Resumo Enzimas - Princípios de Bioquímica de Lehninger PDF

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Resumos dos estudos do livro de Bioquímica...

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RESUMO PARA O ESTUDO DE BIOQUÍMICA 1

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS -UFAL Instituto de química e Biotecnologia - IQB Elaborado por: Ruan Wendell, Monitor Orientador: Francis Soares Gomes Enzimas

1.Importância Uma das condições fundamentais para a vida e que os organismos sejam capazes de catalisar as reações químicas. -Sem à catálise as reações químicas não ocorreriam em uma escala de tempo útil. 2.Características -Não são consumidas nas reações, -Aumentam à velocidade das reações extraordinariamente, -Atuam em pequenas concentrações -Respondem à alterações do meio da reação, -Não alteram o estado de equilíbrio, -Estão envolvidas na regulação das vias metabólicas, -Alto grau de especificidade, -Reduzem à energia de ativação. 3.Atividade enzimática A ativação catalítica de uma enzima depende da integridade de sua conformação nativa de proteína. -À reação ocorre dentro de um `bolsão` confinado, chamado de sítio ativo, -À molécula sobre a qual a enzima age é o substrato, -À enzima oferece um ambiente específico dentro do qual a reação pode ocorrer mais rapidamente. 4.Estrutura das enzimas Há enzimas que não requerem outros grupos químicos adicionais, mas há outras que requerem componentes adicionais, chamados co-fatores. -Os cofatores podem ser íons, como: Fe, Mg, Mn, -Coenzimas: estruturas orgânicas derivadas de vitaminas, como: NAD, FAD, Coenzima A -Apoenzima(porção proteica inativa)+Cofator (porção não-proteica ativa)= Holoenzima. 5.Estado de Transição Quando se atinge o estado que corresponde ao máximo de energia ao longo de uma reação, este é chamado de estado de transição. 6.Energia de Ativação A diferença entre os níveis de energia do estado basal e o estado de transição é à energia de ativação. -As enzimas utilizam a energia de ligação derivada da interação enzima-substrato para diminuir a energia de ativação das reações.

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7.Classificação das enzimas a. Oxirredutases b. Transferases c. Hidrolases d. Liases e. Isomerases f. Ligases 8.Nomenclatura e Identificação As enzimas podem ser nomeadas pela adição do sufixo -ase ao nome de seu substrato ou à uma palavra. Cada enzima possui um código com 4 dígitos. 9. Fatores que interferem na atividade enzimática a. Influência do pH Para à maioria das enzimas existe um valor de pH no qual sua atividade e máxima. A velocidade da reação diminui à medida que o pH se afasta desse valor ótimo. -Esse valor é característico de cada enzima, -As enzimas apresentam grupos de resíduos de aminoácidos tituláveis, que à cada valor de pH apresentam-se protonados ou desprotonados, e portanto, habilitados ou não à estabelecer ligações iônicas que influenciam a conformação da enzima. É dessa forma que o pH deve propiciar à conformação ideal para que à enzima exerça seu papel catalítico. b. Influência da temperatura A velocidade das reações são favorecidos pelo aumento da temperatura, que aumenta à energia cinética das moléculas, fazendo-as atingir o estado de transição. Contudo, essa elevação de temperatura só deve ser progressiva enquanto à enzima conservar sua conformação, lembrando que como proteínas, as enzimas se desnaturam à altas temperaturas. c. Influência da concentração de substrato A velocidade das reações e diretamente proporcional à concentração de reagente: para à reação A->B, à medida que A é transformado em B, à concentração do reagente diminui, e portanto, à velocidade da reação também, mantendo-se proporcional às concentrações decrescentes de A. Concentrações de substrato acima da necessária para atingir o Vmax não aceleraram a reação pois a enzima estará saturada de substrato. -Equação de Michaelis-Menten

Figura 1. Equação de Michaelis-Menten

Figura 2. Cinética enzimática

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Vm= Velocidade máxima da reação (enzimas 100% saturadas) Km= Constante de Michaelis (enzimas 50% saturadas e 50% livres

A representação gráfica da velocidade da reação em função da concentração de substrato é portanto uma hipérbole. A constante de Michaelis Menten é a concentração de substrato para a qual a velocidade da reação é metade da velocidade máxima. 10. Inibição enzimática A atividade enzimática pode ser diminuída por um grande número de substâncias. Muitos desses inibidores são encontrados nas células e cumprem um importante papel na regulação da atividade catalítica. -Segundo à estabilidade da ligação do inibidor com a molécula de enzima, eles podem ser classificados em: inibidores reversíveis e irreversíveis. -Os inibidores irreversíveis reagem quimicamente com as enzimas, levando à uma inativação praticamente definitiva. Esse tipo de inibidor é tóxico para os organismos, devido não só à irreversibilidade da sua ligação, mas também em virtude de sua inespecificidade. -Os inibidores reversíveis são divididos em dois grupos: os competitivos, os nãocompetitivos e os mistos. Isso depende do estabelecimento (ou não) de competição entre o inibidor e o substrato pelo sítio ativo da enzima. a-Inibição reversível competitiva Inibidores reversíveis combinam-se não covalentemente com as enzimas, eles combinamse no mesmo sítio que o substrato e devem ser, portanto, relacionado estruturalmente com o substrato. Como exemplo pode-se citar a inibição da succinato desidrogenase por malonato. Como a ligação do substrato e do inibidor ocorrem no mesmo sítio, o efeito do inibidor pode ser desfeito aumentando-se a concentração do substrato. O resultado é que o Vmax não se altera, mas a concentração necessária de substrato para atingir o Vmax é aumentada e o Km aumenta.

Figura 3. Reação de inibição competitiva. Fonte Wilson e Walker

b-Inibição reversível não-competitiva Um inibidor reversível não-competitivo combina-se com a enzima em um sítio diferente do sítio ativo do substrato. Por mais que o substrato ainda possa se ligar ao complexo EI formando um complexo ternário ESI, este complexo não é capaz de converter substrato em produto. Como a inibição envolve um sítio distinto do sítio catalítico, a inibição não pode ser revertida pelo aumento da concentração do substrato. A consequência é que Vmax e não o Km é reduzido, pois o inibidor não afeta a ligação do substrato à enzima, mas afeta a quantidade de ES que pode prosseguir em direção à formação do produto.

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c-Inibição reversível mista Para alguns inibidores o complexo ESI (enzima-substrato-inibidor) possui alguma atividade catalítica. Nestes casos são obtidas cinéticas de inibição do tipo misto. A inibição nãocompetitiva pode ser classificada como um tipo especial de inibição mista.

d-Inibição irreversível Inibidores irreversíveis, tais como compostos organofosforados e organomercúricos, cianeto, monóxido de carbono, combinam-se com enzimas para formar ligações covalentes estáveis. A extensão da inibição de uma enzima é dependente da constante de velocidade (e, portanto do tempo) para a formação da ligação covalente e também da concentração do inibidor presente. O efeito de inibidores irreversíveis é reduzir a quantidade de enzima disponível para a reação. -Aplicações da inibição enzimática O estudo da classificação e dos mecanismos de inibição enzimática é de importância em diversos aspectos: - fornece informações sobre o mecanismo pelo qual a enzima promove a atividade catalítica; - fornece informações de possíveis mecanismos de regulação de atividades metabólicas in vivo; -permite a síntese de inibidores específicos para serem utilizados como agentes terapêuticos bloqueando vias metabólicas chaves envolvidas em condições clínicas. 11. Regulação enzimática -Regulação por retroinibição (feedback negativo), -Regulação alostérica -Regulação por interação covalente (fosforilação), ex. Metabolismo da glicose - fosforilação em cadeia, -Acetilação (inserir cadeia de ácido graxo), -Metilação, -Miristoilação, -Outros tipos: -Regulação gênica (ex.efeito intracelular da insulina) -Regulação por síntese de precursores inativos (zimogênios), ex. Protease, Quimiotripsina, etc.

Referências -Wilson & Walker. Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology , University of Hertfordshire: Cambridge University Press, 2010. 7ed. -Marzocco, Anita. Bioquímica Básica. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2011. 3 ed. -Nelson, David L.; COX, Michael M. Princípios de bioquímica de Lehninger. Porto Alegre: Artmed, 2011. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014....