Soluções da 3ª Série de Problemas de Metabolismo e Regulação (2024/2025) - PDF

Metabolismo e Regulação (2024/2025) – Soluções da 3ª Série de Problemas Metabolismo do Glicogénio (regulação) 1. A glicogénio fosforilase existe em duas formas: fosforilase a (a fosforilada, enzima mais ativa) e fosforilase b (enzima desfosforilada e menos ativa). Cada forma existe em duas conform...

Metabolismo e Regulação (2024/2025) – Soluções da 3ª Série de Problemas Metabolismo do Glicogénio (regulação) 1. A glicogénio fosforilase existe em duas formas: fosforilase a (a fosforilada, enzima mais ativa) e fosforilase b (enzima desfosforilada e menos ativa). Cada forma existe em duas conformações: o estado T conformação tensa (relativamente inativo) e o estado R, mais relaxado (relativamente ativo). No músculo, a glicogénio fosforilase b é regulada alostéricamente, por ATP, G6P e AMP. Na maioria das condições fisiológicas, a fosforilase b está inactiva (R→ T) devido aos efeitos inibitórios do ATP e G6P. É activada no caso de baixa carga energética (baixo ATP e G6P e elevado AMP). O AMP elevado promove a mudança conformacional T → R e, assim, ativa fosforilase b, enquanto ATP e G6P inibem essa mudança conformacional. No fígado, a fosforilase a é menos sensível aos efetores alostéricos e está principalmente no estado R. No entanto, no fígado, altas concentrações de glucose promovem a transição R → T: a glucose liga-se à fosforilase a e desloca o equilíbrio alostérico da forma R para a forma T, inactivando a enzima (glucose como regulador negativo). 2. Porque responde à concentração de glucose e não à carga energética 3. a) Degradação de glicogénio (hepatócitos, no fígado) - Inibe b) Síntese de glicogénio (hepatócitos, no fígado) – Estimula A INSULINA estimula a síntese do glicogénio por uma via que activa fosfoproteína fosfatase-1 (PP1) (quando os níveis de glucose no sangue são altos). A proteína PP1 inactiva a fosforilase a (→fosf b T), e desfosforila a sintase, activando-a. 4. Pela ação da proteína cinase A (PKA) (activada pela concentração de AMP cíclico (cAMP)), promove-se a fosforilação da glicogénio fosforilase a (forma activa) e da glicogénio sintase (forma inactiva), o que resulta na activação da degradação do glicogénio. A fosfoproteína fosfatase-1 (PP1) quando activada, esta é sujeita também a regulação hormonal, pode desfosforilar a glicogénio fosforilase, a fosforilase cinase e glicogénio sintase, reverte esta resposta, promovendo a sintese de gligogénio. Assim, as 1 alterações na actividade enzimática produzidas pelas cinases são invertidas pela PP1, alterando a mobilização do glicogénio. 5. A modificação covalente por transferência do grupo fosfato do ATP para certas enzimas pela ação de cinases específicas (fosforilação). Este processo regula a glicogênio fosforilase e a glicogênio sintase de uma forma recíproca. A glicogênio fosforilase tende a ser mais ativa quando é fosforilada (fosforilase a), então a proporção de fosforilase a para fosforilase b determina em grande parte a taxa de fosforólise do glicogênio. Esta proporção é definida pela atividade da fosforilase cinase, que é regulada pela proteína cinase A (PKA) e pela fosfoproteína fosfatase-1 (PP1). Em contraste, a glicogênio sintase é ativada por desfosforilação de modo que a PKA promove a degradação do glicogénio enquanto inibe a síntese de glicogênio, e a PP1 inibe degradação de glicogénio enquanto promove a síntese de glicogênio. Metabolismo dos Lípidos 1. No jejum há maior concentração de glicagina → activação da lipase sensível a controle hormonal, envolvendo uma cascata de reacções de transdução de sinal que conduzem à fosforilação da lipase (forma activa). A lipase activa implica a maior mobilização dos ácidos gordos (como FFA). Por outro lado, a acetil-CoA carboxilase é inibida, logo há menor produção de malonil-CoA, o qual é necessário à síntese dos lípidos. Activada a β- oxidação. 2. Os ácidos gordos são activados na forma de acil-CoA. Os ácidos gordos activados têm que ser transportados do citosol para a mitocôndria pela via da carnitina: Existe uma reserva (“pool”) de CoA citosólico (radioactivo) e uma reserva (“pool”) de CoA mitocondrial (não radioactivo). O palmitoil-CoA atravessa a membrana na forma de palmitoil carnitina: 2 3. Ácido araquídico (C20): CH3(CH2)18COOH a) 9 ciclos de oxidação-β. Formadas 10 moles de acetil-CoA CH3(CH2)18CO-SCoA+ 9FAD + 9NAD+ + 9CoA + 9H2O →10Acetil-CoA + 9FADH2 + 9NADH + 9H+ b) 134 ATP: → 10 x (1+3x2.5+1x1.5) + 9x2.5 + 9x1.5 = 136* → É necessário o equivalente a 2 ATP para a activação do ácido gordo para passar a acil- CoA: O número total de moles de ATP é 136-2: 134 ATP 4- Acido gordo com 17 carbonos 7 ciclos → 7 NADH + 7FADH2 →2,5x7+1,5x7 = 28 ATP 7 acetil-CoA → 7x (1+3x2,5 +1x1,5) = 7x10 = 70 ATP 1 propionil-CoA (com 3C) (+ HCO3- + ATP) → D-metil-malonil-CoA (+ADP+Pi) D-metil-malonil-CoA → L-metil-malonil-CoA L-metil-malonil-CoA → succinil-CoA (com 4C) No ciclo do ácido cítrico (CAC): Succinil-CoA → sucinato → fumarato → malato → oxaloacetato 3 (1GTP+1 NADH+1FADH2) = 1+2,5+1,5 Do propionil-CoA : -1+1+4 =4 ATP Da activação do acil-CoA -2ATP Balanço final : 70+28+4 -2 = 100 ATP 5a. Através da produção de corpos cetónicos: Acetil-CoA → corpos cetónicos (acetoacetato + acetona + β−hidroxibutirato). 5b. Curva a cheio: corpos cetónicos; curva a ponteado: ácidos gordos livres (FFA). Ao fim de 2-3 dias de jejum a concentração de FFA no sangue mantém-se constante (e o seu aumento é ligeiramente mais rápido do que os corpos cetónicos). Os triglicéridos dos adipócitos vão sendo mobilizados a FFA, os quais são transportados para o fígado onde são degradados (por oxidação β) a acetil-CoA. O acetil-CoA (em jejum prolongado) vai ser convertido em corpos cetónicos que são transportados pela corrente sanguínea para órgãos vitais. A concentração de corpos cetónicos continua a aumentar à medida que o jejum prolonga-se. 6. 1. G 2. A 3. F, B 4. D 4 5. C (B) 1. b) 2. e) 3. d) 4. c) 5. a) 6. c) 7. b) 5