Nome _____________________________
Seção _________
7.012 Conjunto de Problemas 1
Questão 1
a) Quais são os quatro tipos principais de moléculas biológicas discutidos na aula? Cite uma função
importante de cada tipo de molécula biológica na célula.
b) Responda brevemente as questões a seguir.
i) Quais são as duas principais diferenças entre as células procarióticas e eucarióticas?
ii) Qual é a diferença entre organismos unicelulares e multicelulares?
iii) Os procariotos são unicelulares ou multicelulares? E os eucariotos?
Questão 1, continuação
c) Para os pares de aminoácidos abaixo, faça um círculo em torno de cada cadeia lateral. Forneça o
tipo mais forte de interação que ocorre entre os grupos de cadeias laterais de cada par.
Aminoácidos
GLICINA
Interação
GLUTAMINA
TIROSINA
ÁCIDO GLUTÂMICO
ASPARAGINA
LISINA
d) Desenhe a estrutura química do polipeptídeo a seguir em pH 7.
cisteína-alanina-tirosina-fenilalanina
e) Na estrutura desenhada acima, faça um círculo em torno de uma ligação peptídica.
7.012 Conjunto de Problemas 1
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Questão 2
A droga Minoxidil é utilizada por via oral como um agente contra hipertensão e de forma tópica
como um estimulante para o crescimento capilar. A estrutura do Minoxidil é mostrada a seguir.
*O Minoxidil não apresenta carga em seu estado ativo
Minoxidil
a) abaixo temos um esquema do sítio de ligação do Minoxidil em uma proteína hipotética é
mostrado abaixo.
i) Desenhe as cadeias laterais nas posições dos aminoácidos 51, 129, 134 e 167.
ii) Desenhe o Minoxidil, como mostrado acima, ligando-se no local. Certifique-se de
considerar as interações entre o Minoxidil e as cadeias laterais, ao orientá-lo dentro do local
de ligação.
7.012 Conjunto de Problemas 1
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Questão 2, continuação
b) Liste todas as interações que ocorreriam entre os aminoácidos especificados e o Minoxidil no
modelo que você propôs, preenchendo a tabela abaixo.
Aminoácido
Interações com o Minoxidil
Glu 51
Val 129
Leu 134
Asn 167
c) Para decidir se o seu modelo está correto, você constrói algumas versões alteradas dessa proteína
e testa se o Minoxidil ainda se liga. Suponha que todos os outros aminoácidos permanecem
inalterados. Os resultados são os seguintes:
Proteína
normal
variante 1
variante 2
variante 3
variante 4
variante 5
Posição 51
Glu 51
Asp 51
Gly 51
Gly 51
Glu 51
Glu 51
Posição 129
Val 129
Val 129
Val 129
Val 129
Lys 129
Phe 129
Posição 134
Leu 134
Leu 134
Leu 134
Leu 134
Leu 134
Leu 134
Posição 167
Asn 167
Asn 167
Asn 167
Ala 167
Ala 167
Asn 167
Liga?
sim
sim
sim
não
não
sim
Das possíveis orientações para o Minoxidil no local de ligação, somente uma orientação é
consistente com os resultados acima. Verifique o seu modelo cuidadosamente, revise-o se
necessário e responda as questões a seguir.
Explique em termos de seu modelo e das prováveis interações por que...
i) a variante 2 ligará o Minoxidil, mas a variante 3 não.
ii) a variante 5 ligará o Minoxidil, mas a variante 4 não.
7.012 Conjunto de Problemas 1
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Questão 3
OS receptores do fator de crescimento (mostrados abaixo) são proteínas de transmembrana
encontradas na superfície celular.
Membrana
extracelular
intracelular
receptores do fator de crescimento
a) A maior parte das moléculas que constituem a membrana acima pertence a qual classe de
macromoléculas? ______________________________
Explique as qualidades/propriedades importantes dessas moléculas, as quais permitem que elas
formem membranas.
7.012 Conjunto de Problemas 1
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Questão 3, continuação
Um pequeno diagrama esquemático do receptor do fator de crescimento é mostrado abaixo.
região transmembrana
A seqüência dessa região é mostrada abaixo
NH3+ ....PHE-Val-Gly-Ile-Leu-Trp-Phe-Ala-Lys-Ser-Arg-Gln-Asp....COOb) Qual trecho dos aminoácidos na seqüência acima é parte da região transmembrana do receptor?
Faça um círculo nesses aminoácidos e explique brevemente o seu raciocínio.
Quando o fator do crescimento se liga ao domínio extracelular do receptor, uma mudança de
conformação ocorre no receptor. A ligação do fator do crescimento causa a dimerização de dois
receptores adjacentes na membrana da célula. Após a dimerização, os domínios intracelulares dos
receptores se tornam ativos. Veja esquema abaixo.
ligando
ligando
domínio ligandoligação
extracelular
Receptor 1
Receptor 2
membrana
plasmática
domínio intracelular
domínios inativos
7.012 Conjunto de Problemas 1
domínios ativos
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Questão 3, continuação
As regiões dos dois receptores que interagem na dimerização estão desenhadas abaixo. Nas partes (i
– iv) abaixo, nomeie o tipo mais forte de interação (escolha entre: ligação de hidrogênio, iônica,
covalente e van der Waals) ocorrendo entre as cadeias laterais dos aminoácidos indicados.
Receptor 2
Receptor 1
Cadeias laterais interagindo
i)
Phe50 : Val98
ii)
Asp68 : Lys65
iii)
Cys75 : Cys82
iv)
Ser53 : Gln12
Tipo de Interação
d) Explique como o Gln12 e o Val98, tão distantes na seqüência primária da proteína, podem estar
próximos entre si na região da proteína diagramada acima.
7.012 Conjunto de Problemas 1
7
7.012 Conjunto de Problemas 1
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Questão 3, continuação
e) As interações moleculares entre os dois receptores são importantes para a dimerização. Dessa
forma, a substituição de certos aminoácidos na proteína pode afetar a dimerização do receptor.
Estime se os receptores serão capazes ou não de dimerizar considerando as substituições (i – iv)
abaixo. EXPLIQUE seu raciocínio.
i) Asp68 à Arg:
ii) Ser53 à Thr:
iii) Phe50 à Asn:
iv) Val98 à Ile:
e) A substituição de um aminoácido, Cys75 à Gly, leva à dimerização dos receptores com ou sem
o fator do crescimento. Forneça uma breve explicação para essa observação.
7.012 Conjunto de Problemas 1
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Questão 4
A reação a seguir é o décimo e último passo na glicólise:
piruvato cinase
Fosfoenolpiruvato + ADP
∆G°’ = -7,5 kcal/mol
<--------------------------> piruvato + ATP
a) Calcule Keq para essa reação sob as condições padrão a 25ºC e faça um círculo na afirmação
correta a seguir.
No equilíbrio, [fosfoenolpiruvato] > [piruvato]
No equilíbrio, [fosfoenolpiruvato] < [piruvato]
b) As concentrações a seguir são encontradas nos glóbulos vermelhos do sangue. Calcule ∆G para a
reação a 37ºC. Em qual direção essa reação prosseguirá de forma espontânea?
[ADP] = 10 mM
[ATP] = 81 mM
[fosfoenolpiruvato] = 10 mM
[piruvato] = 500 nM
7.012 Conjunto de Problemas 1
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Questão 4, continuação
c) Desenhe o perfil de energia para essa reação sob condições fisiológicas. No diagrama, certifiquese de:
1) mostrar os níveis relativos de energia dos reagentes e produtos.
2) rotule os eixos
3) rotule reagentes e produtos
4) indique a energia de ativação
5) indique ∆G
d) Como o piruvato cinase ( a enzima que catalisa essa reação) altera o perfil de energia?
7.012 Conjunto de Problemas 1
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ESTRUTURAS DOS AMINOÁCIDOS em pH 7,0
ALANINA
(ala)
CISTEÍNA
(cys)
HISTIDINA
(his)
ARGININA
(arg)
ÁCIDO GLUTÂMICO
(glu)
ISOLEUCINA
(ile)
METIONINA
(met)
TREONINA
(thr)
FENILALANINA
(phe)
TRIPTOFAN
(trp)
7.012 Conjunto de Problemas 1
ASPARAGINA
(asn)
ÁCIDO ASPÁRTICO
(asp)
GLUTAMINA
(gln)
LEUCINA
(leu)
PROLINA
(pro)
TIROSINA
(tyr)
GLICINA
(gly)
LISINA
(lys)
SERINA
(ser)
VALINA
(val)
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Para a reação:
A + B ß----------à C + D com ∆G0 como sua energia livre padrão
no equilíbrio:
ou
onde:
se T = 25ºC
então
se T = 37ºC
então
sob quaisquer condições:
Cinética Enzimática:
Para a reação catalisada por enzima:
na qual:
S = Substrato
E = enzima
P = produto
a velocidade da reação é fornecida por
na qual:
7.012 Conjunto de Problemas 1
e
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