Lista de Exercicios Bioquimica Agua pH Aminoacidos e Proteinas

Instituto Federal Minas Gerais Campus Bambuí LISTA DE ATIVIDADES 01 Introdução Água pH Aminoácidos e proteínas Carboidratos Bioquímica Bacharelado em Medicina Veterinária Aluno Turma Professor Raphael Steinberg VALOR 8 pts ENTREGAR APENAS AS RESPOSTAS DAS QUESTÕES EM FOLHA DE PAPEL ALMAÇO SEPARADA COM SEU NOME E TURMA NO DIA LEMBRE ESTA ATIVIDADE JÁ É UMA REVISÃO PARA A PROVA BONS ESTUDOS Introdução à Bioquímica 1 O carbono não é o átomo chave das biomoléculas por acaso Ele tem propriedades importantes para as biomoléculas desempenharem suas funções na célula Explique como cada uma das propriedades citadas abaixo é importante para as biomoléculas a Flexibilidade das ligações CC b Estabilidade das ligações CC c Capacidade de fazer até 4 ligações covalentes 2 Identifique os doadores e aceptores de pontes de hidrogênio em cada uma das quatro bases nitrogenadas mostradas abaixo 3 Quais tipos de ligação não covalente mantêm unidos os compostos sólidos que se seguem a Sal de cozinha NaCl que contém íons de Na e Cl b Grafite C que é constituído por camadas de carbonos covalentemente ligadas 4 Considerando os valores de alterações de entalpia ΔH e entropia ΔS quais dos seguintes processos ocorrerão a 298 K sem violar a Segunda Lei da Termodinâmica isto é ocorrerão de forma espontânea a ΔH 84 kJ mol1 20 kcal mol1 ΔS 125 J mol1 K1 30 cal mol1 K1 b ΔH 84 kJ mol1 20 kcal mol1 ΔS 125 J mol1 K1 30 cal mol1 K1 c ΔH 84 kJ mol1 20 kcal mol1 ΔS 125 J mol1 K1 30 cal mol1 K1 d ΔH 84 kJ mol1 20 kcal mol1 ΔS 125 J mol1 K1 30 cal mol1 K1 5 Para a formação da dupla hélice ΔG pode ser medido em 54 kJ mol1 13 kcal mol1 em pH 70 em 1 M NaCl a 25C 298 K O calor liberado indica uma mudança de entalpia de 251 kJ mol1 60 kcal mol1 Para este processo calcule a mudança na entropia do sistema 6 A atividade biológica de muitas das macromoléculas biológicas é determinada pelo tipo de grupos funcionais nelas presentes portanto sua identificação é fundamental no estudo da Bioquímica A figura ao lado contém algumas moléculas orgânicas em cada um dos compostos identifique e nomeie os grupos funcionais funções orgânicas presentes 7 Para cada uma das duas biomoléculas abaixo mostradas na sua forma ionizada em pH fisiológico identifique seus constituintes para isto consulte a Figura 110 do capítulo 1 do livro Lehninger 6ª ed como referência para a identificação a Trifostato de guanosina GTP precursor do RNA b Encefalinametionina o ópio do cérebro 8 O composto ao lado apresenta isômero ótico Justifique sua resposta 9 Na reação genérica AB Keq103 No ponto de equilíbrio as concentrações molares de A e B podem variar Justifique Água e pH 10 Água é uma molécula polar Explique como a polaridade da água está relacionada com as seguintes propriedades da água a Alto calor de vaporização b Grande capacidade de dissolver solutos c Capacidade de formar micelas em compostos anfipáticos 11 Explique o motivo pelo qual a osmose pode ser um problema para células que não tem parede celular rígida como é o caso de célula procariótica de bactérias e a célula eucariótica vegetal 12 O que são tampões biológicos Do que eles são constituídos e qual a sua importância para o funcionamento do metabolismo Resolvendo problemas de H e pH Qual é a concentração de H em uma solução de 01 M de NaOH Solução Começase com a equação do produto iônico da água Kw HOH Com OH 01 M resolvendo para a H temse 13 Qual o pH de uma solução com concentração de H de a 17x105 molL b 65x1010 molL c 10x104 molL 14 Qual é a concentração de H de uma solução com pH de a 382 e b 652 15 Qual das soluções aquosas seguintes tem o menor pH 01 M de HCl 01 M de ácido acético pKa 486 e 01 M de ácido fórmico pKa 375 Justifique 16 Responda os itens a seguir a Um ácido forte tem tendência maior ou menor de perder seu próton para um ácido fraco b Um ácido forte tem Ka maior ou menor que um ácido fraco c Um ácido forte tem pKa maior ou menor que um ácido fraco 17 Qual é a base conjugada em cada um dos pares abaixo Aminoácidos e proteínas 18 Qual são os componentes básicos de um aminoácido Quais seriam os ácidos 19 Classifique os aminoácidos quanto aos seus grupos R 20 Faça um desenho dos tipos mais comuns de estruturas secundárias as alfahelices e as folhasbeta Quais fatores fazem uma determinada cadeia de aminoácidos assumir uma ou outra configuração secundária 21 Descreva os principais tipos de interaçõesligações que os aminoácidos podem estabelecer uns com os outros 22 O que é o fenômeno de desnaturação proteica O que ele de fato causa no arranjo de uma cadeia peptídica Por que ele ocorre 23 Qual a função das chaperonas e qual o motivo que elas são necessárias 24 Um método para separar polipeptídios faz uso de suas diferentes solubilidades A solubilidade de polipeptídios grandes em água depende da polaridade relativa de seus grupos R particularmente do número de grupos ionizáveis quanto mais grupos ionizáveis existirem mais solúvel será o polipeptídio Qual de cada par de polipeptídios a seguir é mais solúvel no pH indicado a Gly20 ou Glu20 em pH 70 b LysAla3 ou PheMet3 em pH 70 c AlaSerGly5 ou AsnSerHis5 em pH 60 d AlaAspGly5 ou AsnSerHis5 em pH 30 25 Qual dos peptídeos é mais propenso a assumir uma estrutura de ALFAHÉLICE Justifique a LKAENDEAARAMSEA b CRAGGFPWDQPGTSN 26 Diferencie composição de aminoácidos de sequência de aminoácidos 27Examine os quatro aminoácidos seguintes ADQuais são seus nomes abreviações de três letras e símbolos de uma letra 28 Utilizando os aminoácidos da questão anterior quais são associados às seguintes características a Cadeia lateral hidrofóbica b Cadeia lateral básica c Três grupos ionizáveis d pKa de aproximadamente 10 em proteínas e Forma modificada da fenilalanina 29 Combine cada aminoácido da coluna da esquerda com o tipo de cadeia lateral apropriado na coluna da direita a Leu 1 Contém hidroxila b Glu 2 Ácido c Lis 3 Básico d Ser 4 Contém enxofre e Cis 5 Aromático apolar f Trp 6 Alifático apolar 30 Em cada um dos seguintes pares de aminoácidos identifique qual aminoácido seria mais solúvel em água a Ala Leu b Tyr Phe c Ser Ala d Trp His 31 Qual dos seguintes aminoácidos têm grupos R com potencial de formação de pontes de hidrogênio Ala Gly Ser Phe Glu Tyr Ile e Thr 32 Examine o segmento da proteína abaixo a Quais são os três aminoácidos presentes b Dos três qual é o aminoácido Nterminal c Identifique as ligações peptídicas d Identifique os átomos de carbono α Carboidratos 33Como os monossacarídeos são classificados considerando o grupo funcional E quanto ao número de carbonos 34 Diferencie Enantiômeros Diastereoiosômeros Epímeros e Anômeros 35 Como se formam as ligações glicosídicas Esquematize 3 exemplos de ligações glicosídicas codificando o tipo de ligação formada 36 O que são polissacarídeos Como podem ser classificados Bons estudos Resolução Questão 1 1a A flexibilidade das ligações químicas do tipo CC permitem não só o arranjo molecular espacial no sentido de alcançar estabilidade de intermediários reacionais e estados de transição em reações químicas quanto para macromoléculas em geral Neste contexto este fato também é observado quando tratamos de lipídios proteínas DNA e carboidratos Esta característica é de fundamental importância na singularidade e especificidade destas dentro de um contexto metabólico por exemplo uma vez que a estabilidade e função biomolecular está diretamente associada à flexibilidade das ligações químicas CC do tipo sigma 1b A estabilidade das ligações químicas do tipo CC é de fundamental importância na existência da vida em nosso planeta Sem estabilidade nestes tipos de ligações químicas as macromoléculas não poderiam ser formadas ou mesmo existir Consequentemente não haveria vida em nosso planeta na forma como a conhecemos atualmente 1c A tetravalência do átomo de carbono é responsável pela versatilidade das ligações químicas em compostos orgânicos Este é o principal fator na seleção dos compostos de carbono para a maquinaria molecular das células durante a origem e a evolução dos organismos vivos Nenhum outro elemento químico consegue formar moléculas com tanta diversidade de tamanhos formas e composição Questão 2 Em azul doadores de H Em vermelho receptores de H Questão 3 3a NaCl Ligação iônica 3b Grafite interações intermoleculares fracas entre as lâminas Questão 4 DG DH TDS se DG 0 processo espontâneo 4a DG 84 x 103 Jmol1 298 K X 125 Jmol1K1 0 processo espontâneo 4b DG 84 x 103 Jmol1 298 K X 125 Jmol1K1 0 processo espontâneo 4c DG 84 x 103 Jmol1 298 K X 125 Jmol1K1 0 4d DG 84 x 103 Jmol1 298 K X 125 Jmol1K1 0 Questão 5 DG DH TDS DG DHT DS 54 x 103 Jmol1 251 x 103 Jmol1298K 305 x 103 Jmol1K1 Questão 6 Sublinhado em vermelho Grupo álcool Sublinhado em azul Sal de amônio ou amina primária protonada NH3 Retângulo verde Grupo fosfato Retângulo rosa Grupo carboxilado equivalente a grupo ácido carboxílico desprotonado Círculo marrom Aldeído Triângulo violeta Grupo amida Questão 7 7a 7b Questão 8 Possui isômero ótico pois há presença de carbono assimétrico e ausência de quaisquer elementos de simetria Carbonos assimétricos são aqueles que possuem 4 substituintes distintos Neste caso a molécula apresentará 1 par de enantiômeros que são isômeros óticos constituintes entre si de um par de imagens especulares não sobreponíveis Questão 9 Para o equilíbrio químico entre A e B na questão temos que Keq 103 B 103A sendo assim as concentrações molares de A e B continuarão neste patamar durante o equilíbrio químico Questão 10 10a Como consequência da formação de pontes de hidrogênio a água apresentará maior calor de vaporização 10b Com alta polaridade haverá a presença de dipolo elétrico no meio Esta propriedade permite o fenômeno da solvatação permitindo a solubilização de solutos em meio aquoso 10c Capacidade de formar micelas em compostos anfipáticos Na presença de moléculas anfipáticas as suas porções polares interagem fortemente com água em quanto as porções apolares são repelidas Este fenômeno é responsável pela formação de micelas Um exemplo que pode ser destacado é o sabão Questão 11 Células cuja parede celular é não rígida podem sofrer mais facilmente a ruptura desta quando submetidas em meio hipotônico devido ao fluxo aquoso em direção ao interior do meio celular Questão 12 Os tampões consistem geralmente de um par ácidobase diferindo o ácido e a base pela presença ou ausência de um próton par ácidobase conjugado Este tipo de sistema é empregado no controle de variações de pH Os organismos vivos normalmente apresentam este tipo de sistema em seu meio e desta forma quando o tampão é realizado em meio biológico dáse o nome de tampão biológico Questão 13 13a pH logH log17 x 105 molL 477 13b pH logH log65 x 1010 molL 918 13c pH logH log10 x 104 molL 4 Questão 14 Dedução de fórmula para cálculo de Ph i pH logH pH logH H 10pH Intervalo de pH calculado 14a H 10pH H 10382 103 10382 104 14b H 10pH H 10652 106 10652 107 Questão 15 Embora estejam na mesma concentração a constante de dissociação destes ácidos são diferentes Dentre os 3 listados aquele que possui constante de acidez igual a aproximadamente 100 será o Hcl Assim esta solução será a mais ácida dentre os ácidos listados Questão 16 Quanto mais forte é um ácido maior sua capacidade de doar um próton para um ácido mais fraco Este será mais dissociado ou seja possuirá uma constante ácida maior maior Ka Consequentemente quanto maior sua acidez menor será seu pKa pois pKa logKa Questão 17 17a RCOO 17b RNH2 17c H2PO4 17d HCO3 Questão 18 Componentes que formam os aminoácidos naturais 1 grupo funcional ácido carboxílico 1 grupo funcional amina 1 átomo de hidrogênio H e uma cadeia lateral todos ligados diretamente a um átomo de carbono assimétrico nos casos dos aminoácidos naturais exceto a glicina pois esta não possui carbono assimétrico A cadeia lateral pode ter composição variada a depender do aminoácido a que se refere podendo tanto variar de um átomo de hidrogênio caso na glicina a cadeias alifáticas ou mesmo contento porções aromáticas podendo conter heteroátomos como o átomo de enxofre ou sem heteroátomos Vale destacar que os aminoácidos naturais quirais estão disponíveis na natureza de forma enantiomericamente pura com configuração absoluta bem definida Questão 19 Questão 20 São determinantes as ligações de hidrogênio pontes de hidrogênio as cadeias laterais e suas respectivas variações têm como consequências as variações dos efeitos de impedimento estérico interações hidrofóbicas via forças intermoleculares cargas presentes na cadeia lateral Questão 21 Pontes de hidrogênio pontes de dissulfeto interações iônicas zwitterion interações hidrofóbicas pelas cadeias laterais carbônicas Além disso aminoácidos podem se ligar por ligações peptídicas ligações do tipo covalente formando peptídios Questão 22 Diversos fatores contribuem para a desnaturação das proteínas com consequente perca de função como Temperatura pH solventes orgânicos miscíveis detergentes ou certos solutos como ureia A desnaturação pode provoca distintas alterações nas estruturas proteicas terciárias como a simples modificação estrutual ou fragmentação proteica via clivagem química decomposição em moléculas menores formação de agregados Questão 23 São auxiliares do enovelamento que atuam para redobrar proteínas que se tornaram transitoriamente desdobradas Questão 24 Nesta questão quanto mais grupos ionizáveis maior será sua solubilidade em água 24a Glu20 24b PheMet3 24c AsnSerHis5 24d AlaAspGly5 Questão 25 LKAENDEAARAMSEA Mais provável que não haja resíduos Pro e Gly Questão 26 Aminoácidos são espécies químicas contento 1 grupo funcional ácido carboxílico 1 grupo funcional amina 1 átomo de hidrogênio H e uma cadeia lateral todos ligados diretamente a um átomo de carbono assimétrico nos casos dos aminoácidos naturais exceto a glicina pois esta não possui carbono assimétrico A cadeia lateral pode ter composição variada a depender do aminoácido a que se refere podendo tanto variar de um átomo de hidrogênio caso na glicina a cadeias alifáticas ou mesmo contento porções aromáticas podendo conter heteroátomos como o átomo de enxofre ou sem heteroátomos Vale destacar que os aminoácidos naturais quirais estão disponíveis na natureza de forma enantiomericamente pura com configuração absoluta bem definida Sequência de aminoácidos é simplesmente ordem dessas unidades em uma estrutura peptídica Questão 27 A Prolina B Tirosina C Valina D Lisina Questão 28 28a C 28b B pKa típico de fenol aproximadamente 28c D 28d D 28e B Questão 29 29a 6 29b 2 29c 3 29d 1 29e 4 29f 5 Questão 30 30a alanina menor hidrofobicidade da cadeia lateral 30b tirosina presença de fenol adicional na cadeia lateral 30c Serina 30d Histidina heterociclo mais polar Questão 31 Ser e Glu possuem grupos álcool e ácido carboxílico correspondente capazes de realizar pontes de hidrogênio As demais moléculas apresentam cadeias hidrofóbicas Questão 32 Não há resíduo Nterminal no peptídio da questão letra b As demais letras estão respondidas na figura Letra a alanina glicina e serina letra b letra c Ligações peptídicas representadas por círculos verdes Letra d Simbolizados pela letra alfa em marrom subscrito Questão 33 Quanto ao número de carbonos os monossacarídeos podem ser classificados como Trioses com três carbonos e fórmula geral C3H6O3 Tetroses com quatro carbonos e fórmula geral C4H8O4 Pentoses com cinco carbonos e fórmula geral C5H10O5 Hexoses com seis carbonos e fórmula geral C6H12O6 Heptoses com sete carbonos e fórmula geral C7H14O7 Quanto à funcionalização podem ser classificados como aldoses ou cetoses Questão 34 Enantiômeros são isômeros óticos cujas imagens especulares não são sobreponíveis Diastereoisômeros são estereoisômeros que não constituem imagens especulares Epímeros são diasteroisômeros nos quais apenas um de seus centros aquirais difere da configuração espacial Anômeros formam um conjunto especial de epímeros que diferem em configuração apenas no carbono anomérico Questão 35 A ligação glicosídica é formada pela união de dois monossacarídeos e acontece através de uma ligação denominada glicosídica Esta ligação covalente é formada com a perda de um átomo de hidrogênio de um dos monossacarídeos e a saída de um grupo hidroxila do outro Exemplos Questão 36 Polissacarídeos são polímeros formados por cadeias de monossacarídeos ligados entre si por ligações do tipo glicosídicas que são ligações covalentes resultantes da condensação de dois monossacarídeos Insolúveis em água os polissacarídeos são carboidratos também conhecidos como glicanos De acordo com a sua estrutura os polissacarídeos são classificados em Homopolissacarídeos apresentam um tipo de monossacarídeo Exemplos amido celulose glicogênio pectina quitina e tunicina Heteropolissacarídeos apresentam dois ou mais tipos de monossacarídeos Exemplos ácido hialurônico e heparina