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Aluno (a): Victoria Zambon Brondani Curso: Odontologia Disciplina: Bioquímica Odontológica Professora Naiara Stefanello Aula 3 – Enzimas 1. O que são as enzimas? 2. Quais as principais diferenças entre as enzimas e outros catalisadores? 3. Como ocorre uma reação enzimática? 4. De que maneira as enzimas aumentam a velocidade de uma reação? 5. Qual é a principal fonte de energia utilizada para diminuir a energia de ativação? 6. O que a noção moderna de catálise enzimática propõe? E qual a principal razão disso? 7. De que forma a energia de ligação é utilizada para diminuir a energia de ativação? 8. Como é a cinética das enzimas? O que significa o ponto de saturação de uma enzima? 9. Quais os tipos de inibição enzimática? Descreva sucintamente cada um. 10. Como as enzimas regulatórias podem ser moduladas? Comente um pouco de cada tipo. 11. Quais as principais diferenças entre as enzimas alostéricas e não regulatórias? Explique 12. Porque os moduladores alostéricos são diferentes de inibidores enzimáticos? Questão Bônus O soro humano contém uma classe de enzimas conhecidas como fosfatases ácidas. Elas hidrolisam ésteres de fosfato biológicos sob condições levemente ácidas (pH 5,0): As fosfatases ácidas são produzidas por eritrócitos, pelo fígado, pelos rins, pelo baço e pela glândula da próstata. A enzima da próstata tem importância clínica porque um aumento da sua atividade no sangue pode ser um indicativo de câncer de próstata. A fosfatase da próstata é inibida fortemente pelo íon tartarato, enquanto as fosfatases dos outros tecidos não. Como essa informação pode ser usada para desenvolver uma metodologia para medir a atividade da fosfatase ácida prostática no sangue? RESPOSTAS: 1. Enzimas são catalisadores biológicos que aceleram as reações químicas e atuam em soluções aquosas sob condições suaves de temperatura e pH, elas estão no centro de cada um dos processos bioquímicos, degradando as moléculas dos nutrientes e construindo as macromoléculas biológicas a partir de precursores elementares. As enzimas são as proteínas mais notáveis e mais altamente especializadas do nosso organismo. 2. As velocidades e a ordem de grandeza das reações catalisadas pelas enzimas maiores do que as das reações catalisadas por catalizadores químicas, as condições de temperatura, pressão e pH nas quais as reações catalisadas por enzimas ocorrem são mais favoráveis no ambiente celular, enquanto outros catalizadores geralmente requerem temperaturas e pressões elevadas, além de pHs extremos; - as reações enzimáticas têm um alto grau de especificidade para os seus respectivos substratos e podem ser reguladas por substâncias diferentes de seus substratos. 3. Dada uma reação química, a enzima fornece um ambiente específico onde seja energeticamente mais favorável que essa reação aconteça. Essa reação ocorre nos limites do sítio ativo da enzima. A molécula que se liga ao sítio ativo se chama substrato. A superfície do centro ativo é contornada com resíduos de aminoácidos cujos grupos substituintes se ligam ao substrato e catalisam sua transformação. 4. Diminuindo as energias de ativação, dessa maneira a velocidade das reações é aumentada. Nesse processo enzima não é gasta e o ponto de equilíbrio não é afetado. 5. A fonte de energia utilizada para diminuir a energia de ativação provém de rearranjos de ligação covalente entre a enzima e o substrato que diminuem a energia de ativação, por darem condições para que a reação ocorra por uma via alternativa de baixa energia e Interações não covalentes entre enzima e substrato que é acompanhada pela liberação de uma pequena quantidade de energia que estabiliza a interação entre a enzima e substrato. É importante destacar também a energia de ligação, que é a principal fonte de energia livre utilizada pelas enzimas para a diminuição da energia de ativação das reações. 6. Propõe que para poder catalisar reações, as enzimas devem ser complementares ao estado de transição (ponto da reação que possui a maior energia de ativação) da reação. Isso se deve ao fato que as interações fracas entre enzima e substrato são otimizadas no estado de transição e a energia de ligação liberada durante a formação dessas interações compensa parcialmente a energia necessária para atingir o topo da curva de energia. 7. A energia de ligação é utilizada para diminuir a energia de ativação pela: Redução da entropia, onde ocorre imobilização do substrato pelas interações e consequentemente grande restrição à mobilidade relativa de dois substratos prestes a reagir. A formação de ligações fracas entre a enzima e o substrato resulta na dessolvatação do substrato, o que impede a reação. Mudança conformacional da enzima ou Ajuste induzido que leva grupos funcionais específicos da enzima para uma posição apropriada para catalisar uma reação. Permite a formação de ligações fracas no estado de transição. 8. É a curva, em um gráfico, que expressa a velocidade da reação e como ela se modifica em resposta a mudanças nos parâmetros experimentais e pode ser expressa algebricamente pela equação de Michaelis e Menten. O ponto de saturação demonstra o momento em que as moléculas enzimáticas disponíveis já estão ocupadas processando substrato, ou seja, nesse ponto todas as enzimas estão saturadas, o que significa que todo sítio ativo da enzima tem um substrato ligado, não tem mais enzima com sítio ativo. 9. Inibidores Reversíveis: Inibição Competitiva: esse tipo de inibidor compete com o substrato pelo sítio ativo da enzima e à medida que o inibidor (I) ocupa o sítio ativo, ele impede que o substrato se ligue à enzima. Inibição incompetitiva: o inibidor liga-se em um sítio distinto do sítio ativo da enzima; Inibição mista: Há ligação a um sítio distinto do sítio ativo, ao qual o substrato se liga e o inibidor pode ligar-se tanto à enzima quanto a ES. Inibidores Irreversíveis: Os inibidores irreversíveis ligam-se covalentemente com ou destroem um grupo funcional da enzima essencial à atividade da enzima ou então formam uma associação não covalente estável. 10. Podem ser moduladas de diferentes maneiras: Modulações alostéricas: agem por meio de ligações reversíveis e não covalentes com compostos regulatórios denominados moduladores alostéricos ou efetores alostéricos, que altera a conformação da enzima e o formato do sítio ativo. Enzimas reguladas por modificação covalente reversível: A atividade é modulada pela adição covalente de grupos quimicamente variados em um ou mais resíduos de aminoácidos Enzimas reguladas por proteólise (irreversível): No caso de algumas enzimas, um precursor inativo denominado zimogênio é hidrolisado formando a enzima ativa. 11. Grande parte das diferenças entre enzimas alostéricas e enzimas não- regulatórias é estrutural. Além do sítio ativo, as enzimas alostéricas em geral têm um ou mais sítios regulatórios, ou alostéricos, para ligarem o modulador. Da mesma maneira que o sítio ativo das enzimas é específico para o seu substrato, cada sítio regulatório é específico para o seu modulador. Enzimas com vários moduladores em geral têm sítios de ligação específicos para cada um deles. Nas enzimas homotrópicas, o sítio ativo e o sítio regulatório são os mesmos. Além disso, as enzimas alostéricas geralmente são maiores que as enzimas não alostéricas, possuindo duas ou mais subunidades. 12. Porque os moduladores são mediadores de mudanças conformacionais entre formas ativas e inativas, de modo que os efeitos cinéticos são distintos entre os moduladores e os inibidores. Questão Bônus A atividade da enzima prostática é igual à atividade total de fosfatase na amostra de sangue descontando a atividade da enzima não inibida por tartarato, pois o tartarato inibe completamente a fosfatase ácida da próstata.