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Estudo dirigido – Enzimas 
1. O que são enzimas? 
As enzimas são substâncias do grupo das proteínas e atuam como catalisadores de reações químicas.
2. Compare as vantagens dos catalisadores biológicos sobre os catalisadores químicos.
Uma das principais vantagens das enzimas é a alto régio e enantiosseletividade que as mesmas possuem, pois devido ao mecanismo chave-fechadura, as enzimas catalisam um único tipo de substrato ou uma determinada classe de moléculas semelhantes. 
Com a alta capacidade de seletividade, o produto desejado é obtido de maneira mais pura, sem muitos subprodutos, o que diminui o custo de produção, já que muitas vezes não é necessário um processo de purificação de produtos. Além disso, as enzimas atuam em condições mais amenas de temperaturas e pressões, em relação aos catalisadores químicos, o que provoca uma diminuição no consumo energético total do processo. Porém, as reações químicas ocorrem muito mais rápidas em relação às reações enzimáticas, o que torna o processo químico ainda muito utilizado industrialmente.
 3. Desenhe o gráfico andamento reação x energia livre de uma reação na presença e na ausência de uma enzima. Indique no gráfico as diferenças de energia de ativação e o substrato no estado de transição 
 A linha a vermelho (cheio) representa a reação na ausência de catalisador; a azul (tracejado), na presença de enzima. S: nível de energia do(s) substrato(s); P: nível de energia do(s) produto(s); G: energia de Gibbs; R: coordenada de reação (sentidos de progressão de reação); ΔG'º: energia livre padrão bioquímica; ΔG‡: energia de ativação (S-P: do(s) substrato(s); P-S: do(s) produto(s)).
4. Defina estado de transição, energia de ativação, sítio ativo, sítio alostérico e cofatores.
O estado de transição numa reação química é uma configuração particular ao longo da coordenada de reação que se define como o estado que corresponde ao máximo de energia ao longo dessa coordenada.
Energia de ativação é o mesmo que complexo deativação. Para ocorrer uma reação química entre duas substâncias orgânicas que estão na mesma solução é preciso fornecer uma certa quantidade de energia, geralmente na forma de calor, que favoreça o encontro e a colisão entre elas.
O sítio ativo (ou centro ativo) é a pequena região de uma enzima onde ocorrerá uma reação química. Provém de grupamentos de partes da sequência de aminoácidos. As enzimas são muito específicas para os seus substratos.
O sítio alostérico, presente na região da molécula de algumas enzimas, não está nem no sítio ativo nem no sítio de ligação do substrato, mas quando se liga à pequenas moléculas causa mudança no sítio de ligação do substrato ou na atividade que ocorre no sítio ativo, estimulando ou inibindo a atividade enzimática.
Os cofatores (AO 1945: cofactores) são substâncias inorgânicas necessárias ao funcionamento das enzimas. Se um "cofator" for orgânico, recebe o nome de coenzima. As principais coenzimas são as vitaminas (substâncias orgânicas exógenas, necessárias em pequenas quantidades e de natureza química variável).
 5. Quais são os fatores que interferem na atividade de uma enzima? Explique a influência de cada um desses fatores.
Temperatura: Seguindo o comportamento das reações químicas, a velocidade da atividade enzimática aumenta quando se aumenta a temperatura. Entretanto, a velocidade da reação aumenta até um máximo, após determinada temperatura a velocidade declina rapidamente, mesmo aumentando a temperatura. Isso ocorre por que a estrutura tridimensional das enzimas se rompe, impossibilitando-a de formar o complexo enzima-substrato. Pode-se dizer que a velocidade de reação aumenta ou diminui por um fator de 2 a cada variação de 10 graus centígrados na faixa de 10° a 70°.
          No caso do pão, esse fator é importante pois, assim que o pão entra no forno, a temperatura no seu interior é menor que na parte de fora. Assim as enzimas agem no açúcar com grande rapidez na primeira metade do tempo de assadura. Após isso são destruídas.
          pH: Assim como no caso da temperatura, existe um valor para atividade ótima o qual, após ele ocorre um rápido decréscimo.
          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
 6. O que é o Km, velocidade máxima e ponto de saturação de uma enzima? Qual é a relação entre Km e a afinidade de uma enzima pelo substrato? 
Seu valor numérico é influenciado por vários fatores, incluindo concentração de substrato e enzima, pH, temperatura e a presença de ativadores ou inibidores. 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.
7. Explique os termos “chave-fechadura” e ajuste induzido.
Segundo o modelo da chave-fechadura proposto por Emil Fischer em 1894, uma enzima e seu substrato são complementares. As enzimas apresentam uma região específica (sítio ativo) onde o substrato se encaixa. Esse encaixe ocorre em razão das ligações formadas entre o substrato e as cadeias laterais de aminoácidos no sítio ativo. Seria como se cada substrato se encaixasse perfeitamente em uma única enzima, assim como uma chave é usada para abrir uma determinada fechadura. De acordo com esse modelo, tanto a enzima como o substrato são fatores rígidos, ou seja, não apresentam flexibilidade e, por isso, as reações enzimáticas apresentam alta especificidade. Porém, estudos comprovam que enzimas apresentam certa flexibilidade, o que viabiliza uma variedade conformacional. Além disso, alguns trabalhos comprovam que o substrato pode induzir tais mudanças.
Diante dessas descobertas, foi proposta a teoria do encaixe induzido (Induced Fit) por Koshland e colaboradores em 1958. De acordo com essa teoria, o substrato é capaz de induzir uma mudança na conformação de uma enzima. Essa modificação pode ser passada para as enzimas próximas, garantindo assim que estas desempenhem seu papel catalítico.
A teoria do encaixe induzido sugere, portanto, que a interação entre enzima e substrato não é um processo tão preciso e simples como se imaginava. Entretanto, vale destacar que esse modelo não consegue explicar a grande especificidade observada nas reações enzimáticas.
 8. Explique os tipos de inibição enzimática e como os inibidores interferem nos valores de Km e Vmax. 
Os inibidores competitivos retardam o progresso da reação ao se ligar à enzima, geralmente no sítio ativo, impedindo que o verdadeiro substrato se ligue. De cada vez, somente o inibidor competitivo ou o substrato pode estar ligado à enzima (e não ambos ao mesmo tempo). Portanto, o inibidor e o substrato competem pela enzima. A inibição competitiva age diminuindo o número de moléculas enzimáticas disponíveis para se ligar ao substrato.
Os Inibidores não-competitivos não impedem que o substrato se ligue à enzima. Na verdade, o inibidor e o substrato não afetam de maneira nenhuma a capacidade um do outro de se ligar à enzima. Contudo, quando o inibidor está ligado, a enzima não consegue catalisar sua reação para produzir um produto. Assim, a inibição não-competitiva age reduzindo o número de moléculas enzimáticas funcionais que podem realizar a reação.
Se quiséssemos mostrar os efeitos desses inibidores em um gráfico como o de cima, poderíamos repetir todo o experimento mais duas vezes: uma vez com uma certa quantidade de inibidor competitivo adicionada à cada reação teste, e outra vez com uma certa quantidade de inibidor não-competitivo adicionada. Nós obteríamos os seguintes resultados:
Gráfico de cinética enzimática mostrando a taxa de reação em função da concentração de substrato para uma enzima normal com um inibidor competitivo, e para uma enzima com um inibidor não competitivo. Para o inibidor competitivo, a Vmáx é a mesma que a da enzima normal, mas o Km é maior. Para o inibidor não competitivo, a Vmáx é menor que a da enzima normal, mas Km é o mesmo.Com um inibidor competitivo, a reação irá atingir sua V_{max} normal, mas precisará de uma maior concentração de substrato. Em outras palavras, a V_{max} permanece inalterada, mas a Km aparente é maior. Por que se deve adicionar mais substrato para que se chegue à V_{max}? O substrato extra torna as moléculas de substrato suficientemente abundantes para "vencerem" bravamente as moléculas inibidoras da enzima.
Com um inibidor não-competitivo, a reação nunca atinge sua V_{max} normal, independentemente de quanto substrato adicionarmos. Uma parcela das moléculas enzimáticas sempre estarão "envenenadas" pelo inibidor, então a concentração efetiva de enzimas (que determina a V_{max} é reduzida. Contudo, a reação atinge a metade de sua nova V_{max} na mesma concentração de substrato, portanto a K_m permanece inalterada. A K_m inalterada mostra que o inibidor não afeta a capacidade da enzima de ligar-se ao substrato, apenas diminui a concentração de enzimas utilizáveis.
9. Cite e explique os mecanismos de regulação da atividade enzimática.
Existem 2 modelos de regulação da atividade enzimática mais conhecidos:
- Modulação Alostérica
Ocorre nas enzimas que possuem um sítio de modulação, ou alostérico, onde se liga de forma não-covalente um modulador alostérico que pode ser positivo (ativa a enzima) ou negativo (inibe a enzima).
A ligação do modulador induz a modificações conformacionais na estrutura espacial da enzima, modificando a afinidade desta para com os seus substratos;
Um modelo muito comum de regulação alostérica é a inibição por "feed-back", onde o próprio produto da reação atua como modulador da enzima que a catalisa.
 
- Modulação Covalente:
Ocorre quando há modificação covalente da molécula da enzima, com conversão entre formas ativa/inativa.
O processo ocorre principalmente por adição/remoção de grupamentos fosfato de resíduos específicos de serina.