Questão 14 (3º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2016
Mecanismos de controle de pH são fundamentais para a vida. Um mecanismo bastante eficiente de controle de pH por organismos vivos envolve moléculas doadoras e aceptoras de prótons, que são ácidos e bases que atuam em conjunto equilibrando alterações de pH às quais os organismos estão sujeitos.
a) Alterações no pH intracelular afetam a estrutura de proteínas. Por que isso ocorre?
b) Que consequências para o processo de respiração celular a alteração na estrutura de proteínas envolvidas com o ciclo de Krebs pode trazer?
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Resolução comentada
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a) As proteínas são cadeias de aminoácidos, e muitos deles têm grupos ionizáveis (como \ce{-COOH}, \ce{-NH2} e as cadeias laterais ácidas ou básicas) que ganham ou perdem prótons (\ce{H+}) conforme o pH do meio. Quando o pH intracelular muda, a carga elétrica desses grupos se altera. Com isso, mudam as interações que mantêm a estrutura tridimensional da proteína: pontes de hidrogênio, atrações e repulsões iônicas entre cargas e interações com a água. A estrutura secundária, terciária e quaternária se desfaz ou se modifica, isto é, a proteína se desnatura. Como a função depende da forma, a proteína perde a atividade (por exemplo, um sítio ativo de enzima deixa de encaixar o substrato). Por isso o controle do pH por sistemas tampão, que doam e recebem prótons, é tão importante.
Resposta: a mudança de pH altera a ionização dos grupos dos aminoácidos, rompe as interações que mantêm a estrutura tridimensional e leva à desnaturação, com perda da função da proteína.
b) O ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial e é feito por uma sequência de reações catalisadas por enzimas, que são proteínas. Se o pH altera a estrutura dessas enzimas, elas perdem atividade e o ciclo diminui ou para. Com isso, diminui a oxidação do acetil-CoA a \ce{CO2} e a produção de coenzimas reduzidas (\ce{NADH} e \ce{FADH2}), além do pequeno saldo de ATP (ou GTP) produzido no próprio ciclo. Sem essas coenzimas, a cadeia transportadora de elétrons e a fosforilação oxidativa recebem menos elétrons, o gradiente de prótons cai e a síntese de ATP diminui muito. A respiração celular fica comprometida e a célula tem déficit de energia.
Resposta: as enzimas do ciclo de Krebs perdem a função, reduzindo a produção de \ce{NADH} e \ce{FADH2} e, em consequência, de ATP na cadeia respiratória, o que compromete a respiração celular.
Assuntos: estrutura de proteínas, ciclo de Krebs, pH e tampões.
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