BIOQ proteinas e enzimast

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Bioquímica
ESTUDO DIRIGIDO: PROTEÍNAS E ENZIMAS
1- As proteínas são macromoléculas compostas de 20 aminoácidos caracterizados por sua
cadeia lateral. Classifique os aminoácidos em grupos de acordo com suas cadeias laterais.
As cadeias laterais variam em tamanho, capacidade de ligar H, caráter hidrófobo e
reatividade química.
Cadeias laterais hidrocarbonadas (hidrófobos): alanina, valina, leucina, isoleucina,
prolina, fenilalanina, metionina e cisteína (pontes dissulfeto);
Cadeias laterais com átomos positivos (hidrófilos): lisina, arginina e histidina;
Cadeias laterais com átomos negativos (hidrofílicas): aspartato e glutamato;
Cadeias laterais com -OH (hidrófilos): tirosina, serina e treonina;
Cadeias laterais aromáticas (hidrófobos): triptofano, tirosina e fenilalanina;
Cadeias laterais com N (hidrófilos): arparagina e glutamina
Cadeia lateral simples com um H (hidrófilo): glicina.
2- O estado de ionização dos grupos funcionais dos aminoácidos depende do pH em que os
mesmos se encontram. Por que?
Os aminoácidos (AA) tem em uma ponta da cadeia o grupo carboxila que é capaz de
doar hidrogênio, tornando-se COO-. Na outra ponta o grupo amina (NH2) pode
receber prótons, tornando-se NH3+. Tal configuração depende do pH do meio e do
pKa do AA. No pH ácido, a amina está protonada (NH3+) e no pH básico o ácido
carboxílico está desprotonado.
3- Explique os níveis estruturais da arquitetura tridimensional das proteínas e exemplifique
cada um.
Estrutura primária: sequência linear de AA. EX: NH3+ - CHR - COO-
Estrutura secundária: arranjo espacial dos AA que estão próximos. EX: colágeno
Estrutura terciária: arranjo espacial dos AA que estão distantes. EX: mioglobina
Estrutura quaternária: mais de uma cadeia polipeptídica interagindo por ponte de H.
EX: hemoglobina
4- Na estrutura primária do colágeno, cada terceiro aminoácido é uma glicina. Por que?
O colágeno é formado por uma tripla hélice (“trança”) contendo pouco espaço em
seu interior. Isso faz com que seja preenchido apenas por glicina, já que é o mais
simples e menor AA, possuindo como cadeia lateral apenas um H.
5- Enzimas são catalisadores biológicos extremamente eficientes e altamente específicos.
Por que ocorre essa especificidade? Explique utilizando o modelo atualmente aceito para a
interação de uma enzima com seu substrato.
A especificidade ocorre devido ao formato da enzima, uma vez que o seu sítio ativo
modela um formato complementar quando o substrato se liga nela para haver um
encaixe perfeito após a ligação enzima-substrato. O modelo atual aceito é chamado
de encaixe induzido.
6- De que depende a estrutura tridimensional de uma proteína? Explique como foi
descoberta essa informação.
Depende da sequência de AA. O clássico trabalho de Chritian Anfinsen nos anos
1950, sobre a ribonuclease, revelou a relação entre a sequência de AA de uma
proteína e sua configuração. Anfinsen desnaturou uma enzima a partir de agentes
caotrópicos como a ureia. O produto foi uma cadeia peptídica desprovida de
atividade catalítica. Logo depois, Anfinsen observou que a ribonuclease desnaturada,
lentamente recuperava sua atividade enzimática. A enzima dobrou-se de novo em
uma forma cataliticamente ativa, com a formação correta de todas as pontes
disulfeto. Todas as propriedades físicas e químicas da enzima estavam idênticas às
da enzima nativa, ou seja, a informação necessária para especificar sua estrutura
tridimensional estava em sua sequência de A e, essa sequência específica a
conformação.
7- Explique o mecanismo geral de catálise enzimática utilizando em sua resposta os
seguintes
termos: energia de ativação, estado de transição, complexo enzima substrato.
O substrato se liga à enzima e forma um complexo enzima-substrato, então a enzima
facilita a formação do estado de transição, diminuindo a energia de ativação e
aumentando a velocidade de reação.
8- O que são cofatores catalíticos? Dê exemplos.
São pequenas moléculas não proteicas, orgânicas ou inorgânicas, essenciais para a
atividade da enzima, não estão ligados permanentemente à enzima, mas na sua
ausência a enzima é inativa. Um exemplo é a coenzima A.
9- Explique as formas de regulação da atividade enzimática.
Modulação alostérica: ocorre nas enzimas que possuem um sítio de modulação ou
sítio alostérico quando o modulador se liga de forma não covalente, a ligação induz
modificações na estrutura da enzima, ativando-a ou inibindo-a.
Modulação covalente: ocorre quando há modificação covalente na molécula da
enzima convertendo-a entre as formas ativa ou inativa (adição de grupamentos, o
mais comum é a adição ou remoção de fosfato).
10- Explique as formas de inibição de uma enzima por agentes exógenos.
Inibição enzimática reversível:
- Competitiva: o inibidor se liga reversivelmente ao mesmo sítio de ligação do
substrato, pode ser revertida aumentando-se a concentração de substrato;
- Não competitiva: o inibidor se liga a um sítio próprio de ligação e pode estar
ligado à enzima ao mesmo tempo que o substrato, não ocorre reação.
- Incompetitiva: o inibidor se liga ao complexo enzima-substrato, o ponto de
ligação do inibidor só é criado na interação da enzima com o substrato, não
pode ser revertida pela adição de mais substrato.
Inibição enzimática irreversível: há modificação covalente e definitiva no sítio
catalítico da enzima.