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Aula sobre enzimas

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ENZIMAS
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Catálise enzimática
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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.
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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.
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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 
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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.
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Fatores que influenciam na taxa
A taxa da reação é determinada por vários fatores, incluindo:
Concentração do substrato;
Temperatura;
pH.
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Efeito da temperatura
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Efeito of pH
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INDUCED FIT
LOCK-AND-
KEY
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Sítio Ativo da Hexokinase :
 Glucose vs. Galactose Binding
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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”.
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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.
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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")
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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
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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)
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Inibição competitiva
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Inibição não competitiva
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Efeito dos inibidores na cinética enzimática
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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)
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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 
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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
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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 
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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 
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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
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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!
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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
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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
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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
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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
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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 
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