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Biologia molecular e biotecnologia (estudo dirigido 1)
*Cinética enzimática
1) O que são enzimas e como elas são classificadas?
Enzimas são moléculas com capacidade catalítica; essas enzimas conseguem acelerar reações químicas e reduzir gasto de energia necessário para conversão de um substrato X em um produto X, as enzimas são divididas quanto a sua função, estrutura e localização, são estas:
Hidrolases: enzimas que catalisam reações de clivagem hidrolítica, nucleases e proteases são nomes mais específicos para subclasses dessas enzimas;
Nucleases: clivam de ácidos nucleicos pela hidrólise das ligações entre os nucleotídeos. Endonucleases e exonucleares clivam ácidos nucleicos no interior e a partir das extremidades de cadeias polinucleotídicas, respectivamente;
Proteases: clivam de proteínas pela hidrólise das ligações entre os aminoácidos;
Sintases: sintetizam moléculas em reações anabólicas pela condensação de duas moléculas menores;
Ligases: Unem (ligam) duas moléculas em um processo dependente de energia. A DNA-ligase, por exemplo: une duas moléculas de DNA por suas extremidades por ligações fosfodiéster;
Isomerases: Catalisam o rearranjo das ligações de uma única molécula;
Polimerases: Catalisam reações de polimerização como a síntese de DNA e RNA;
Cinases: Catalisam a adição de grupos fosfato a moléculas. Proteínas-cinase são um importante grupo de cinases, que ligam grupos fosfato a proteínas;
Fosfatases: Catalisam a remoção hidrolítica de grupos fosfatos de uma molécula;
Oxirredutases: Nome genérico para enzimas que catalisam reações em que uma molécula é oxidada enquanto outra é reduzida. Enzimas desse tipo são frequentemente chamadas pelo nome mais específico de oxidases, redutases ou desidrogenases.
ATPases: Hidrolisam ATP. Muitas proteínas com ampla gama de funções apresentam atividade de ATPase, como parte de suas funções, por ex: proteínas motoras, como miosina e proteínas de transporte da membrana, como a bomba de sódio e potássio.
GTPases: Hidrolisam GTP, a grande família de proteínas de ligação ao GTP são GTPases com papéis essenciais na regulação de processos celulares.
2) O que são e qual a importância dos cofatores e das coenzimas
São elementos necessários para o funcionamento das enzimas, muitas enzimas quando estão no seu estado inativo e se juntam com a coenzima e cofator ficam na sua forma ativa;
Cofatores:
 -são moléculas inorgânicas, íons metálicos;
-atuam como coadjuvantes;
- exemplos de cofatores das enzimas:
Cu2+: Citocromo-oxidase
Fe2+ ou Fe3+: Citocromo-oxidase, catalase, peroxidase
K+: Piruvato-cinase
Mg2+: Hexocinase, glicose-6-fosfatase, piruvato-cinase
Mn2+: Arginase, ribonucleotídeo-redutase
Mo: Dinitrogenase
Ni2+: Urease
Zn2+: Anidrase carbônica, álcool-desidrogenase, carboxipeptidases A e B.
Coenzimas: 
-Moléculas orgânicas, são geralmente moléculas pequenas e solúveis em água, como vitaminas.
-Desempenham um papel crítico na produção de energia, na decomposição de substâncias tóxicas no corpo, na síntese de compostos essenciais 
· Vitamina/ Coenzima/ Reações catalisadas por enzimas que requerem essas coenzimas.
· Tiamina (vitamina B1)/ Tiamina pirofosfato/ Ativação e transferência de aldeídos;
· Riboflavina (vitamina B2)/ FADH/ Oxidação-redução;
· Niacina/ NADH, NADPH/ Oxidação-redução;
· Ácido pantotênico/ Coenzima A/ Ativação e transferência de grupos acil;
· Piridoxina/Piridoxal fosfato/ Ativação de aminoácidos e também fosforilação do glicogênio;
· Biotina/ Biotina/ Ativação e transferência de CO2;
· Ácido lipoico/ Lipoamida/ Ativação de grupos acil; oxidação-redução;
· Ácido fólico/ Tetra-hidrofolato/ Ativação e transferência de grupos carbono simples;
· Vitamina B12/ Coenzimas da cobalamina/ Isomerização e transferência de grupos metil.
3) O que é catálise? Por que as enzimas não alteram o equilíbrio da reação.
Catálise é o processo em que a substância (catalisador) acelera a taxa de uma reação química, reduz tempo e gasto energético das reações químicas, mas não afetam o equilíbrio, ela faz com que o substrato se transforme em um produto rápido e com eficiência, isso acontece devido a uma energia de ligação, essa interação entre enzima e substrato é uma interação química muito específica, por complementariedade de cargas e uma série de ligações químicas acontecem, covalentes e não covalentes, a grande maioria esmagadora não covalente, não havendo compartilhamento de cargas, pois as enzimas chegam, catalisam uma determinada reação e “vão embora”.
4) Porque o modelo teórico da chave-fechadura não é mais aceito?
O modelo proposto por Emil Fischer foi criado para descrever como as enzimas interagem com seus substratos, de acordo com esse modelo, a enzima “fechadura” tem uma forma tridimensional e precisa corresponder exatamente à forma do seu substrato “chave”, isso indica que apenas os substratos com a forma certa poderiam se encaixar na enzima e serem catalisados por ela. Então, com o avanço da pesquisa foi visto que o modelo “chave-fechadura” é uma simplificação excessiva da realidade biológica e não é mais aceita, pois não reflete a flexibilidade e a adaptabilidade das enzimas na realização de funções catalíticas. 
5) Explique o modelo de catálise por complementariedade ao estado de transição e por que ele é o modelo mais aceito atualmente.
-o modelo da catálise por complementariedade ao estado de transição é mais aceito atualmente porque considera a flexibilidade das enzimas, sua capacidade de se adaptar às reações químicas e a seleção de estados de transição específicos;
-a complementariedade por transição, é quando a enzima só se torna 100% complementar ao substrato quando ele está próxima ou na característica do estado de transição, estado de transição é o ponto exato onde o substrato se torna um produto, quando as enzimas vão se ligar a esses substratos, na verdade ela se liga em pontos específicos e a partir desse ponto específico, ela vai transformando esse substrato até que ela atinja um determinado estado de transição, aonde ela atinge 100% da sua atividade.
6) O que é cinética enzima? Explique como a concentração do substrato, pH e temperatura podem influenciar na velocidade de uma reação enzimática.
Para que as enzimas funcionem da forma adequada elas precisam de uma quantidade adequada de substrato, uma temperatura ideal e um pH ideal, desvios dessas condições podem afetar sua eficácia e contribuir para disfunções biológicas, por isso, o controle adequado desses fatores é crucial. 
Substrato: a sua concentração pode afetar a velocidade da reação enzimática, aumentar a concentração do substrato geralmente aumenta na taxa de reação, até que todos os sítios ativos da enzima estejam saturados com o substrato;
pH: é a medida da acidez ou basicidade de uma solução, cada enzima possui um pH ótimo em que sua atividade é máxima, mudanças no PH podem afetar a estrutura da enzima e consequentemente sua capacidade de catalisar reações, um desvio significativo do pH ótimo pode diminuir a atividade enzimática;
Temperatura: influencia a atividade enzimática, aumentar a temperatura normalmente aumenta a taxa de reação, pois as moléculas têm mais energia cinética, então acima de uma certa temperatura, a atividade enzimática pode diminuir significamente devido à desnaturação da enzima, na qual sua estrutura tridimensional é danificada irreversivelmente.
7) Explique inibição competitiva.
Quando vamos inibir a ação de uma determinada enzima por competição significa que vai ter duas moléculas semelhantes brigando pelo mesmo sitio ativo, todas elas reversíveis, o organismo tem esse controle, quando há necessidade de parar uma determinada ação, ele libera um inibidor que é semelhante ao substrato e eles competem entre si pelo sitio ativo, se o inibidor chegar ele bloqueia a enzima e se o substrato chegar, a enzima converte o substrato em produto.
8) Explique os tipos de inibição não competitiva.
A inibição não competitiva é quando grupos de enzimas que tem estruturas especificas de inibição, então essas enzimas vão ter: sítio ativo normal delase o sítio inibitório, então quando a enzima precisa parar, o organismo libera uma substância específica que se liga a proteína e ao se ligar nessa enzima ela reconhece que esse sitio ativo tem que parar de fazer essa conversão de substrato em produto.
Existem 2 tipos de inibição não competitiva:
Inibição não competitiva pura (essa aí de cima);
Inibição tipo mista: Quando há a molécula e o substrato ligado, mas tem ligado a ele também uma molécula que vai inibir a ação da proteína, quando a enzima tentar converter substrato em produto e atingir o estado de transição, essa molécula inibitória não deixa acontecer.
9) Explique o que são enzimas alostéricas e como elas podem ser reguladas.
Enzimas alostéricas são um grupo de enzimas que apresentam sitio alostérico, que são sítios que modulam a atividade da proteína, inibição quer dizer que a enzima vai ser bloqueada, não vai funcionar até o inibidor se retirar, modulação acelera, para ou diminui a velocidade da enzima, regulação alostérica então é a modulação da atividade dessa proteína, ex: proteína tava quebrando 20 moléculas por minuto e passa a quebrar 100;
10) Explique o que é retroalimentação (feedback).
Na via de biossíntese de aminoácidos, a retroalimentação (feedback) desempenha um papel fundamental na regulação da produção de aminoácidos, os aminoácidos finais da via (lisina, treonina, homosserina e isoleucina) podem atuar como inibidores alostéricos das enzimas envolvidas em sua própria síntese a partir do aspartato semialdeído, garantindo que a produção seja ajustada de acordo com as necessidades celulares e evitando o excesso de acumulação de aminoácidos. 
A retroalimentação ocorre para regular a produção desses aminoácidos, cada um desses aminoácidos pode atuar como um inibidor alostérico das enzimas envolvidas em sua própria síntese, por exemplo: a lisina pode inibir uma enzima envolvida em sua própria síntese a partir do aspartato semialdeído, acontece para evitar a produção excessiva desses aminoácidos quando já estão em níveis adequados na célula.
· Enzima vai se ligar a um substrato e substrato é a molécula que vai ser catalisada, toda enzima vai se ligar a esse substrato, e ao se ligar forma complexo de enzima substrato, complexo por que essa enzima vai se ligar a essa estrutura com complementariedade química, ao formar esse complexo, vai ocorrer a catálise com o substrato e vai formar o complexo enzima produto, o substrato é o que vai passar pela catalise e o produto é o que surge desse processo, é o resultado da catálise, depois a enzima se solta e fica livre para exercer suas funções;
· Momento de transformação de substrato em um produto= estado de transição;