Resoluções das atividades
Proteínas, enzimas e vitaminas
Módulo 3
Atividades para sala
01 DA ausência de alimentos de origem animal na dieta implica na ausência de proteínas integrais, as quais possuem todos os aminoácidos essenciais, ou seja, aqueles que não podem ser produzidos pelo corpo. Assim, durante o período da promessa, a dieta deveria ser suplementada por esses aminoácidos essenciais.
02 A
Kwashiorkor é a desnutrição por falta de proteínas, ocor-rendo com frequência em regiões pobres, em que a dieta tem predomi nância de alimentos de origem vegetal, ricos em carboidratos, mas pobres em proteína. Um dos prin-cipais sintomas é o inchaço do corpo, principalmente da barriga, devido ao acúmulo de líquido nos tecidos, pois, com a falta de proteína, a albumina do plasma é consu-mida como fonte de aminoácidos, diminuindo, assim, a pressão osmótica do sangue em relação aos tecidos, que passam a atrair água por osmose, o que, por sua vez, oca-siona os edemas.
03 C
Aminoácidos são as unidades formadoras das proteínas, contendo em sua estrutura um grupo ácido carboxílico (—COOH), um grupo amina (—NH2) e um radical R, que pode apresentar vários radicais orgânicos, alguns deles com enxofre. Proteínas são constituídas por 20 tipos de α-ami-noácidos, nos quais o grupo ácido carboxílico e o grupo amina estão ligados a um mesmo carbono (carbono α). Observe as fi guras a seguir.
a) Aldeído Amina b) Amida Ácido c) Ácido Ligados a um mesmo carbono: α-aminoácidos Amina Não ligados a um mesmo carbono: não α-aminoácidos d) Amina Ácido
e) Não possui grupo amina (—NH2). Então, não pode ser um aminoácido.
04 C
Para uma dada concentração X de substrato (HMG-coA), as estatinas diminuem a velocidade da reação proporcio-nada pela enzima HMG-coA redutase, sendo inibidora da enzima. A estatina 4 promove a redução mais intensa de velocidade, da velocidade V1 para a velocidade V4, sendo a mais forte. Concentração de HMH-CoA V el o ci d ad e d e r ea çã o d a e nz im a 0 1 2 3 4 X V1 V2 V3 V4
Como a estatina 4 promove inibição mais intensa da enzima, ocorre maior redução na produção de colesterol, levando a mais efeitos colaterais, uma vez que o colesterol é importante por produzir hormônios esteroides como os hormônios sexuais.
05 C
Uma vez que mudanças de pH promovem a desnatura-ção reversível (ou inativadesnatura-ção) de proteínas e enzimas, cada enzima age em uma faixa de pH que lhe é ideal.
A A pepsina (I) é a principal enzima do suco gástrico, agindo no estômago, na digestão de proteínas em peptídios. Seu pH ideal é ácido, entre 1,8 e 2,0. Tal ambiente é proporcionado pelo ácido clorídrico do suco gástrico.
A A ptialina ou amilase salivar (II) é a principal enzima encontrada na saliva, digerindo amido em maltose e agindo em pH ideal, quase neutro.
A A tripsina (III) é a principal enzima do suco pancreático, agindo no duodeno, na digestão de proteínas em pep-tídios, e atuando em pH ideal básico de cerca de 7,8 a 8,2, proporcionado pelo bicarbonato de sódio do suco pancreático. Apesar do pH ideal de ação para a tripsina ser básico, sua atividade se inicia ainda em pH leve-mente ácido e vai até o alcalino.
06 C
O sabor adocicado do milho verde é dado pela maltose, que no milho maduro é convertida em amido, de sabor neutro. Ao mergulhar as espigas de milho verde em água fervente, as enzimas responsáveis pelo processo de conversão de glicose em amido são desnaturadas pelo calor da fervura, impedindo a conversão e preservando o sabor adocicado. O posterior resfriamento impede a produção de mais enzimas e a renaturação daquelas que foram desnaturadas.
07 D
Vitaminas são substâncias orgânicas especiais que não se constituem em fonte de energia nem desempenham função estrutural, procedendo, frequentemente, como coenzimas ou suas precursoras, ativando numerosas enzi-mas importantes para o metabolismo dos seres vivos. As vitaminas são alimentos reguladores e agem auxiliando a função enzimática. Elas não podem ser utilizadas como combustíveis para a respiração celular, como glicídios, lipí-dios e proteínas.
a) (F) Vitaminas são essenciais, não sendo, normalmente, produzidas por animais, mas por vegetais, fungos e bactérias.
b) (F) Vitaminas são alimentos reguladores, não podendo ser usadas como componentes estruturais ou fon-tes de energia.
c) (F) Vitaminas são micronutrientes, sendo necessárias em quantidades muito pequenas.
d) (V) Vitaminas agem como coenzimas ou precursores de coenzimas, auxiliando a função enzimática.
e) (F) Muitas vitaminas, como C e E, agem como antioxi-dantes, protegendo contra radicais livres. Entretanto, vitaminas como D e K não têm ação antioxidante. 08 C
Vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K) são as mais facil-mente armazenadas no organismo animal, principal-mente no fígado. Vitaminas hidrossolúveis (complexo B, C e P) são facilmente eliminadas na urina, uma vez que são amplamente solúveis em água. Assim, as vitaminas lipossolúveis não necessitam de uma ingestão tão fre-quente como as hidrossolúveis, que devem ser ingeri-das com maior regularidade. De acordo com a regra da Química “semelhante dissolve semelhante”, compos-tos polares se dissolvem facilmente em água, de modo que as vitaminas hidrossolúveis são dotadas de grande quantidade de radicais polares, como os grupos hidro-xila (— OH). Por outro lado, ligações covalentes entre carbono e hidrogênio são praticamente apolares. Assim, a vitamina representada pelo número III, devido à sua grande quantidade de radicais hidroxila polares, corres-ponde a uma vitamina hidrossolúvel.
09 A
Agentes antioxidantes como as vitaminas C e E e o selê-nio agem na proteção do indivíduo contra radicais livres. Radicais livres são agentes oxidantes que removem elé-trons de moléculas de DNA (promovendo mutações e induzindo cânceres) ou proteínas (desencadeando morte celular e envelhecimento). Alguns compostos presentes em alimentos, no fumo e no álcool, bem como a expo-sição à radiação, podem induzir a produção de radicais livres. No entanto, a maior parte desses compostos é produzida no organismo como subprodutos de reações oxidativas como a respiração celular nas mitocôndrias e a β-oxidação dos lipídios nos peroxissomos, sendo esses radicais livres conhecidos como espécies ativas de oxigênio ou EAO.
Atividades propostas
01 AA água é o componente mais abundante da matéria viva, tanto em animais como em plantas. Dentre os compostos orgânicos, as proteínas são os componentes mais abun-dantes em células animais (Z), e os carboidratos (devido à celulose da parede celular vegetal) são os componentes mais abundantes em células vegetais (Y).
02 A
O nível 1 da pirâmide contém cereais, pães, raízes, tubér-culos e massas, boas fontes de amido (carboidrato) na dieta; o nível 2 contém hortaliças e frutas, boas fontes de fibras, vitaminas e minerais na dieta; o nível 3 da pirâmide contém carnes, ovos, leite e leguminosas, boas fontes de proteína; o nível 4 da pirâmide contém óleos, gorduras, açúcares e doces, boas fontes de lipídios e carboidratos.
Assim, os lipídios e glicídios são predominantes no nível 4, as proteínas no nível 3 e as vitaminas e minerais no nível 2. 03 C
O leite humano possui maior teor de lactose, menor teor de proteínas e maior teor de lipídios, quando comparado ao leite de macaco. Assim, a menor quantidade de pro-teína (função biológica estrutural) implicará em uma defi-ciência de crescimento.
04 E
Proteínas ingeridas na dieta são digeridas em aminoáci-dos, que são então absorvidos pelo corpo. O metabolismo dos aminoácidos no fígado se inicia com a reação de desa-minação, no qual há remoção do grupo amina do órgão, restando o grupo ácido carboxílico. Esse grupo ácido carboxílico entra no ciclo de Krebs da respiração aeró-bica para ser utilizado como fonte de energia pelo corpo, enquanto o grupo amina, na forma de amônia, deve ser excretado por ser tóxico. No ser humano, a amônia é con-vertida no fígado, por meio de um ciclo de reações conhe-cido como ciclo da ornitina, em ureia, um composto menos tóxico que pode ser transportado no sangue, de modo menos prejudicial ao organismo, do fígado até os rins, onde é eliminado na urina. A amônia também pode ser convertida na base nitrogenada guanina, que é, então, uti-lizada para produzir outras bases nitrogenadas, sendo seu excesso convertido em ácido úrico, ainda menos tóxico, porém insolúvel e difícil de ser eliminado na urina, sendo reconvertido em amônia no fígado. No organismo do ser humano, a principal das excretas nitrogenadas derivadas de proteínas/aminoácidos é a ureia. Entretanto, excessos de proteína podem aumentar a desaminação e a produção de acido úrico, resultando no surgimento da gota. 05 D
Aminoácidos são as unidades formadoras das proteínas, contendo em sua estrutura um grupo ácido carboxílico (—COOH), um grupo amina (—NH2) e um radical R, que pode apresentar vários radicais orgânicos, alguns deles com enxofre. Proteínas são constituídas por 20 tipos de α-aminoácidos, nos quais o grupo ácido carboxílico e o grupo amina estão ligados a um mesmo carbono ( carbono α). Assim, tem-se o carbono α ligado à amina em 2 e ao grupo carboxila em 6. A utilização de 1 ou 4 como radicais R seria possível, de modo que possíveis combina-ções seriam 1, 2 e 6 ou 4, 2 e 6.
06 D
A proteína α-queratina é o componente mais importante do fio de cabelo, bem como de pelos e unhas, sendo alon-gada, com a cadeia formando três α-hélices que dobram e ficam lado a lado, sendo unidas por ligações dissulfeto em uma super-hélice.
Várias moléculas de α-queratina se reúnem em feixes para formar o fio de cabelo.
Feixe de fios com suas extremidades juntas
Estrutura de um filamento de queratina
6,5 nm 8 nm
Como o texto da questão menciona, várias interações são quebradas quando o cabelo é exposto à água e ao calor, alterando a forma do fio temporariamente. Entretanto, é possível alterar permanentemente a forma do fio de cabelo por meio de alterações químicas na proteína α-queratina. A As ligações dissulfeto são quebradas por intermédio de agentes redutores, formando radicais —SH, chamados tiol ou mercaptana.
A O fio de cabelo é mecanicamente deformado, de modo que os radicais —SH assumem novas posições.
A Finalmente, os radicais —SH são oxidados para formar novas ligações dissulfeto e consolidar a nova forma do fio. Assim:
a) (F) Ligações dissulfeto são ligações covalentes entre átomos de enxofre dos grupos —SH da cisteína. b) (F) Ligações de hidrogênio não são ligações covalentes. c) (F) A quebra das ligações dissulfeto por redução, a
mudança na forma do fio e o restabelecimento das ligações dissulfeto por oxidação podem promover mudança permanente no fio.
d) (V) Como mencionado, a quebra das ligações dissulfeto pode promover a mudança permanente do fio. e) (F) Redução implica em ganho de elétrons, e oxidação
implica em perda de elétrons. 07 D
Enzimas são proteínas de ação catalisadora que diminuem a energia de ativação das reações e, com isso, aumentam a velocidade das reações. Assim:
A I é o estado energético inicial dos reagentes (substrato); A II representa o estado de transição dos reagentes (com-plexo ativado ou com(com-plexo enzima-substrato), com máximo nível de energia;
A III representa a energia de ativação para desencadear a reação;
A IV representa a diferença de energia entre o estado ini-cial dos reagentes (substrato) e o estado final dos pro-dutos;
A V representa o estado energético final dos produtos. Assim, a alternativa D está correta porque I representa a energia dos reagentes, ou seja, do substrato.
08 D
A temperatura leva ao aumento na velocidade da rea-ção enzimática somente até o ponto de desnaturarea-ção, a partir do qual a enzima perde sua conformação espacial e diminui de atividade. Esse ponto de desnaturação varia de enzima para enzima, sendo o ponto no qual a veloci-dade da reação é máxima e, a partir dele, essa velociveloci-dade decresce. O gráfico que representa o efeito da tempera-tura sobre a atividade enzimática é aquele representado na alternativa D.
09 B
Enzimas são proteínas de ação catalisadora que diminuem a energia de ativação das reações, aumentando a veloci-dade das reações. Fatores como temperatura, concentra-ção do substrato e pH influenciam em sua atividade. O aumento na temperatura aumenta a velocidade da reação enzimática, mas só até determinado ponto (ponto de des-naturação, de cerca de 40 °C para as enzimas humanas), a partir do qual ocorre desnaturação enzimática e a veloci-dade de reação passa a diminuir. O aumento da concentra-ção do substrato aumenta a velocidade de reaconcentra-ção enzimá-tica, pois leva à atividade de maior número de moléculas de enzimas, mas só até determinado ponto (ponto de saturação), a partir do qual todas as moléculas de enzimas do sistema estão em atividade, o que leva a velocidade de reação a atingir um valor máximo e constante. Cada enzima age em um pH que lhe é ideal, desnaturando fora dessa faixa de pH. Por exemplo, as enzimas que degradam dissacarídios, como a maltase, que degrada a maltose, agem no intestino, em pH básico de 7,8 a 8,2, mas não no estômago, em pH ácido de 1,8 a 2,0. Assim:
A fixando a concentração de substrato em X, a ação das enzimas aumenta até cerca de 40 °C, quando desnatu-ram, e diminuem de atividade, como no experimento I (percebe-se que, de 0 °C a 40 °C, a velocidade aumenta de 0 para 25, mas, de 40 °C a 80 °C, a velocidade dimi-nui de 25 para 1);
A enzimas humanas não agem em temperaturas acima de 40 °C, de modo que não atuam em temperaturas de 80 °C, como no experimento II;
A fixando a concentração de substrato em X, a ação das enzimas não aumenta continuamente até cerca de 80 °C, como no experimento III (percebe-se que, de 40 ºC a 80 °C, a velocidade aumenta de 1 para 10), uma vez que ocorre desnaturação próximo aos 40 °C;
A fixando a temperatura em 40 °C, a ação das enzimas aumenta com o aumento na concentração de subs-trato, como no experimento IV (percebe-se que da concentração X para a 4X, a velocidade aumenta conti-nuamente de 25 para 52).
Assim, os experimentos que podem corresponder à hidró-lise enzimática ocorrida quando o dissacarídio foi incu-bado com suco intestinal são os de números I e IV. 10 A
Mecanismos de retroinibição ou feedback promovem a autorregulação da concentração de certas substâncias. No caso de reações enzimáticas, tais mecanismos estão
relacionados a enzimas alostéricas, dotadas, além de um sítio ativo para a ligação do substrato, de um sítio alostérico para a ligação de substâncias moduladoras inibidoras ou ativadoras. No caso, a enzima 1 é alosté-rica, e a subs tância X, em altas concentrações, age como um modulador negativo (inibidor). Assim:
A se a quantidade de X aumentar, a enzima 1 é inibida, diminuindo a produção da substância A, e consequen-temente da substância B e, também, de X;
A se a quantidade de X diminuir, a enzima 1 volta a agir, aumentando a produção da substância A, consequen-temente da substância B e também de X.
Pode-se, então, afirmar que a quantidade de X tende a variar próximo a uma constante.
a) (V) Como mencionado anteriormente, os mecanismos de retroinibição para a autorregulação da atividade enzimática tendem a manter a concentração da subs-tância X, variando próximo a uma constante. b) (F) Se o consumo de X for pequeno, este irá se
acu-mular, aumentando em concentração e inibindo a enzima 1, que não consumirá o substrato e, então, se acumulará.
c) (F) Se a concentração de X diminuir, a enzima 1 perma-necerá funcional, consumindo o substrato, que não irá se acumular.
d) (F) Quando a concentração de X aumentar, a enzima 1 é inibida, diminuindo a produção da substância A, que não irá se acumular.
e) (F) Quando o consumo de X for pequeno, este irá se acumular, aumentando em concentração e inibindo a enzima 1, que não produzirá a substância A nem a substância B, que não irá se acumular.
11 B
Em uma baixa concentração relativa do substrato, a enzima B produz uma velocidade de reação maior que a da enzima A. Observa-se as diferenças de velocidade para B (V B) e A (V A), para a concentração de 0,2: Enzima A Enzima B Concentração do substrato (mM) V el o ci d ad e d e r eaç ão (u ni d ade s ar b it rár ia s) 0,0 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 6 5 4 3 2 1 0 V B V A 12 D
A hexoquinase possui uma grande afinidade pela glicose, ou seja, ela atinge a velocidade máxima com uma concen-tração muito pequena de glicose. A glicoquinase exibe uma afinidade bem menor, pois somente atinge sua velocidade máxima em concentrações bem mais altas do substrato. Logo, a enzima que contribui para a formação de glicogê-nio hepático é a glicoquinase, pois esta somente produz G6P com máxima eficiência quando há excesso de glicose no sangue, ou seja, concentrações acima de 4mM, apre-sentando velocidade de reação muito maior em concen-tração de 15mM do que de 4mM.
13 C
A vitamina A (axeroftol ou retinol) é um importante agente antioxidante protetor de epitélios em geral, sendo que em sua deficiência ocorre degeneração do epitélio de glândulas sebáceas, com consequente ressecamento da pele (xero-dermia), e de glândulas lacrimais, com consequente resse-cação dos olhos (xeroftalmia); outro efeito importante de sua deficiência está na falta de rodopsina ou púrpura visual, pigmento visual dos bastonetes responsável pela percepção de luz de baixa intensidade, o que leva à cegueira noturna ou hemeralopia. Assim, o betacaroteno do arroz-dourado é a pró-vitamina A, a qual previne contra problemas de visão. 14 D
Pelos gráficos da questão, percebe-se que as vitaminas A e E diminuem de concentração mais lentamente do que as do complexo B. Observa-se que, para um mesmo tempo
t, a concentração de complexo B cai até o ponto X e das
vitaminas A e E cai até o ponto Y:
C o nc en tr aç ão de vi ta m in as d o co m p le xo B Tempo C o nc en tr aç ão de vi ta m in as A e E Tempo Concentração X Concentração Y Tempo t Tempo t
Isso ocorre porque as vitaminas A e E são lipossolúveis e, por isso, mais facilmente armazenadas no organismo em tecidos como fígado e hipoderme. As vitaminas do complexo B são hidrossolúveis e, por isso, mais fáceis de serem eliminadas pela urina, não sendo armazenadas de modo signifi cativo. a) (F) As principais vitaminas antioxidantes são C e E. b) (F) Vitaminas são alimentos reguladores, não sendo
usadas como fonte de energia.
c) (F) As vitaminas A e E são lipossolúveis e mais fáceis de serem armazenadas, mas são as que sofrem menor redução de concentração.
d) (V) Como mencionado, as vitaminas do complexo B são hidrossolúveis e mais fáceis de serem eliminadas na urina, sofrendo maior redução em sua concentração. e) (F) Como mencionado, as vitaminas A e E são liposso-lúveis e mais fáceis de serem armazenadas, mas são as que sofrem menor redução de concentração. 15 D
A vitamina B9 ou ácido fólico é uma substância fornecida ao corpo humano pela microflora, bem como por meio de dieta rica em vegetais folhosos (de onde vem o nome
fólico), e que age na síntese e maturação de bases
nitro-genadas e, consequentemente, na atividade de divisão celular. Em mulheres grávidas, sua deficiência pode acar-retar o não fechamento dorsal do tubo neural do embrião, o que pode provocar, dependendo do nível em que ocorre o não fechamento, anencefalia ou espinha bífida, ambas condições muito graves.
16 B
a) (F) Como a vitamina B12 é hidrossolúvel, não se dissolve em solventes orgânicos e é facilmente eliminada na urina, não sendo armazenada no tecido adiposo. b) (V) A vitamina B12 age na produção de nucleotídios,
sendo necessária para a produção de DNA e, conse-quentemente, para a divisão celular, sendo essencial na produção de novas hemácias na medula óssea. c) (F) A vitamina D atua na absorção intestinal de cálcio e
de fósforo, essenciais a ossos e dentes.
d) (F) A vitamina PP age como NAD na respiração celular e é essencial à produção de energia em áreas como o sistema nervoso e a pele, de modo que sua defi-ciência leva à pelagra, com sintomas como neurite e dermatite.
e) (F) A vitamina E age como antioxidante e como pro-tetora dos epitélios germinativos (dos órgãos sexuais), e sua deficiência no organismo pode levar ao aborto e à esterilidade masculina.
17 B
A pró-vitamina D2 ou 7-deidrocolesterol é de origem ani-mal e deve ser convertida, na pele, sob ação da radiação ultravioleta do Sol, em vitamina D2 ativa ou 7-deidrocoles-terol ativado, o qual age na absorção de cálcio no intestino. 18 B
a) (F) A vitamina K está relacionada com a formação de fatores da coagulação do sangue, sendo fornecida principalmente pela microflora bacteriana e tendo sua carência relacionada a uma maior incidência de hemorragias. A vitamina A está relacionada com a formação de pigmentos visuais (rodopsina) para a percepção de luz fraca nos bastonetes da retina, sendo encontrada como caroteno em cenoura, abóbora e gema de ovo e tendo sua carência rela-cionada a cegueira noturna ou hemeralopia. b) (V) A vitamina D ou calciferol está relacionada com a
absorção intestinal de cálcio e fosfato, necessários à formação de ossos e dentes, sendo fornecida pela ingestão de fígado, gema de ovo e exposição ao Sol e tendo sua carência relacionada a proble-mas ósseos e dentais, sendo chamada raquitismo na criança e osteomalácia no adulto.
c) (F) A vitamina B9 ou ácido fólico está relacionada com a produção de bases nitrogenadas e a divisão celu-lar, sendo encontrada em folhas verdes e tendo sua carência relacionada a anemia e má-formação fetal (anencefalia e espinha bífida). A vitamina C ou ácido ascórbico está relacionada à formação de colágeno para o tecido conjuntivo além de ser um poderoso antioxidante, sendo encontrada em frutas cítricas e tendo sua carência relacionada ao escorbuto, com hemorragias e queda de imunidade.
d) (F) A carência de vitamina D ou calciferol está relacionada a problemas ósseos, e não a hemorragias frequentes. e) (F) A carência de vitamina C ou ácido ascórbico está
