Metabolismo e Regulação - Problemas Série I

As reações que transferem eletrões entre moléculas. Estas reações são essenciais para a obtenção e utilização de energia por organismos vivos. Por exemplo, a oxidação de um combustível metabólico gera um cofator reduzido, como o NADH, cuja reoxidação subsequente gera ATP.

Conjunto de reações químicas numa célula que permitem que a célula viva, cresça e se divida.

Processo de quebra de moléculas complexas em moléculas mais simples, liberando energia.

Processo de construção de moléculas complexas a partir de moléculas mais simples, consumindo energia.

A organização da célula em compartimentos distintos, como o citoplasma, o núcleo e as mitocôndrias, que permitem a realização eficiente de reações químicas.

A coenzima redox derivada do ácido nicotínico (niacina) que participa em reações de oxidação-redução com substratos específicos em presença de uma desidrogenase.

Reação onde um substrato é oxidado pela perda de electrões, geralmente acompanhada pela redução de um cofator como o NAD+ a NADH.

Enzimas que catalisam a transferência de um grupo fosforilo a partir do ATP para uma molécula aceptora.

Enzimas que catalisam a adição de um grupo fosfato a uma molécula, utilizando fosfato inorgânico (Pi) como doador.

Enzimas que catalisam a remoção de um grupo fosfato de uma molécula, geralmente através da hidrólise.

Enzimas que catalisam a transferência de grupos funcionais dentro da mesma molécula, resultando na formação de isómeros.

Enzimas que catalisam reações de transferência de eletrões, ou seja, reações de oxidação-redução.

Reações que estão longe do equilíbrio e que controlam o fluxo de uma via metabólica. A sua atividade é regulada alostéricamente e influenciada por inibidores e ativadores.

A PFK é uma enzima alostérica que catalisa uma etapa determinante da glicólise. A sua atividade é afetada por moléculas reguladoras, como PEP, ATP e ADP.

Processo que permite que as células convertam um sinal externo numa resposta celular. As células usam uma cascata de mensageiros para amplificar e transduzir o sinal.

A subunidade α da proteína G é responsável por trocar GDP por GTP, levando à ativação da proteína G e à iniciação de uma cascata de sinalização.

A ligação do GTP à subunidade α da proteína G leva à sua dissociação das subunidades βγ. Essa mudança conformacional na subunidade α aumenta a afinidade da proteína G pela adenilato ciclase, ativando-a.

A proteína cinase A (PKA) é uma enzima que catalisa a fosforilação de resíduos de serina ou treonina em proteínas alvo, utilizando ATP como fonte de grupo fosfato.

A PKA, a hexocinase e a PFK1 possuem duas estruturas distintas, seguem o modelo de ajuste induzido e requerem a presença de íons magnésio (Mg2+) para a sua atividade.

A regulação alostérica de uma enzima ocorre quando uma molécula, chamada regulador alostérico, se liga a um sítio diferente do sítio ativo, alterando a atividade da enzima.

As enzimas reguladas alostéricamente podem ser reguladas por um produto final da via metabólica que elas catalisam, inibindo a enzima e regulando o fluxo da via.

A estrutura quaternária de uma proteína refere-se à organização tridimensional de múltiplas cadeias polipeptídicas que se associam para formar uma única proteína funcional.

Uma mutação no centro ativo da adenilato ciclase a torna inativa, levando à redução na produção de cAMP. Essa diminuição no cAMP limita a atividade da PKA, pois a PKA depende do cAMP para sua ativação.

A ligação de um ligante a um receptor GPCR desencadeia uma mudança conformacional no receptor, levando à ativação da proteína G. Essa mudança é crucial para iniciar o processo de sinalização.

A sinalização pela epinefrina inibe a síntese de glicogénio através da fosforilação da glicogénio sintase a em glicogénio sintase b, tornando-a inativa.

A sinalização pela epinefrina ativa a degradação de glicogénio através da fosforilação da fosforilase b em fosforilase a, tornando-a ativa.

A reação catalisada pela fosfofrutocinase (PFK) é uma etapa chave na glicólise, pois controla a velocidade da via.

A PFK é inibida por altas concentrações de ATP, pois este é um produto da glicólise. A inibição do PFK reduz a produção de ATP quando as suas concentrações são elevadas.

A regulação da etapa limitante de uma via metabólica envolve o controle da enzima que catalisa essa etapa. Os mecanismos a seguir ajudam a controlar essa enzima: a) Controle alostérico por regulação feedback por um produto final da via: a atividade da enzima é regulada diretamente pelo produto final da via metabólica, e esse produto final atua como um inibidor alostérico, regulando a velocidade da via.

b) Modificação covalente da enzima, que pode aumentar ou diminuir a sua capacidade de catalisar uma reação: a atividade da enzima pode ser aumentada ou diminuída pela adição ou remoção de um grupo covalente, como um grupo fosfato, que pode alterar a atividade da enzima.

c) Controle alostérico no local catalítico pelo substrato: o substrato da reação pode se ligar ao sítio ativo da enzima, alterando a formação de um produto, regulando a atividade enzimática.

d) Controle genético, que regula os níveis de estado estacionário da enzima: a quantidade de enzima presente na célula pode ser regulada pelo controle da transcrição e tradução do gene que codifica a enzima.

O controle alostérico envolve a ligação de um efetor a um sítio diferente do sítio ativo da enzima, alterando sua conformação e, consequentemente, sua atividade.

O controle feedback é um mecanismo de regulação em que o produto final de uma via metabólica inibe a atividade de uma enzima a montante na via. Isso ajuda a garantir que o produto final não seja produzido em excesso.