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 2 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 3 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 4 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 5 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 6 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 8 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 9 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 10 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 11 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) 12 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 13