Prova Organica 3

1 Nome do alunoNº USPNota ATENÇÃO Para a responder as questões utilize caneta esferográfica azul ou preta Não são aceitas respostas a lápis A prova terá uma duração máxima de 140 h A prova é composta por10 questões Escolha entre as questões até completar o total de 10 pontos Pode ser um único item ou todos os itens da questão O valor para cada item é individual Oa alunoa deve indicar quais questões devem ser consideradas para correção caso NÃO o faça a escolha será em ordem numérica crescente até totalizar 10 pontos Uma excelente prova Questão 01 40 A 10 Nos alimentamos muito bem de alimentos ricos em amido sem no entanto sermos capazes de digerir a celulose encontrada nos vegetais A que você atribui essa diferença Qual a principal diferença estrutural entre a amilose e a celulose Essa diferença se reflete nas propriedades fisicoquímicas Exemplifique B 10 Explique a diferença entre os pontos de fusão dos seguintes ácidos graxos a ácido palmítico 1 e ácido esteárico 2 b ácido palmítico 1 e ácido palmitoleico 3 c ácido oléico 4 e ácido linoléico 5 C20 Os policetídeos aromáticos são tipicamente biossintetizados a partir de cetoácidos lineares com um ácido carboxílico terminal Sugira qual material de partida do policetídeo pode ser o precursor do ácido orselínico e como a ciclização pode ocorrer Questão 02 20 2 A10 A acetilcolina é um exemplo de um derivado de ácido carboxílico que as células sintetizam usando a acetilCoA A acetilcolina é um neurotransmissor uma substância que transmite impulsos nervosos através das sinapses entre as células nervosas Após um impulso nervoso ser transmitido entre as células a acetilcolina deve ser rapidamente hidrolisada possibilitando ao receptor celular receber outro impulso Represente a reação de hidrólise da acetilcolina B10 Uma das descobertas mais importantes da ciência moderna foi a elucidação das estruturas de DNA e RNA como a famosa dupla hélice de Watson e Crick em 1953 A Como você caracteriza um ácido nucleico B Na estrutura do DNA duas fitas poliméricas se ligam de maneira que cada base se emparelha especificamente com outra base adenina com timina AT e guanina com citosina GC Explique por que as bases se ligam dessa forma específica Questão 03 20 A 10 Na natureza os aminoácidos são combinados para dar origem a proteínas com centenas ou até milhares de aminoácidos cada Pequenos conjuntos de aminoácidos são conhecidos como peptídeos a Como é formada e qual o nome da ligação entre dois aminoácidos para formar peptídeos b Represente a estrutura estereoquímica de um aminoácido qualquer c A leucina apresenta valores de pKa αCOOH 236 e αNH3 960 Em qual forma se encontra a leucina em pH fisiológico 74 B 10 Por que os grupos carboxílicos dos aminoácidos são muito mais ácidos pka 2 do que um ácido carboxílico como o ácido acético pka 476 Questão 04 20 A 10 A Como você produziria o dipeptídeo GlyAla a partir da alanina e glicina B 10 Os químicos não precisam necessariamente confiar a produção de aminoácidos à natureza É possível sintetizálos em laboratório usando uma grande variedade de métodos Um dos métodos mais antigos consiste em duas reações de substituição seguidas conhecida como reação de HellVolhardZelinski que utilizam os reagentes dados a Qual deve ser o material de partida A e o produto intermediário B dessa reação b Por que se utiliza excesso de amônia Questão 5 30 3 A 20 A salicina é um analgésico natural presente na casca do salgueiro que tem sido usado por milhares de anos para tratar a dor e reduzir a febre a A salicina é um αglicosídeo ou um βglicosídeo b A salicina exibe mutarrotação quando dissolvida em água a pH 70 Justifique sua resposta c Desenhe as estruturas dos produtos obtidos quando a salicina é hidrolisada na presença de um ácido B 10 Como os glicosídeos são formados a partir do fenol tanto na natureza quando no laboratório Por que a estereoquímica do glicosídeo formado não está relacionada com aquela do açúcar original Questão 6 40 A 20 A isoleucina racêmica pode ser preparada através da sequência de reações mostradas abaixo Dê as estruturas dos compostos AD isolados como intermediários nesta síntese B 20 A síntese de Strecker foi um dos primeiros exemplos de síntese multicomponentes consistindo em tratar aldeídos com uma mistura de NH4Cl e KCN e depois hidrolisar o produto para obter um aminoácido Descreva todas as etapas reacionais necessárias para realizar a síntese da valina pela síntese de Strecker 4 Questão 07 20 O bombicol é um feromônio sexual secretado pela mariposa do bichodaseda e da mariposa da seda selvagem conhecida cientificamente como Bombyx mandarina Esse composto foi identificado pela primeira vez por Adolf Butenandt em 1959 e representa um marco sendo o primeiro feromônio a ser caracterizado quimicamente Quantidades ínfimas de bombicol podem ser utilizadas por 1 acre de terra 4047 m2 para confundir os insetos machos em relação à localização de suas parceiras Isso faz com que ele possa ser empregado de maneira eficaz como um atrativo em armadilhas eliminando insetos sem a necessidade de aplicar grandes volumes de pesticidas nas plantações Abaixo se encontra a síntese do bombicol desenhe as estruturas químicas do feromônio e de cada um dos intermediários sintéticos obtidos compostos AF Questão 08 30 A 10 O isopreno quando colocado sob condições apropriadas pode sofrer uma dimerização por meio de uma reação de DielsAlder Qual é o produto formado B 10 Identifique entre os compostos a seguir aqueles que são representantes da classe dos terpenoides e nestes localize e assinale as unidades de isopreno Responda em quais deles as ligações seguem o padrão normal cabeçacauda 5 C 10 Este experimento visa imitar a biossíntese de terpenos O resultado é uma mistura de produtos Desenhe um mecanismo para a reação Até que ponto é biomimético e o que o sistema natural pode fazer melhor Questão 09 40 A 20 o composto A Warfarina é um anticolagulante pode ser preparado a partir de 4 hidróxicumarina e benzalcetona Explique a reação B 20 Explique por que o grupo OH em C3 na vitamina C é mais ácido que o grupo OH em C2 Questão 10 20 A cistina é um dímero dissulfeto da cisteína que pode ser obtido do cabelo humano O processo de isolamento dessa cistina ocorre via fervura do cabelo por um dia com HCl aquoso e HCO2H A solução é concentrada e uma grande quantidade de acetato de sódio é adicionada Cerca de 5 do peso do cabelo cristaliza como cistina pura αD 216 Como funciona o processo Por que há uma proporção tão alta de cistina no cabelo Por que nenhuma cisteína é isolada por este processo Escreva a estrutura da cistina para mostrar porque ela é quiral Como você converteria a cistina em cisteína Boa Prova Sucre Históricamente la nutrición humana ha sido gracias a los azúcares que proporcionan la mayoría de las fuentes alimenticias que provienen de plantas que fundamentan toda actividad vital principalmente en animales y microorganismos El azúcar tiene propiedades fisicoquímicas y biológicas destacables tanto para el metabolismo celular como para la vida en general Son solubles en agua como los monosacáridos además dependiendo del tamaño molecular del tipo y del número de grupos hidroxilo tienen diferentes temperaturas de fusión propiedades coligativas y capacidad de cristalización La función biológica más importante de los azúcares es proporcionar a los organismos energía estimulando procesos metabólicos Otra función es la estructural al formar parte de moléculas como el ADN entre otros En general el metabolismo energético global incluye la glucólisis catabolismo de glucosa para obtener energía y otras moléculas útiles y el metabolismo anabólico de polisacáridos síntesis de nucleótidos y procesos de glucosilación entre otros En este apartado sólo se analizarán aspectos de la estructura y funciones bioquímicas de los azúcares y se relacionará químicamente con su funcionalidad biológica por lo que los aspectos metabólicos se tratarán en otro capítulo No se incluirán glúcidos de más de 10 unidades que debido a su complejidad no tienen propiedades bioquímicas explicitas en si mismos pero sí conservan componentes bioquímicos en estado conjugado glicanos glucolípidos glucoproteínas etc Se estudiarán los glúcidos con diferentes grupos funcionales representativos y se describirán los aspectos estructurales utilizando cifras bioquímicas y espectroscópicas además de la importancia funcional especialmente los monosacáridos y disacáridos Estructura química Existen dos clases básicas de monosacáridos en función de si son aldehídos o cetonas conocidos como aldosas y cetosas respectivamente La mayoría de los monosacáridos tienen 56 C en la estructura molecular Algunos representantes de monosacáridos representativos de diferentes clases químicas son muestra fórmulas químicas Los AS Azúcares Simples pueden tener varias formas pero siempre son componentes fundamentales para disacáridos oligosacáridos y polisacáridos que pueden tener varias isómeros y propiedades químicas y biológicas diferentes ya que pueden ser estructuras muy complejas Fructosa c es una cetosa su estructura molecular es lineal y se cíclica en solución acuosa denominada como furanosa a esta forma se define como fijación en C2 con C5 La pata fijadora en uno de los grupos hidroxilo forma un hemiacetal función aldehído La glucosa b se define como una aldosa hexosa su estructura molecular puede ser en forma de cadena lineal o en forma cíclica denominado como piranosa donde el grupo aldehído vecina con un grupo hidroxilo a partir de C1 y C5 Los cambios en la forma lineal a la forma cíclica implica la creación de un nuevo centro quiral en carbono anomérico que da como resultado un nuevo isómero que puede ser alfa o beta Ambos isómeros están en equilibrio y esta propiedad es muy importante para los glúcidos En solución la forma cíclica es más estable 95 que la forma abierta 5 La glucosa es un ligando importante de enzimas que se especializan en glucosa6fosfato de enzimas que almacenan glucógeno o glucógeno sinteta tipo 14 Estructuras anómeras y posición con respecto al plano La unión entre monosacáridos da origen a disacáridos o polisacáridos la unión puede ser alfa o beta y es responsable de las propiedades químicas y biológicas correspondientes Esta reacción puede ser catalizada por enzimas pero puede ocurrir en medios químicos o acuosos Disacáridos y polisacáridos Alfalimoneno camfora está generando compuestos complejos con el oxígeno formando enlaces Oglucosídicos que unen los azúcares entre sí en forma lineal o compleja Azulosa betadglucosa un disacárido que puede tener un enlace más complejo Alfalimoneno betaglucosa Ala Asp Asn Las enzimas alfatrehalosa son betacetamidas que forman azúcares reticulados oxigenados bajo baja humedad Para que un oligosacárido crezca deben formarse enlaces Oglucosídicos cuyo grupo C1 del azúcar es capaz de reaccionar químicamente Estos enlaces deben cumplir condiciones específicas para formar la estructura tridimensional que permite la interacción y reconocimiento de enzimas específicas La información contenida en estos oligómeros proporciona la base para funciones biológicas de unión celular comunicación celular y reconocimiento en plantas y animales Existen enlaces betaglicosídicos hidrofilicos y otras unidades como Xilosas glucosas galactosas y arabinosas en la formación de polisacáridos Ácido Urónico Componentes monosacáridos y oligosacáridos Ác Urónico se obtiene por oxidación en posición terminal de carbohidratos con oxígeno molecular de aire atmosférico que crea un acido funcional carboxilo o un aldehído funcional La Oligosacáridos son azúcares ligados químicamente y suelen ser cadenas de hasta 10 monosacáridos que se encuentran en animales y en tejidos de plantas La función de los oligosacáridos es en el reconocimiento molecular dentro de la membrana y en el almacenamiento celular Oligosacáridos lineales y ramificados algunos inician el proceso de síntesis o el reconocimiento específico Ejemplo de oligosacáridos lactosa raffinosa y sacarosa La secuencia química controla las propiedades funcionales Los polisacáridos como polisacáridos de reserva y estructurales intervienen en procesos metabólicos específicos como la hidrólisis regulada y el almacenamiento de energía Ácido úrico formado por la oxidación del ácido glucurónico a partir de la tréosa es un intermediario bioquímico Disacáridos y función metabólica En el metabolismo de plantas animales y microorganismos la función de disacáridos y polisacáridos es clave en la formación de estructuras y almacenamiento Ejemplos almidón glucógeno celulosa polisacáridos En algunos casos como los glucanos forman estructuras de pared celular Maltosa celobiosa insurgencia en plantas para polifenoles Figuras químicas y estructuras de polisacáridos Estructura de polisacáridos Unidades repetidas y función En función de la estructura molecular y la disposición de enlaces los polisacáridos pueden ser ramificados o lineales con diferentes propiedades físicas y químicas Ejemplos Celulosa polímero de glucosa beta14 quitina almidón amilosa alfa14 y amilopectina alfa16 Ejemplo de glucógeno con ramificaciones Polisacáridos ramificados y coloidales glucanos xiloglucanos Enlaces alfa y beta polímeros de glucosa Propiedades físicas insolubilidad rigidez estructura Modificación química Otras modificaciones incluyen la sulfación acetilación y fosforilación que modifican las propiedades de los polisacáridos para funciones específicas en las membranas paredes y almacenamiento Funciones biológicas Almacenamiento de energía estructura señalización reconocimiento celular interacción con proteínas Ejemplo Se utilizan polisacáridos para formar enlaces moleculares específicos con proteínas y en reacciones enzimáticas Oligosacáridos y funciones de reconocimiento Los carbohidratos están involucrados en el reconocimiento celular y en la unión de proteínas específicas Modificaciones químicas glicosilación y fosforilación Ejemplo Nglicosilación y Oglicosilación Modificaciones en membranas y proteínas Uso de espectroscopía inscritos en análisis químicos para determinar estructura molecular y relación con función Uso de espectroscopía infrarroja y de resonancia magnética nuclear RMN Ejemplo análisis espectral del ácido glucurónico y otros polisacáridos La importancia de la estructura función y modificación química de los glúcidos en biología molecular y bioquímica moderna Metabolización y catabolismo La degradación de polisacáridos y oligosacáridos mediante enzimas específicas Procesos enzimáticos hidrolasas glicosidasas y transferasas para degradar y sintetizar glúcidos Ejemplos de metabolismo glucosa fructosa sacarosa Aplicación bioquímica uso de glúcidos en no solo almacenamiento de energía sino también en procesos de señalización y metabolismo con relevancia en biotecnología y salud Fórmulas químicas y representaciones gráficas