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* ENZIMAS * Catálise enzimática * Termos Importantes Sítio Ativo – uma região da enzima onde ocorre a catálise substrato – a molécula que se liga ao sítio ativo se transformando em um produto da reação co-fator – moléculas orgânicas ou inorgânicasque são requeridas por algumas enzimas para a sua atividade. Podendo ser Mg2+, Fe2+, Zn2+ e moléculas maiores (coenzimas) como nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+), coenzima A, e muitas vitaminas. * Grupo Prostético – um metal ou outra coenzima ligada covalentemente a enzima. holoenzima – uma enzima completa, cataliticamente ativa incluindo todos os cofatores. apoenzima – a porção proteica de uma holoenzima menos os cofatores. * * Princípios das reações enzimáticas As enzimas são altamente específicas para seus substratos. Geralmente catalisam somente um tipo de reação. Podem acelerar reações em até 1016 x em relação a velocidade não catalisada. Urease é um bom exemplo: Catalisada : 3x104/sec Não catalisada: 3x10 -10/sec * Catalisadores Aumentam a taxa da reação química. Como? Diminuindo a energia de ativação, para atingir o estado de transição. No estado de transição há a formação do [es]. Não são consumidos na reação. * * * Fatores que influenciam na taxa A taxa da reação é determinada por vários fatores, incluindo: Concentração do substrato; Temperatura; pH. * Efeito da temperatura * Efeito of pH * INDUCED FIT LOCK-AND- KEY * Sítio Ativo da Hexokinase : Glucose vs. Galactose Binding * * Especificidade O Resultado do Reconhecimento Molecular O Substrato liga-se na enzima por meio de interações fracas. Quais são elas? Pontes de H, van der Waals, iônicas Algumas vezes interações hidrofóbicas Entenda os modelos chave fechadura e “induced-fit”. * * Controles sobre a atividade enzimática Seis Pontos: A taxa diminui com o acúmulo dos produtos A taxa depende da disponibilidade de substrato Controle genético – indução e repressão Enzimas podem ser alteradas covalentemente Efetores alostéricos podem ser importantes Em alguns casos os zimogênio desempenham um papel importante. * * * * * * Regulação Alostérica Ação em um outro sítio Enzimas situadas em passos chaves da via metabólica são moduladas por efetores alostéricos Estes efetores são geral// produzidos em outros lugares na via Efetores podem ser feed forward ativadores ou feedback inibidores A cinética é sigmoidal (“forma de S") * * * Modelos para o comportamento alostérico Proteínas alostéricas podem existir em 2 estados: R (relaxed) e T (taut) O estado T predomina na ausência do substrato O substrato se liga mais fortemente ao estado R do que ao T * Mais… Cooperatividade é encontrada porque a ligação do S aumenta a população R, aumentando os sítios disponíveis para o S. Ligantes tais como S, são efetores homotrópicos positivos Moléculas que influenciam a ligação de outras substâncias são efetores heterotrópicos (negativos ou positivos) * * * Inibição competitiva * Inibição não competitiva * Efeito dos inibidores na cinética enzimática * Uso de inibidores enzimáticos AIDS: Utiliza-se inibidores de uma das enzimas fundamentais do vírus do HIV que é uma protease. Esta protease é uma enzima essencial para a produção de novas partículas virais nas células infectadas. Inibidores COMPETITIVOS das proteases do vírus HIV: - saquinavir (Hoffman-LaRoche) - ritonavir (Abbot) - indinavir (Merck) * * Hemoglobina Um exemplo clássico de alosteria Compare as curvas de binding para o O2 da mioglobina e hemoglobina (Pq a diferença?) Mioglobina é monomérica; hemoglobina é tetramérica * * * * Função da Hemoglobina Hb deve ligar oxigênio nos pulmões e liberá-lo nos capilares Quando o primeiro O2 liga-se ao Fe no heme, este grupo é colocado no plano do anel porfirínico Isto inicia uma série de mudanças conformacionais que são transmitidas para as subunidades adjacentes * Oxigênio aumenta a afinidade das subunidades adjacentes Isto é chamado de cooperatividade positiva Função da Hemoglobina Hb deve ligar oxigênio nos pulmões e liberá-lo nos capilares * Estrutura Mioglobina Mb é uma hemeproteína monomérica Fe na Mb é Fe2+ - íon ferroso – a forma que liga O2 Oxidação para Fe3+ - íon ferroso -produz metamioglobina a qual não liga oxigênio Oxigênio liga-se ao sexto ligante do Fe * * * A mudança conformacional O segredo da Hb e Mb! O binding do O2 muda a conformação da Mb Sem O2 ligado o Fe está fora do plano do Heme O binding do O2 coloca o Fe no plano do Heme O Fe puxa o ligante His F8 junto com ele A hélice F move-se quando o O2 se liga O movimento total é de 0.029 nm - 0.29 A Esta mudança significa pouco para a Mb mas, MUITO para a HB * * * O Binding do Oxigênio na Hb A significância fisiológica Hb deve ser hábil a ligar O2 nos pulmões Hb deve ser hábil a liberar O2 nos capilares Se a Hb se comportasse tal como a Mb, pouco O2 seria liberado nos capilares A curva sigmoidal, cooperativa, do binding de O2 na Hb faz isso possível! * * * O Binding do Oxigênio na Hb Uma mudança na estrutura quaternária Um par alfa-beta se move relativamente ao outro por 15 graus quando da ligação do oxigênio Todo esse movimento é induzido pelo deslocamento de 0.039 nm quando o oxigênio se liga * * * * O Efeito Bohr Competição entre o O2 e H+ O binding de prótons reduz a afinidade por oxigênio O binding of oxigênio reduz a afinidade por prótons Alta significância fisiológica * * O Efeito Bohr O dióxido de carbono reduz a afinidade por oxigênio A hidratação do CO2 nos tecidos leva a formação de prótons Estes prótons ligam-se a Hb disociando o oxigênio O inverso ocorre nos pulmões * * 2,3-Bisphosphoglycerate Um efetor alostérico da Hb Na ausência de 2,3-BPG, a ligaçãodo oxigênio a Hb segue uma hipérbole! O curva sigmóide somente é observada na presença de 2,3-BPG Desde que o 2,3-BPG se liga num sítio que não o Fe, ele é chamado de efetor alostérico * * 2,3-BPG e Hb Por dentro da história… Onde o 2,3-BPG se liga? “Dentro" Na cavidade central Cargas negativas interagem com 2 Lis, 4 His, 2 N-terminações Hb fetal – menor afinidade por 2,3-BPG, mais alta afinidade por oxigênio, assim ela pode retirar oxigênio da mãe * * * * * k1
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