva de energia, isolamento trmico, proteo e estrutura.Protenas => funes estrutural, enzimtica, hormonal, de defesa, nutritivo, coagulao sangunea e transporte.cidos Nucleicos=> so o DNA e o RNA. O DNA contm todas as informaes da clula, determinando suas caractersticas e funes. O RNA formado a partir do DNA e tem a principal funo de intermediar a sntese de protenas.

3. (a) Quais so os nveis estruturais que uma protena pode assumir?R: Primria ,secundria, terciaria e quaternria.(b) Invente um trecho contendo 10 aminocidos diferentes que represente a estrutura primria de uma protena hipottica. Escreva esse trecho em cdigo de uma e trs letras.YKEMLGRAGK Tyr-Lys-Glu-Met-Leu-Gly-Arg-Ala-Gly-Lys.

(c) Desenhe a estrutura qumica de quatro resduos de aminocidos do trecho inventado (ligados em ligaes peptdicas)Glicina + Alanina

Arginina + Lisina

d) Indique com setas quais as ligaes formam os ngulos mais importantes para a estruturao 3D da protena e nomeio-os.

(a) O que uma cadeia lateral de um aminocido? R: A cadeia lateral o quarto ligante do carbono alfa de um aminocido, sendo responsvel pela diferenciao entre os 20 aminocidos principais.(b) Quantos tipos de cadeias laterais existem? R: Existem 20 tipos de cadeias laterais, que so compostas principalmente por carbono e hidrognio, oxignio e enxofre. E que so divididos em cinco grupos com base na diferena de polaridade de suas cadeias laterais. (c) Como elas influenciam na forma e funo das protenas? R: As cadeias laterais variam em estrutura, tamanho e carga eltrica e influenciam a solubilidade do aminocido em gua, essas propriedades so importantes para a conformao das protenas e, portanto, para sua funo.

(d) Como podemos classificar os aminocidos quanto sua cadeia lateral?R: grupo R apolar e aliftico, R aromtico, R polares e no carregados, R carregados positivamente e R carregados negativamente.5. (a) possvel trabalhar com protenas isoladamente? possvel atravs de mtodos de separao chamados cromatografia e eletroforese. Para trabalhar uma protena isoladamente, preciso separ-las de outras protenas, baseando-se na diferena de propriedades entre as protenas, como tamanho, carga e propriedades de ligao.Para iniciar o isolamento da protena, preciso romper clulas que possuem as protenas que sero trabalhadas formando uma soluo denominada extrato bruto. O extrato bruto submetido a tratamentos que separam as protenas presentes na soluo em diferentes fraes denominadas fracionamento. A primeira etapa o salting out, o efeito ocasionado pela adio de certos sais em quantidades adequadas (a solubilidade da protena reduzida em alta concentrao de sais), Algumas protenas precipitam e outras permanecem em soluo. As protenas precipitadas so retiradas e as que permanecem em soluo permanecem em soluo por centrifugao. E possui tambm a diliseque consiste em separar pequenos solutos das protenas. Aps essas duas etapas, as protenas podem ser isoladas pelas tcnicas de separao vistas em aula. (b) Descreva com detalhes alguma das tcnicas de purificao de protenas apresentadas na nossa aula.A cromatografia uma tcnica que permite a separao de diferentes molculas presentes em uma mesma mistura onde ocorrem diferentes interaes. Essa tcnica envolve trs propriedades: por tamanho, onde os grnulos porosos da matriz seguram as molculas menores; por carga, em que h um polmero carregado negativamente para a identificao de protenas positivas; e por propriedade de ligao, na qual h a adio de uma molcula ligante da molcula de interesse.(b) Separao por eletroforese: utiliza-se uma cuba com dois compartimentos separados por 5 a 10 cm. Em um compartimento o eletrodo com fio preto determina o polo negativo, e no outro compartimento o eletrodo com fio vermelho o polo positivo. Nos dois compartimentos colocam-se a soluo tampo com pH definido, e entre os compartimentos ajusta-se o suporte da eletroforese (agarose, acetato de celulose, gel de amido, gel de poliacrilamida). O suporte utilizado deve estar em contato com a soluo tampo dos dois compartimentos. As amostras a serem analisadas so aplicadas no suporte escolhido (gel de agarose, acetato de celulose, etc.). Para que protenas, enzimas, DNA ou RNA se fracionem necessrio passar no suporte uma corrente eltrica cuja voltagem e miliamperagem variam conforme os tipos de soluo tampo, suporte e amostra a ser fracionada. Aps a corrida eletrofortica, o suporte retirado da cuba e corado com corantes especficos por tempos variveis, e descorados a seguir. As anlises podem ser qualitativas ou quantitativas, estas ltimas por densitometria ou eluio.

6. A figura 1 apresenta um alinhamento da sequncia primria deuma protena hipottica entre diferentes organismos.

(a) Faa um mapa simples contando as diferenas nas sequncias dos aminocidos entre as espcies. R: Chimpanz :MLGGKVHGSI ARAGKVRGQTPKVAKQEKKKKKTGRAKRRMQYNRRFVNVVPTFGKKKAPNANQHomem MLGGKVHGSl ARAGKVRGQTPKVAKQEKKKKKTGRAKRRMQYNRRFVNVVPTFGKKKAPNANSGorilaMLGAKVHGSI ARAGKVRGQTPKVAKQEKKKKKTGRAKRRMQYNRRFVNVVPTFGKKKAPNANV(b) A que concluso voc pode chegar analisando essas diferenas?Partindo da anlise no alinhamento de diversas sequncias primrias de protena e da diferena entre elas, evidenciamos um grau de parentesco grande no que diz respeito sequncia do chimpanz e do homem, fato que no ocorre com tanta intensidade se compararmos o gorila com o homem.7. (a) O que o grfico de Ramachandran demonstra?Trata-se de um grfico (phi) versus (psi) para o resduo de um aminocido em um polipeptdeo, em que so indicadas as possveis combinaes de e .Atravs dele possvel prever a conformao dos peptdeos, uma vez que conformaes possveis so aquelas que envolvem pouco ou nenhum impedimento estrico.O grfico possui regies marcadas com tonalidades decrescentes de azul e uma grande regio rosa. Quanto mais escura for uma regio azul, mais permitida determinada conformao. As regies rosas correspondem conformaes no permitidas. (b) Qual aminocido poderia se encaixar em qualquer regio do grfico? Porque?A glicina, pois sua cadeia lateral restringe-se a um tomo de hidrognio o que permite mais liberdade para os ngulos PHI e PSI. (c) Porque o grfico assimtrico?A assimetria vem do fato que os aminocidos presentes nas protenas so ismeros L.8. Indique as interaes que estabilizam as hlices-alfa e as folhas beta?

9. Por que a estrutura terciria de uma protena mais conservada que a estrutura primria?R: A estrutura primria um simples sequenciamento de resduos de aminocido, sem se preocupar com o formato espacial e em algumas regies da estrutura primria de uma protena podem variar suas sequncias de aminocidos consideravelmente sem afetar a funo biolgica. J a estrutura terciria responsvel pelo enovelamento das folhas ou das hlices e ao se enovelar, diminui a entropia e a estrutura estabilizada por interaes fracas (pontes de hidrognio, interaes eletrostticas e hidrofbicas) e em alguns casos por interaes fortes (ligaes covalentes) e nessa conformao estabelecida a funo biolgica da protena, por esse motivo a estrutura terciria mais conservada que a estrutura primria.10. (a) O que a conformao nativa de uma protena?R: A conformao nativa de uma protena representa o estado em que ela pode exercer sua funo. (b) Quais so as principais interaes responsveis pela estrutura tridimensional de uma protena?R: O dobramento tridimensional se d, principalmente, por ligaes fracas principalmente hidrofbicas. (c) O que pode acontecer caso haja problemas na formao dessa estrutura terciria ou quaternria?R: A Protena sofre desnaturao, ou seja, perda de sua funo. Ocorre quando h mudana no meio em que ela est, seja mudana de temperatura, pH, adio de outros solutos etc.11. (a) Qual a diferena entre uma protena fibrosa e uma globular?R: As Protenas Fibrosas na sua maioria so insolveis nos solventes aquosos e possuem pesos moleculares muito elevados. So formadas geralmente por longas molculas mais ou menos retilneas e paralelas ao eixo da fibra. Algumas protenas fibrosas, porm, possuem uma estrutura diferente, como as tubulinas, que so formadas por mltiplas subunidades globulares dispostas helicoidalmente. J as protenas Globulares tm estrutura espacial mais complexa, so mais ou menos esfricas. So geralmente solveis nos solventes aquosos e os seus pesos moleculares situam-se entre 10.000 e vrios milhes. 99% das protenas so globulares e tm grande variedade funcional.(b) Cite exemplos de ambos os casos.R: So exemplos de protenas fibrosas as protenas de estrutura, como: o colgeno, encontrado no tecido conjuntivo, cartilagens, a matriz orgnica dos ossos e a crnea dos olhos; as -queratinas, que esto nos cabelos, pelos, unhas, garras, chifres, cascos e grande parte da camada mais externa da pele; a fibrona da seda, produzida por insetos e aranhas; ou ainda a fibrina do soro sanguneo ou a miosina dos msculos. J nas protenas globulares situam-se as protenas ativas, como as enzimas e transportadores como a hemoglobina e imunoglobulina.12. (a) Qual a importncia da reversibilidade das interaes ligante protena para uma clula? R: Permite resposta rpida a modificaes ambientais e condies metablicas.(b) Por que os mecanismos de inibio das reaes enzimticas so vantajosos para as clulas? (Cite exemplos de mecanismos).R: Porque podem ser utilizados no tratamento de doenas. Como por exemplo: certas bactrias fabricam cido flico a partir do cido paraminobenzoico (PABA), em uma reao catalisada por uma enzima bacteriana. Essas bactrias podem provocar infeces e o combate a elas pode ser feito com sulfa, cuja molcula parecida com a do PABA. Se a quantidade de sulfa for adequada, muitas enzimas sero enganadas e se encaixaro temporariamente no PABA, o que dificulta a produo de cido flico. Logo, sem essa vitamina o micrbio no pode se reproduzir e a infeco controlada. Esse tipo de inibio chama-se inibio competitiva, pois o inibidor compete pela ligao ao stio ativo. Outro tipo de inibio a inibio irreversvel: o inibidor liga-se covalentemente ou destri grupos funcionais da enzima, alterando sua forma. Assim, a enzima no se encaixa ao substrato normal.13. Explique com detalhes como a protena hemoglobina transporta oxignio, gs carbnico e H +.A hemoglobina possui duas conformaes principais: o estado T e o estado R. O oxignio se liga hemoglobina nos dois estados, mas possui afinidade maior pela protena no estado R. Quando no h oxignio disponvel, o estado T mais estvel. A ligao do oxignio subunidade da hemoglobina no estado T desencadeia uma mudana na conformao para o estado R. A hemoglobina deve ligar eficientemente o oxignio nos pulmes e liber-los nos tecidos. Entretanto, uma protena que liga o O2 com afinidade o ligar eficientemente nos pulmes, mas no o liberar muito nos tecidos. Em contrapartida, se a protena ligar o oxignio com uma afinidade suficientemente baixa para liber-lo nos tecidos, no o captar bem nos pulmes. A hemoglobina resolve esse problema sofrendo uma transio de um estado de baixa afinidade (T) para um de alta afinidade (R) medida que mais molculas de O2 so ligadas. A ligao do O2 s subunidades da hemoglobina podem alterar a afinidade das subunidades adjacentes. A primeira molcula de O2 que interage com a desoxi-hemoglobina se liga fracamente, porque ela se liga a uma subunidade no estado T. Contudo, sua ligao leva a alteraes de conformao que so comunicadas s subunidades adjacentes, tornando mais fcil a ligao de molculas adicionais de O2. A transio T R ocorre mais facilmente na segunda subunidade desde que o O2 esteja ligado primeira subunidade. A ltima (quarta) molcula de O2 se liga ao heme de uma subunidade que j est no estado R, e, por isso, com uma afinidade muito maior que a primeira molcula. Portando, a hemoglobina uma protena alostrica, ou seja, uma protena na qual a interao com um ligante em um stio afeta as propriedades de ligao de outro stio na mesma protena.14. Explique o mecanismo de contrao muscular desenhando e indicando as estruturas.R: O mecanismo de contrao muscular ocorre quando as cabeas globulares da miosina ligam-se a actina, assim a miosina movimenta seus domnios globulares sobre os filamentos de actina em direo ao terminal positivo. As regies globulares da miosina ligam-se e hidrolisam o ATP, que fornece a energia para realizao do deslizamento.15. (a) Explique genericamente como uma enzima funciona.As enzimas so macromolculas com a capacidade de manipular outras molculas, denominadas substratos. Algumas enzimas podem unir vrios substratos diferentes e/ou libertar diversos produtos, como o caso das proteases ao romper uma protena em dois polipptidos. (b)Escolha uma enzima e explique com detalhes seu mecanismo de funcionamento.R: Hexoquinase Esta uma enzima bisubstrato que catalisa a interconverso de glicose e ATP em glicose-6-fosfato e ADP. O ATP e o ADP ligam-se s enzimas como complexos do on metlico Mg2+. A hidroxila do carbono 6 da glicose (para a qual o fosfato do ATP transferido) similar gua em reatividade qumica, e a gua entra livremente no stio ativo da enzima. Mesmo assim a hexoquinase discrimina a glicose da gua, sendo a glicose favorecida por um fator de 106. A hexoquinase pode discriminar entre a glicose e a gua devido s mudanas conformacionais que ocorrem na enzima quando o substrato correto se liga ao stio ativo. Assim, a hexoquinase representa um excelente exemplo de ajuste induzido. Quando a glicose no est presente, a enzima est em uma conformao inativa, com as cadeias laterais dos aminocidos em uma posio inadequada para a reao. Quando a glicose (mas no a gua) e o ATP-Mg se ligam ao stio ativo, a energia de ligao derivada desta interao induz uma mudana conformacional para a forma cataliticamente ativa da hexoquinase.16. Explique a diferena entre a chave-fechadura e encaixe induzido.R: O modelo chave-fechadura prev um encaixe perfeito do substrato no stio de ligao, que seria rgido como uma fechadura. J o modelo encaixe induzido prev adaptao estrutural da protena ao ligar-se molcula do substrato. O mais aceito atualmente o modelo encaixe induzido.17. Qual a funo das enzimas?R: Enzimas so protenas especiais de funo catalisadora, isto , so substncias biolgicas que aumentam a velocidade das reaes qumicas celulares sem alterar o produto das reaes.18. Explique os 4 tipos de inibio enzimtica.R: Os inibidores enzimticos so molculas que reduzem ou eliminam a atividade das enzimas. Podem encontrar-se dois tipos, os reversveis (quando a remoo do inibidor restaura a atividade enzimtica) e os irreversveis (quando o inibidor inativa de modo permanente a enzima).Os inibidores enzimticos reversveis podem ser classificados como competitivos, acompetitivos, no-competitivos e mistos, segundo o efeito que produzam nas constantes cinticas Km e Vmax. 19. Explique quais caractersticas somados do especificidade a uma enzima.R: Tem a capacidade de acelerar reaes qumicas sem participar como reagente, apenas uma frao da enzima denominada (stio ativo) participa da ligao ao substrato o que explica claramente a hiptese do modelo chave fechadura que diz que a especificidade de uma enzima (fechadura) e do seu substrato (chave) provm da complementaridade das duas formas.20. Cite e explique as trs possibilidades de catlise de uma enzima.A catlise ocorre quando o cido conjugado ou a base conjugada do substrato mais reativa que a espcie neutra, existem catlises por cidos, bases e ons metlicos.Catlise cida/base especfica: - Um prton transferido ao substrato num pr equilbrio rpido; subsequentemente, o substrato protonado reage fornecendo o produto ou produtos na etapa determinante de velocidade.Catlise cida/base geral: - A transferncia de prton ocorre lentamente, na etapa determinante da velocidade da reao; subsequentemente, o substrato protonado reage rapidamente formando o produto.A velocidade da reao depende de todas as espcies cidos\bases presentes em soluo O papel dos ons metlicos so dois: -Neutralizao das cargas negativas do substrato e possibilitar a aproximao do nuclefilo; -Estabilizao do grupo - de sada -(neutralizao da carga) .