Metabolismo de Carboidratos

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1. Defina os seguintes termos:
a. Carboidrato,
são as biomoléculas mais abundantes na natureza, constituídas principalmente por carbono, hidrogênio e oxigênio,2 podendo apresentar nitrogênio, fósforo ou enxofre na sua composição.
b. glicose,
é um monossacarídeo (açúcar simples) usado pelo organismo como principal fonte de energia para o corpo. É também o açúcar encontrado no sangue é obtido através dos alimentos onde existe em forma de moléculas.
c. glicogênio,
é um polissacarídeo e o principal reserva energética nas células animais e vegetais como as Cianofíceas , encontrado, principalmente, no fígado e nos músculos. Geralmente também é encontrado nos fungos, sendo neste caso, a principal substância de reserva.
d. glicólise,
A glicólise (do grego glykos, açúcar, e lysis, quebra) é um processo anaeróbio, ou seja, sem a presença de oxigênio, que ocasiona a degradação da glicose (C6H12O6). Nessa via metabólica, que ocorre no citoplasma das células de todos os seres vivos, acontece a formação de ácido pirúvico (C3H4O3) e de moléculas de ATP.
e. gliconeogênese,
(formação de novo açúcar) é a rota pela qual é produzida glicose a partir de compostos aglicanos (não-açúcares ou não-carboidratos), sendo a maior parte deste processo realizado no fígado(principalmente sob condições de jejum) e uma menor parte no córtex dos rins.
f. gliocogenólise,
é a degradação de glicogênio realizada através da retirada sucessiva de moléculas de glicose.
g. metabolismo,
conjunto de reações químicas de um organismo vivo; processo geral pelo qual os sistemas vivos adquirem e usam energia livre para realizar suas funções.
h. catabolismo,
processo pelo qual os nutrientes e os constituintes celulares são degradados para gerar energia e matéria prima.
i. anabolismo,
processo no qual as biomoléculas são sintetizadas a partir de componentesmais simples.
j. reações endergônicas e exergônicas,
Reações exergônicas: reações que liberam energia.
Reações endergônicas: reações que consomem energia.
k. reações de oxidação e redução.
Reações de oxidação: reações em que há perda de hidrogênios.
Reações de redução:reações em que há ganho de hidrogênios.
2. De que forma as reações do catabolismo e do anabolismo estão relacionadas? 
As reações anabólicas e catabólicas são tipicamente reações acopladas, em que a energia ATP e o potencial redutor NADH gerados pelas primeiras, saõ utilizados pela segunda.
3. Como a energia fica armazenada na molécula do ATP? (Que tipo de energia é essa: térmica, mecânica, química, elétrica?)
A energia fica armazenada na molécula do ATP nas suas ligações fosfato de alta energia. Assim a energia liberada pelos processos catabólicos fica conservada como energia química na estrutura da molécula de ATP.
4. Qual a função do NAD+? Que outra molécula tem a função semelhante a do NAD+ nos organismos vivos?
O NAD+ tem como função transportar e transferir átomos de hidrogênio de uma molécula a outra. A outra molécula que exerce a mesma função é o FAD.
5. O que é metabolismo aeróbico? E anaeróbico?
O metabolismo aeróbico é aquele em que se tem a produção de energia (ATP) com a participação de oxigênio; já o chamado metabolismo anaeróbico é aquele em que a produção de ATP não necessita da participação de O2.
6. O que é glicólise? Quais são os produtos finais da glicólise? Em que local da célula ocorre a glicólise?
Glicólise é a via metabólica de quebra da glicose e ocorre no citoplasma de todas as células. Durante a glicólise, a molécula de glicose é degradada e convertida em 2 moléculas de piruvato; simultaneamente, são produzidos 2 ATP e 2 NADH.
7. O que ocorre na primeira etapa da glicólise? E na segunda?
Na primeira etapa da glicólise, etapa de investimento de energia, a molécula de glicose é fosforilada e preparada para ser degradada. Para tanto, a célula gasta 2 ATPs. Ao final da primeira etapa da glicólise, uma molécula de glicose é clivada em duas moléculas de três carbonos, o gliceraldeído fosfato e a dihidroxiacetona. Na segunda etapa da glicólise, etapa de recuperação de energia, são produzidos 2 ATPs para cada molécula de gliceraldeído fosfato que inicia esta etapa, sendo produzidos no total 4 ATPs; como na primeira etapa haviam sido gastos dois ATPs, o ganho líquido é de 2 ATPs. Cada molécula de gliceraldeído fosfato é transformado em piruvato numa seqüência de 5 reações, em que há também produção de um total de 2 NADHs.
8. Qual o destino do piruvato em anaerobiose? E qual a importância dessa transformação?
Na ausência de oxigênio, o piruvato gerado pela glicólise é convertido a lactato. A importância dessa transformação reside no fato de que, durante essa transformação, o piruvato recebe hidrogênios do NADH, e o NAD+ é regenerado, estando novamente apto a receber os hidrogênios provenientes da glicólise. Assim a glicólise pode continuar e a célula pode continuar a produzir ATP anaerobicamente.
9. O que é a carga energética de uma célula?
A carga energética de uma célula se refere a quantidade de ATP disponível. Quando há muito ATP disponível, diz-se que a carga energética está alta, ao passo que, quando a quantidade de ATP disponível é pequena, diz-se que a carga energética da célula está baixa.
10. De que forma a carga energética da célula influencia a glicólise?
Quando a carga energética da célula está alta, a glicólise encontra-se inibida, enquanto que, se a carga energética da célula estiver baixa, a glicólise é ativada.
11. Como é regulada a via glicolica?
A glicólise é regulada pela regulação da atividade de suas enzimas chave. O ATP atua como um inibidor dessas enzimas, enquanto que o ADP ativa as enzimas chave da glicólise.
12. Onde se encontra em maior quantidade a glicose e o glicogênio em nosso organismo?
13. Explique como ocorre e a importância e as implicações das fermentações alcoólicas, acéticas e
láticas.
Fermentação vem a ser um processo utilizado pelas bactérias para obter energia, não utiliza oxigênio e decorre no citoplasma das células, sendo que cada etapa é catalisada com a ajuda de diferentes enzimas.
Algumas indústrias se utilizam desse processo na produção de alguns produtos, conhecidos de todos nós, como por exemplo:
1. iogurte é produzido pela famosa fermentação lática, onde as bactérias, denominadas de lactobacilos, produzem ácido lático;
2. pão e cerveja são produzidos pela fermentação alcóolica, onde a fermentação é realizada porfungos (anaeróbicos facultativos), que produzem no final álcool;
3. vinagre à produzido pela fermentação acética, que consiste numa reação química, onde ocorre a oxidação parcial do álcool etílico, obtendo o ácido acético. As bactérias que realizam esse processo são as acetobactérias; etc.
A fermentação tem a função de reoxidar o NADH mitocondrial.
Fermentação Alcoólica – Etanol + CO2 Ex.: Ocorre em leveduras
Fermentação Lática – Lactato Ex.: Em condições anaeróbicas nos músculos
14. Como eles entram em atividade e para que servem essas duas estruturas – glicogênio e glicose? 
Como grandes agregados que são altamente hidralados por apresentar uma grande quantidade de grupos de hidroxila expostos sendo capazes de formar ligações de hidrogênio com a agua . é uma enzima construída por subunidades de glicose unidas por meio de ligações. Apresenta uma ramificação a cada 8 a 12 unidades, o glicogênio serve de reservatório de glicose no sangue.
15. Onde ocorre na célula cada via da glicose?
Via metabólica e via Ebden-Meyerhof.
16. Que classe de biomoléculas pode ser utilizada para a produção de ATP em anaerobiose? E em aerobiose?
Em anaerobiose, somente os carboidratos podem ser utilizados como combustíveis para a produção de ATP, enquanto que, em aerobiose, tanto carboidratos, quanto lipídeos e proteínas podem ser oxidados para a produção de energia.
17. Quais são as vias metabólicas do metabolismo oxidativo (aeróbico)?
O metabolismo aeróbico de carboidratos inicia-se com a glicólise, e é seguido pelas vias específicas do metabolismo aeróbico, que são o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa.
18. Qual o papel da mitocôndria na célula?
A mitocôndria é a usinade força da célula! É nela que é produzido grande parte do ATP celular pelas vias do metabolismo aeróbico (ciclo de Kresbs, transporte de elétrons e fosforilação oxidadtiva).
19. Cite exemplo de uma célula que não contém mitocôndria em nosso organismo.
Os glóbulos vermelhos do sangue (hemácias) têm como função transportar oxigênio e não possuem mitocôndrias, ou seja, assim essas células não consomem o oxigênio que devem transportar. Portanto, para obter energia, as hemácias realizam o tempo todo metabolismo anaeróbico (fazem fermentação láctica o tempo todo).
20. Qual o destino do piruvato em aerobiose?
Em aerobiose, o piruvato é transportado para a mitocôndria, onde será completamente degradado. Inicialmente, o piruvato sofre uma descaboxilação, gerando acetil-CoA, o qual entra no ciclo de Krebs para a produção de energia (lembrar que os NADH e FADH gerados no ciclo de Krebs vão doar seus hidrogênios para o oxigênio e, assim, a célula produzirá ATP).
21. Onde ocorre o ciclo de Krebs?
O ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial.
22. Que molécula inicia o ciclo de Krebs?
A molécula chave que entra no ciclo de Krebs para ser degradada é o acetil-CoA.
23. Qual a principal função do ciclo de Krebs?
A principal função do ciclo de Krebs é remover hidrogênios e a energia associada a esses hidrogênios de vários combustíveis metabólicos.
24. Onde está localizada a cadeia de transporte de elétrons?
A cadeia de transporte de elétrons se encontra na membrana mitocondrial interna.
25. Quantos ATPs são produzidos para cada NADH que transfere seus hidrogênios e elétrons ao O2? E quando o FADH2 é o doador de hidrogênios e elétrons?
Para cada NADH que transfere seus hidrogênios e elétrons ao O2 são produzidos 3 ATPs, enquanto que, quando é o FADH2 o doador de hidrogênios e elétrons, são produzidos 2 ATPs.
26. O que é fosforilação oxidativa?
Fosforilação oxidativa é a síntese de ATP promovida pelo gradiente de prótons.
27. Qual o papel e a importância do oxigênio no metabolismo aeróbico?
O papel do oxigênio no metabolismo aeróbico é atuar como aceptor final de elétrons.
28. Compare o balanço energético do metabolismo anaeróbico (fermentação) com o do metabolismo aeróbico (respiração).
O metabolismo anaeróbico da glicose produz apenas 2 ATPs, enquanto que o metabolismo aeróbico da glicose produz 38 ATPs, ou seja, 19 vezes mais.
29. Quais são as vias metabólicas de produção de energia a partir da glicose em anaerobiose? E em aerobiose?
Em anaerobiose: sistema fosfagênico; glicólise seguida de fermentação láctica.
Em aerobiose: glicólise, ciclo de Krebs, transporte de elétrons e pela fosforilação oxidativa.
30. Em que situação fisiológica (em que tipo e momento do exercício) as vias anaeróbicas estão mais ativas? E as aeróbicas?
No exercício físico de explosão, ou seja, de curta duração e alta intensidade, estão mais ativas as vias anaeróbicas de produção de ATP. Já as vias aeróbicas prevalecem no exercício prolongado.
31. No exercício físico de explosão, ou seja, de curta duração e alta intensidade, estão mais ativas as vias anaeróbicas de produção de ATP. Já as vias aeróbicas prevalecem no exercício prolongado.
Sim,no exercício aeróbico o oxigênio funciona como fonte de queima dos substratos que produzindo a energia transportadora para os músculos em atividade, esse exercício é de longa duração.
32. Por que se morre ao respirar por um tempo monóxido de carbono ou compostos com cianeto?
O monóxido de carbono tem grande afinidade com a hemoglobina, que chega a ser mais de 100 vezes maior do que a afinidade do oxigênio por ela. Quando esse gás se liga à hemoglobina, ele não se desprende mais, inutilizando a hemoglobina para outra troca gasosa.
A falta de oxigenação devido à inutilização das hemoglobinas faz com que a pessoa perca a consciência, desmaiando. Se a pessoa não for socorrida e levada para um local com oxigenação, ela pode morrer em poucos minutos.  O cianeto, por exemplo, bloqueia a cadeia respiratória nas células, ligando-se em um citocromo e interrompendo o ciclo de Krebs. Algumas enzimas são liberadas nos alvéolos pulmonares na tentativa de descontaminar as células atingidas pelos gases tóxicos. Essas enzimas podem romper a parede dos alvéolos, fazendo com que o pulmão se encha de sangue e provocando asfixia. Se a pessoa não for socorrida pouco tempo depois de entrar em asfixia, ela pode ter uma convulsão e, em seguida, uma parada cardiorrespiratória em poucos minutos.
33. O que é glicogênio? Como ocorre? O que influencia sua formação?
O corpo precisa de energia, que é principalmente obtido a partir de carboidratos. Por sua vez, a energia dos hidratos de carbono é convertida em glicose, esta última sendo utilizado como fonte de energia pelo organismo. A glicose que não é utilizada pelo corpo é armazenada como uma reserva de energia para uso futuro, quando o corpo precisa. Mas para que isso seja possível, antes a glicose deve se r convertido em glicogênio. Esta transformação da glicose em glicogênio é chamado a gliconeogênese e é através do fígado e nos músculos.
34. Desenhe o ciclo do glicogênio.
35. O que é gliconeogênese? Como ocorre? E sua importância?
Gliconeogênese é a síntese de glicose a partir de precursores não-glicídicos. Ela ocorre principalmente no fígado (90%) e, em pequena quantidade, nos rins (10%). Ela é importante para garantir que os níveis de glicose do sangue sejam mantidos relativamente constantes.
36. Faça o ciclo de Cori.
37. Desenhe detalhadamente as três vias metabólicas da glicose com suas particularidades.
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