Exercicios bioquimica

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4) Como agem os inibidores competitivos e os inibidores não competitivos?
R: Inibição Competitiva, a molécula inibidora apresenta estrutura semelhante ao substrato da enzima que se liga para realizar a catálise. Ela liga-se ao sítio ativo da enzima, que não pode realizar o processo catalítico, pois seu sítio ativo está ocupado para poder ligar-se ao substrato correto. Portanto o inibidor compete como substrato pelo sítio de ação.
O inibidor forma com a enzima o complexo enzima-inibidor EI, que é análogo ao complexo enzima substrato ES. A molécula do inibidor não é modificada pela enzima.
O efeito da reação modifica o Km, mas não altera a velocidade. Um exemplo de enzima que sofre esse tipo de inibição é a enzima succinato desidrogenase, que é a responsável pela transformação do succinato em fumarato, mas quando a ela se liga o malonato, não ocorre reação, ou seja, o malonato é o agente inibidor dessa enzima.
Inibição não competitiva, um inibidor pode se combinar com a enzima livre ou com o complexo ES, interferindo na ação de ambos. Esses inibidores ligam-se a um sítio da enzima diferente do sítio ativo, muitas vezes ocasionando deformação da mesma de forma que ela não forme o complexo ES na velocidade usual e, uma vez formado, ele não se desdobra na velocidade normal para originar o produto.
Ocorre quando uma molécula ou íon pode se ligar em um segundo local na superfície enzimática, que não seja o sítio ativo. Isto pode distorcer a enzima tornando o processo catalítico ineficiente.
O inibidor não competitivo pode ser uma molécula que não se assemelha com o substrato, mas apresenta uma grande afinidade com a enzima. É o mecanismo inverso do inibidor competitivo, porque inibe a ligação do complexo ES e não da enzima livre.
O efeito da reação modifica a velocidade e o Km permanece constante. Como exemplo, há a proteína α1-antitripsina que liga-se à tripsina e inibi a ação desta. 
5) De que maneira as células regulam a atividade de suas enzimas? 
R: Uma característica importante da maioria das enzimas é que suas atividades não são constantes mas pode ser modulada. Ou seja, as atividades das enzimas podem ser reguladas para que funcionem de forma adequada às necessidades fisiológicas variadas que possam surgir durante a vida da célula. 
Inibição por "feedback": Um tipo comum de regulação das enzimas é a inibição por feedback, em que o produto de uma via metabólica inibe a atividade de uma enzima envolvida na sua síntese. Por exemplo, a isoleucina é um aminoácido sintetizado por uma série de reações a partir do aminoácido treonina. O primeiro passo na via é catalisado pela enzima treonina desaminase, que é inibida por isoleucina, o produto final da via. Assim, uma quantidade adequada de isoleucina na célula inibe a treonina deaminase, bloqueando a síntese de isoleucina. Se a concentração de isoleucina diminui, feedback inibição é aliviado, a treonina desaminase já não é inibida, e isoleucina adicional é sintetizada. Fazendo assim  a célula sintetiza a quantidade necessária de isoleucina, mas evita o desperdício de energia na síntese desnecessária de isoleucina.
Regulação Alostérica: A inibição por Feedback é um exemplo de regulação alostérica, no qual a atividade da enzima é controlada pela ligação de pequenas moléculas em sítios regulatórios sobre a enzima (Figura abaixo). O termo "regulaçãoalostérica"  vem do fato de que a molécula reguladora  não se liga ao sítio catalítico, mas em um outro local sobre a proteína (allo = "outro" estérico = "local"). A ligação da molécula reguladora muda a conformação da proteína, que por sua vez altera a forma do sítio ativo e sua  atividade catalítica. No caso da treonina deaminase , a ligação da molécula reguladora (isoleucina) inibe a atividade enzimática. Em outros casos, moléculas regulatórias podem servir como ativadores, estimulando, em vez de inibir a  enzima alvo.
Regulação por fosforilação: Atividade das enzimas também podem ser regulada por modificações covalentes, tais como a adição de grupos fosfato a resíduos de serina, treonina ou tirosina. A fosforilação é um mecanismo muito comum na regulação da atividade enzimática, a adição de grupos fosfato estimula ou inibe as atividades de muitas enzimas. Por exemplo, células musculares respondem à epinefrina (adrenalina) quebrando o glicogênio em glicose, fornecendo assim energia para a atividade muscular aumentada. A quebra do glicogênio é catalisada pela enzima Glicogênio Fosforilase, que é ativada por fosforilação em resposta à ligação de epinefrina a um receptor na superfície da célula muscular. Fosforilação de proteínas desempenha um papel central no controle de muitas outras funções celulares, incluindo o crescimento e diferenciação celular.
6) Que fatores influenciam a atividade enzimática e de que maneira?
R:  A atividade enzimática é influenciada principalmente pela temperatura, pH e tempo. 
Temperatura: A temperatura é um fator importante na atividade das enzimas. Dentro de certos limites, a velocidade de uma reação enzimática aumenta com o aumento da temperatura. Entretanto, a partir de uma determinada temperatura, a velocidade da reação diminui bruscamente. O aumento de temperatura provoca maior agitação das moléculas e, portanto, maiores possibilidades de elas se chocarem para reagir. Porém, se for ultrapassada certa temperatura, a agitação das moléculas se torna tão intensa que as ligações que estabilizam a estrutura espacial da enzima se rompem e ela se desnatura. Para cada tipo de enzima existe uma temperatura ótima, na qual a velocidade da reação é máxima, permitindo o maior número possível de colisões moleculares sem desnaturar a enzima. A maioria das enzimas humanas, têm sua temperatura ótima entre 35 e 40ºC, a faixa de temperatura normal do nosso corpo. Já bactéria que vivem em fontes de água quente têm enzimas cuja temperatura ótima fica ao redor de 70ºC.
Grau de acidez (pH): Outro fator que afeta a forma das proteínas é o grau de acidez do meio, também conhecido como pH (potencial hidrogeniônico). A escala de pH vai de 0 a 14 e mede a concentração relativa de íons hidrogênio (H+) em um determinado meio. O valor 7 apresenta um meio neutro, nem ácido nem básico. Valores próximos de 0 são os mais ácidos e os próximos de 14 são os mais básicos (alcalinos). Cada enzima tem um pH ótimo de atuação, no qual a sua atividade é máxima. O pH ótimo para a maioria das enzimas fica entre 6 e 8, mas há exceções. A pepsina, por exemplo, uma enzima digestiva estomacal, atua eficientemente no pH fortemente ácido de nosso estômago (em torno de 2), onde a maioria das enzimas seria desnaturada. A tripsina, por sua vez, é uma enzima digestiva que atua no ambiente alcalino do intestino, tendo um pH ótimo situado em torno de 8.
Tempo: A atividade enzimática é influenciada diretamente pela ação do tempo. Quanto mais tempo a enzima estiver em contato com o substrato, mais produtos serão produzidos, enquanto houver substrato.
9) Definir constante de Michaelis-Menten (Km) e mostrar a relação entre seu valor e a afinidade da enzima pelo seu substrato.
R: A equação matemática que expressa essa relação hiperbólica entre velocidade inicial e a concentração de substrato é conhecida como equação de Michaelis-Menten: 
o = Vmax[S] 
 Km + [S]
Onde Vmax é o valor máximo da velocidade inicial quando todos os sítios ativos estão ocupados, Km é a constante de Michaelis e [S] é a concentração do substrato. Em baixas concentrações do substrato a ocupação dos sítios ativos das enzimas é baixa e a velocidade da reação é diretamente relacionada ao número de sítios ocupados. Isto é, próxima da cinética de primeira-ordem em que a velocidade é proporcional à concentração do substrato. Em concentrações altas do substrato, todos os sítios ativos são ocupados e a reação torna-se independente da concentração do substrato, pois não há como formar mais complexos enzima-substrato (ES), observando-se assim uma cinética de ordem-zero ou de saturação em relação ao substrato. Sob estas condições a velocidadeda reação é somente dependente da conversão do complexo enzima substrato, ES, em produto (P) e da difusão dos produtos a partir da enzima.
Então, Km é numericamente igual à concentração do substrato quando a velocidade inicial é igual à metade da sua velocidade máxima, tendo como unidade a molaridade. Valores de Km estão na faixa de 10-2 a 10-5 M e são importantes pois permitem calcular a concentração do substrato necessária para saturar todos os sítios ativos da enzima. Quando a [S]>>Km, a equação 15.1 é reduzida a o Vmax, mas um simples cálculo revela que quando [S] = 10 Vmax, o é somente 90% Vmax e que quando 2 2 [S] = 100 Km, o =99 % Vmax. Apreciações deste tipo são importantes para os ensaios enzimáticos.