Questões Sobre Biomoléculas e Bioquímica - Biologia - concurso

A alternativa correta é letra A) glicogênio-sintase e “desligar” a glicogênio-fosforilase, resultando no armazenamento de glicose como glicogênio.

Gabarito da banca: Letra "A"

Entendimento: Letra "A"

Acompanhe minha análise:

a)  glicogênio-sintase e “desligar” a glicogênio-fosforilase, resultando no armazenamento de glicose como glicogênio.

CORRETA. A glicogênio-sintase faz a síntese de glicogênio. Por sua vez, a glicogênio-fosforilase faz a liberação de moléculas de glicose a partir do glicogênio. Anote aí:

A cascata de proteína-cinase mediada por proteína G e estimulada por epinefrina em células hepáticas resulta na ativação, por cAMP, de uma molécula de sinalização importante, a proteína-cinase A. Por sua vez, a proteína-cinase A fosforila duas outras enzimas, com efeitos opostos:

• inibição: a glicogênio sintase, que catalisa a ligação de moléculas de glicose para sintetizar glicogênio, molécula que armazena energia, é inativada quando um grupo fosfato é adicionado a ela pela proteína-cinase A. Dessa forma, o sinal de epinefrina previne o acúmulo de glicose na forma de glicogênio [...];
• ativação: a fosforilase cinase é ativada quando um grupo fosfato é adicionado a ela. Faz parte de uma cascata de proteína-cinase que, por fim, leva à ativação da glicogênio fosforilase, outra enzima essencial no metabolismo da glicose. Essa enzima causa a liberação de moléculas de glicose a partir do glicogênio [...]. (p. 143, grifo meu).

A imagem aumenta a sua compreensão (p. 144):

Referência: SADAVA, D. et al. Vida: a ciência da biologia. 11. ed. Porto Alegre: Artmed, 2020. v. 1. Constituintes químicos da vida, células e genética.

b)  glicogênio-fosforilase e “desligar” a glicogênio-sintase, resultando no uso de glicogênio como glicose.

ERRADA. Se tem muita glicose, então é necessário armazenar. Nos animais, incluindo humanos, o armazenamento de glicose ocorre na forma de glicogênio. Isso vai ocorrer com a ativação da glicogênio-sintase. Ao mesmo tempo, desligamento da glicogênio-fosforilase, já que essas duas enzimas têm efeitos opostos.

c)  glicogênio-fosforilase e “desligar” a glicogênio-sintase, resultando no armazenamento de glicose como glicogênio.

ERRADA. Se tem muita glicose, então é necessário armazenar. Nos animais, incluindo humanos, o armazenamento de glicose ocorre na forma de glicogênio. Isso vai ocorrer com a ativação da glicogênio-sintase. Ao mesmo tempo, desligamento da glicogênio-fosforilase, já que essas duas enzimas têm efeitos opostos.

d)  glicogênio-sintase e “desligar” a glicogênio-fosforilase, resultando no armazenamento de glicogênio como glicose.

ERRADA. Se tem muita glicose, então é necessário armazenar. Nos animais, incluindo humanos, o armazenamento de glicose ocorre na forma de glicogênio. Isso vai ocorrer com a ativação da glicogênio-sintase. Ao mesmo tempo, desligamento da glicogênio-fosforilase, já que essas duas enzimas têm efeitos opostos.

e)  glicogênio-fosforilase, resultando no uso de glicogênio como glicose.

ERRADA. Se tem muita glicose, então é necessário armazenar. Nos animais, incluindo humanos, o armazenamento de glicose ocorre na forma de glicogênio. Isso vai ocorrer com a ativação da glicogênio-sintase. Ao mesmo tempo, desligamento da glicogênio-fosforilase, já que essas duas enzimas têm efeitos opostos.

A alternativa correta é letra B) glicose.

QUESTÃO:

Meios de cultura são utilizados como fontes de nutrientes para o crescimento de microrganismos em laboratórios. Pesquisadores brasileiros avaliaram a viabilidade da produção de ácido lático pela bactéria Leuconostoc mesenteroides B512F, utilizando na composição do meio de cultura um substrato à base de material obtido do aproveitamento de excedentes da agroindústria tropical local de caju. Os resultados obtidos mostraram que o meio da cultural enriquecido com xarope de caju proporcionou um crescimento adequado desta bactéria.

 

GUILHERME A.A PINTO. G.A.S RODRIGUES S. Avaliação de produção de ácido lático por Leuconostoc mesenteróides. B512F em xarope de caju. Ciência Tecnologia de Alimentos. 2009 (adaptado).

 

O carboidrato presente no xarope de caju que auxiliou no crescimento desta bactéria foi a

COMPLEMENTAÇÃO TEÓRICA:

A reação química que essas bactérias realizam é a Fermentação -  uma denominação para a degradação (oxidação) anaeróbica da glicose (ou outros nutrientes orgânicos), com o propósito de obter energia. A sua via metabólica inicial - a glicólise - é uma maneira de obter energia química dos compostos orgânicos sem usar oxigênio como aceptor final de elétrons e sem utilizar uma cadeia de transporte de elétrons. 

A oxidação consiste em fazer uma molécula perder elétrons para alguma outra que os aceite (o agente oxidante). No caso da glicólise, o agente oxidante mais comum é o NAD⁺ (Nicotinamida Adenosina Dinucleotídeo). Esse agente, ao capturar os elétrons da glicose, transforma-se em NADH. A retirada dos elétrons desencadeia uma reação exergônica (libera energia), que é utilizada para produzir 2 moléculas de ATP. O produto final da glicólise é o piruvato. 

O próximo passo é a utilização do NADH para transferir os elétrons capturados para outro produto. Isso permite a reciclagem de NADH  em NAD⁺, o que viabiliza a continuidade da glicólise e da geração de energia. Se isso não acontecer, em pouco tempo a célula utilizará todo o seu estoque de NAD⁺ e sem esse reagente, a produção de energia para.

A partir daqui a reação pode seguir caminhos diferentes: fermentação alcoólica e fermentação do ácido lático. No primeiro caso  - fermentação alcóolica -  o piruvato é descarboxilado, ou seja, ele perde uma molécula de CO₂, através da ação da enzima Piruvato Descarboxilase. Sem esse CO₂ a molécula se transforma em um Acetaldeído. É essa a molécula que recaptura os elétrons que estavam no NADH, reduzindo-se. Ao ser reduzido, o Acetaldeído transforma-se em etanol ou álcool etílico. Esse tipo de fermentação é utilizado na indústria dos pães, cervejas e vinhos, por exemplo.

No segundo caso - fermentação do ácido lático - o piruvato é reduzido diretamente pelo NADH, transformando-se em lactato, sem liberação de CO₂.  Lembrando que o lactato nada mais é do que a forma ionizada do ácido lático. Esse tipo de reação é usada na indústria dos lacticínios, para a produção de leites e iogurtes. O ácido lático é um produto químico industrial valioso e tem sido utilizado como acidulante, conservante de bebidas e alimentos. Também é empregado em curtumes, na indústria têxtil e de lavanderia.

RELACIONANDO A TEORIA COM A QUESTÃO:

Vimos acima que a fermentação consiste em glicólise + reações de regeneração do NAD⁺. Vimos também que é na fermentação lática que se obtêm ácido lático, o produto mencionado na questão.

Bactérias são procariontes, não têm mitocôndrias. Embora existam espécies aeróbicas, a bactéria descrita pela questão é, aparentemente, anaeróbica, pois se ela produz ácido lático como subproduto de seu metabolismo é porque ela esta utilizando primariamente a fermentação como processo de geração de energia (bactéria lática). 

Como a fermentação se inicia com a glicólise, ela, por consequência, requer uma fonte de glicose para ocorrer. Quanto mais glicose disponível, mas energia é gerada. 

O uso de excedentes agrícolas regionais como substrato de baixo custo para o desenvolvimento de processos fermentativos é uma alternativa interessante economicamente. O suco de caju é rico em nutrientes e sais minerais. Seus açúcares majoritários são glicose e frutose e, portanto, o produto não requer nenhum tratamento prévio como hidrólise ou tratamento enzimático para a fermentação lática. Sendo assim, o xarope de caju é uma matéria-prima de baixo custo para a produção do ácido lático (Fonte: CHAGAS, C. M. A. et al. Dextransucrase production using cashew apple juice as substrate: effect of phosphate and yeast extract addition. Bioprocess and Biosystems Engineering, v. 30, n. 3, p. 207-215, 2007)

Logo, se as bactérias crescem adequadamente, como o texto relata, é porque o xarope de caju dá a elas uma fonte prontamente acessível e abundante de glicose. Tendo glicose diretamente disponível, a bactéria não precisa gastar tempo em nenhuma outra reação de hidrólise, para obtê-la a partir de outro carboidrato, motivo pelo qual a resposta da questão é a alternativa B. 

ALTERNATIVAS PROPOSTAS PELA QUESTÃO:

O carboidrato presente no xarope de caju que auxiliou no crescimento desta bactéria foi a

a) celulose. ERRADA

Lembre-se que a fermentação precisa de glicose para ser iniciada. Ainda que a celulose seja um polímero de glicoses, a bactéria (supondo que seja capaz de hidrolisar celulose, o que provavelmente não é o caso) não consegue fermentar diretamente a celulose, primeiro ela precisaria hidrolisá-la, para obter as unidades de glicose e só então iniciar a fermentação lática. Perceba, portanto, que isso não seria um auxilio, mas um empecilho para o crescimento da bactéria. 

A celulose é um polissacarídeo, um polímero de glicoses, que forma uma cadeia longa e não ramificada de 10.000 a 15.000 unidades de glicose unidas. A celulose forma uma substância fibrosa, resistente e insolúvel em água. Sua degradação é tão difícil que poucos seres vivos conseguem hidrolisar esse carboidrato. Não é por acaso que as plantas a utilizam como matéria prima para suas paredes celulares, sendo a celulose um dos principais componentes da madeira. 

b) glicose. CERTA

A glicose é um monossacarídeo utilizado como fonte de energia, sendo a molécula que inicia a reação de glicólise e, portanto, de fermentação. Os monossacarídeos são a unidade básica dos carboidratos, por esse motivo tal molécula pode ser usada diretamente, sem ter que se recorrer a nenhuma outra transformação. Isso auxilia enormemente a eficiência energética da bactéria, que não precisa recorrer a outras reações auxiliares de preparação, ela pode simplesmente usar o substrato (xarope de caju) diretamente, como fonte prontamente disponível de matéria prima para a geração de energia.  

c) maltose. ERRADA

A maltose é um dissacarídeo formado pela união de duas moléculas de glicose. Conforme comentado na alternativa A, a bactéria não poderia usar maltose diretamente, pois primeiro ela teria que hidrolisar a molécula, para então obter a glicose necessária para a fermentação. Esse passo adicional não é um auxílio, mas um empecilho, logo, não deve ser esse o carboidrato que auxiliou no crescimento da bactéria. 

d) lactose. ERRADA

A lactose é um dissacarídeo formado pela união de uma molécula de glicose com outra de galactose. Conforme comentado na alternativa A, a bactéria não poderia usar lactose diretamente, pois primeiro ela teria que hidrolisar a molécula, para então obter a glicose necessária para a fermentação, além de ter que converter a galactose em glicose através de outros processos bioquímicos. Esses passos adicionais não são um auxílio, mas um empecilho, logo, não deve ser esse o carboidrato que auxiliou no crescimento da bactéria. Além do mais, temos que considerar que lactose é um carboidrato encontrado no leite e seus derivados, não em xarope de caju. 

e) ribose  ERRADA

Muito embora a ribose seja um monossacarídeo, sua função biológica é bastante diversa daquela da glicose. A ribose é formada por uma cadeia de 5 átomos de carbono (não 6 como a glicose) e é primariamente empregada em funções estruturais, não de geração de energia, motivo pelo qual ela não seria de auxílio para o crescimento das bactérias.

A ribose, por exemplo, é a origem das pentoses que formam os nucleotídeos do DNA e do RNA:

A ribose também acaba participando da formação do ATP

Além disso, a ribose da origem a toda uma variedade de derivados que integram a formação de moléculas como o NAD, FAD e NADP, todas envolvidas no metabolismo energético da célula. 

REVISANDO:

Vamos relembrar a matéria... Os carboidratos são "carbonos hidratados" (carbonos com água), eles recebem esse "apelido" devido a sua fórmula empírica (C H₂O). Em termos químicos mais precisos eles são poli-hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas. Esse grupo de biomoléculas é didaticamente dividido em 3 grandes grupos:

• Monossacarídeos
• Oligossacarídeos
• Polissacarídeos

O grupo com as moléculas mais simples é o dos Monossacarídeos, pois, como o próprio nome "Mono" sugere, eles são formados por 01 única unidade de poli-hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas, sendo que tal unidade consiste em um esqueleto que pode ter de 3 a 7 átomos de carbono, com as funções aldeído, cetona e hidroxila presentes.  O monossacarídeo mais famoso é a GLICOSE, formada por um esqueleto de 6 átomos de carbono, contudo há outras moléculas importantes como:  a frutose, a galactose e a ribose. 

Exemplos de Monossacarídeos

Os outros dois grupos têm estruturas mais complexas, sendo os oligossacarídeos polímeros de cadeias curtas (até 20 monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas). Dentro desse grupo, há um subgrupo importante: os dissacarídeos. Os dissacarídeos nada mais são que dois monossacarídeos unidos por uma ligação glicosídica. É nesse grupo que encontramos alguns nomes famosos como a sacarose (glicose + frutose), a lactose (glicose + galactose) e a maltose (glicose + glicose).

Os polissacarídeos são polímeros de cadeias longas (mais de 20 monossacarídeos unidos). Suas estruturas podem assumir formas bem mais complexas, sendo que alguns deles exercem importantes funções estruturais ou de reserva de energia. Neste grupo encontraremos moléculas como o amido, a celulose, o glicogênio, a quitina e as dextranas.

A alternativa correta é letra A) sofrer hidrólise

Gabarito: Letra A

O açúcar consiste em uma das principais fontes de energia do organismo, uma vez que é responsável pelo metabolismo energético das células. Quando em excesso no organismo, o corpo apresenta algumas formas de armazenamento dessa molécula, podendo ser realizado de duas formas: em forma de glicogênio (acúmulo de polissacarídeos) ou em forma de gordura (acúmulo de triglicerídeos).

Tendo em vista sua estrutura química, a gordura é a principal forma de armazenamento de energia, visto que é capaz de armazenar o dobro ou mais energia do que a estrutura de polissacarídeos. No entanto, o glicogênio apresenta uma fonte energética superior, uma vez que libera glicose, além de ser uma molécula facilmente hidrolisada. Essa característica permite que a glicose seja mais facilmente degradada, permitindo a liberação de moléculas de glicose, utilizadas para produção de energia.

Material de apoio:

NELSON, David L.; COX, Michael M.. Princípios de bioquímica de Lehninger. 7 ed. Porto Alegre: Artmed, 2019.

A alternativa correta é letra B) a dextrose, a sacarose e o glicogênio.

Para responder à questão, vamos revisar rapidamente as definições de monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos:

1. Monossacarídeos: São carboidratos simples que consistem em uma única molécula de açúcar. Exemplos incluem glicose, frutose e galactose.
    
2. Oligossacarídeos: São carboidratos formados por uma pequena quantidade de monossacarídeos (tipicamente de dois a dez). Exemplos incluem lactose e sacarose.
    
3. Polissacarídeos: São carboidratos complexos formados por muitas moléculas de monossacarídeos. Exemplos incluem amido, celulose e glicogênio.

 Agora, comentando cada uma das alternativas:

a)  a frutose, a lactose e a ribose.

INCORRETA: A frutose é um monossacarídeo, a lactose é um oligossacarídeo e a ribose é um monossacarídeo.

b)  a dextrose, a sacarose e o glicogênio.

CORRETA: A dextrose é uma forma de glicose, portanto é um monossacarídeo; a sacarose é um oligossacarídeo e o glicogênio é um polissacarídeo.

c)  a glicose, a celulose e o amido.

INCORRETA: A glicose é um monossacarídeo, a celulose é um polissacarídeo e o amido é um polissacarídeo.

d)  a galactose, a maltose e a manose.

INCORRETA: A galactose é um monossacarídeo, a maltose é um oligossacarídeo e a manose é um monossacarídeo.

e)  a ribose, o amido e a quitina.

INCORRETA: A ribose é um monossacarídeo, o amido é um polissacarídeo e a quitina é um polissacarídeo.

A alternativa correta é letra A) Amido, celulose, glicogênio.

Gabarito da banca: Letra "A"

Entendimento: Letra "A"

Acompanhe minha análise:

Os polissacarídeos são macromoléculas, polímeros com centenas a milhares de monossacarídeos unidos por meio de ligações glicosídicas. Alguns polissacarídeos servem como material de armazenamento, hidrolisados conforme a necessidade de fornecer açúcar às células. Outros polissacarídeos servem de suporte para estruturas que protegem a célula ou até mesmo todo o organismo. O tipo e a função de um polissacarídeo são determinadas por seus monômeros de açúcar e pela posição das ligações glicosídicas. (p. 70, grifo meu).

Referência: REECE, J. B. et al. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015.

a)  Amido, celulose, glicogênio.

CORRETA. São polímeros formados por monômeros de glicose. A celulose nunca é ramificada.

b)  Amido, sacarose, glicose.

ERRADA. A sacarose é um dissacarídeo. A glicose é um monômero.

c)  Celulose, lactose, glicose.

ERRADA. Lactose é um dissacarídeo, enquanto a glicose é um monômero.

d)  Celulose, maltose, sacarose.

ERRADA. A maltose é um dissacarídeo, bem como a sacarose.

e)  Glicogênio, sacarose, glicose.

ERRADA. A sacarose é um dissacarídeo. A glicose é um monômero.

A alternativa correta é letra E) 1, 2 e 5 apenas.

Essa questão exige conhecimentos em Bioquímica.

Vamos avaliar cada correlação trazida pela tabela.

1) CORRETA. De fato, bactérias possuem peptidoglicano como componente típico de sua parede celular (as gram-positivas possuem uma quantidade muito maior que as gram-negativas, mas ambas têm peptidoglicano nas paredes celulares).

2) CORRETA. De fato, plantas possuem lignina como componente típico de sua parede celular (algumas espécies mais que outras).

3) ERRADA. Células animais não possuem parede celular. A título de informação, a quitina é um polissacarídeo estrutural, sendo o principal componente da parede celular dos fungos e do exoesqueleto de artrópodes (insetos, aranhas, crustáceos e animais relacionados).

4) ERRADA. De fato, fungos possuem células com parede celular. Contudo, esta é composta principalmente por quitina, conforme exposto acima, e não por glicogênio. A título de informação, o glicogênio é um polissacarídeo de reserva energética, sendo o principal nessa função nos animais.

5) CORRETA. De fato, macroalgas possuem hemicelulose como componente típico de sua parede celular.

Dessa forma, a correlação correta é aquela apresentada na Alternativa E (1, 2 e 5 apenas).

FONTE: REECE, Jane B. et al. Biologia de Campbell. Artmed Editora, 2019.