Resumo P2 Bioquímica

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CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DAS ENZIMAS: 
 Condições de reação (pH, temperatura, pressão) muito mais brandas quando comparadas 
com reações catalisadas por catalisadores químicos, que geralmente ocorrem apenas a 
temperaturas e pressões elevadas e em valores extremos de pH. 
 Alta especificidade de substratos e produtos (não formam produtos secundários). 
 Capacidade de regulação: atividade varia em resposta às concentrações de substratos e 
produtos. A regulação pode ser feita por controle alostérico, modificações covalentes e variações 
na síntese das enzimas. 
 Algumas enzimas necessitam de cofatores (íons metálicos) ou coenzimas (moléculas 
orgânicas complexas) para sua atividade. Algumas enzimas precisam de ambos! 
 Um cofator ou uma coenzima que são fortemente ligados (p.e. ligação covalente) a uma 
enzima, são chamados grupos prostéticos. 
 Enzima + cofator ou coenzima  holoenzima. A parte protéica é chamada apoenzima ou 
apoproteína. 
 Cofatores enzimáticos – íons metálicos: Podem modificar a forma do centro ativo, 
aumentando a afinidade, ligando-se ao substrato ou à coenzima. 
 
 Coenzimas atuam como carreadores transientes de grupos funcionais específicos. A maioria é 
derivada de vitaminas. São necessárias em quantidade estequiométricas em relação ao 
substrato. 
 Podem ser ligadas a uma enzima (FAD) ou livre, podendo atuar com várias enzimas (NAD+). 
 Especificidade pelo substrato: 
 O sítio de ligação ao substrato consiste em geral de uma cavidade na superfície da proteína 
que é geometricamente complementar ao substrato. 
 Os aminoácidos do sítio ativo se organizam de maneira a interagirem com o substrato. 
 Enzimas interagem com seus substratos através de interações fracas: pontes de H, interações 
eletrostáticas, hidrofóbicas e de van der Waals. 
 Geralmente, após a ligação ao substrato, ocorre ainda um ajuste induzido no sítio ativo da 
enzima. 
 Especificidade Geométrica: 
 As enzimas apresentam, em geral, especificidade geométrica (ajuste ao sítio ativo). Este grau 
de especificidade pode variar. Poucas enzimas são específicas para um único substrato. A 
maioria catalisa reações de substratos correlatos, mas com eficiências diferentes. 
 Algumas enzimas como as digestivas, são mais permissivas aceitando vários tipos de 
substratos, mas a eficiência da reação enzimática pode variar de acordo com os substrato. 
 Estereoespecificidade: 
 Lembrar que as enzimas são quirais por natureza (formadas apenas por L-aminoácidos) e, por 
isso, seus sítios ativos são assimétricos! 
 A tripsina, por exemplo, hidrolisa polipeptídeos formados por L-aminoácidos, mas não tem 
efeito sobre aqueles formados por D-aminoácidos. 
Regulação da atividade enzimática 
- controle de velocidades de síntese e degradação e de vias metabólicas; 
(obs: Na maior parte das vias metabólicas multienzimáticas, a primeira enzima da via é uma 
enzima regulatória.) 
- controle de afinidade pelo substrato; 
- Enzimas alostéricas têm sua atividade regulada por moduladores alostéricos, geralmente 
metabólitos pequenos ou cofatores enzimáticos. Outras têm sua atividade regulada por 
modificações covalentes. 
- Em alguns casos, o sítio regulatório e o sítio ativo estão em subunidades diferentes. 
- Há ainda enzimas que são reguladas por clivagem proteolítica e aquelas em que a atividade é 
estimulada ou inibida quando estão ligadas a diferentes proteínas regulatórias. 
 
Enzimas alostéricas 
 Passam por alterações conformacionais induzidas pela ligação de moduladores. 
 Moduladores podem ser estimulatórios ou inibitórios. 
 Muitas vezes o modulador pode ser o próprio substrato (enzimas homotrópicas). Quando o 
modulador é diferente do substrato: enzima heterotrópica. 
 A ligação do modulador afeta a atividade de outros sítios da proteína. 
 A ligação do modulador é não-covalente e reversível. 
Inibição por feed-back: 
 Em alguns sistemas multienzimáticos, a enzima regulatória é inibida pelo produto final da via, 
sempre que a concentração deste produto excede as necessidades da célula. 
 Quando a enzima regulatória é inibida, todas as outras enzimas que catalisam etapas 
subseqüentes são inibidas, devido à menor disponibilidade de seus substratos. 
Regulação da atividade enzimática por fosforilação 
 Dentre as modificações covalentes encontradas em enzimas regulatórias, a fosforilação é a 
mais comum (30-50 % das proteínas de uma célula eucariótica são fosforiladas!!). 
 A adição de grupos fosfato é catalisada por proteínas quinases. A remoção é catalisada por 
proteínas fosfatases. 
 A adição de um grupo fosfato a resíduos de Ser, Thr ou Tyr adiciona um grupo volumoso e 
carregado a uma região que era apenas moderadamente polar. 
 O átomos de oxigênio do grupo fosforil podem formar pontes de hidrogênio com outros 
resíduos de aminoácidos da proteína. Além disso, as cargas negativas deste grupo fosforil podem 
repelir resíduos de aminoácidos com grupos laterais carregados negativamente (Asp ou Glu). 
 Essas interações explicam as alterações conformacionais que levam a alterações na ligação do 
susbtrato e na atividade catalítica. 
 
Regulação por fosforilação 
Glicogênio Fosforilase 
 
 A glicogênio fosforilase catalisa a reação acima, liberando glicose 1-fosfato a partir de 
glicogênio. A glicose 1-fosfato pode ser usada para síntese de ATP no músculo, ou convertida à 
glicose livre no fígado e liberada para a corrente sangüínea para manutenção da glicemia. 
 A quebra de glicogênio no músculo e no fígado é regulada por variações na proporção entre 
glicogênio fosforilase a e b. 
 
Regulação por múltiplas fosforilações 
Glicogênio Sintase*** 
 Uma fosforilação num determinado sítio pode depender de outra para ocorrer. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A glicogênio sintase catalisa a formação de glicogênio a partir de glicose. É inativada por 
fosforilação. 
 A glicogênio sintase só é fosforilada pela glicogênio sintase quinase III após fosforilação de um 
sítio pela caseína quinase II. 
 
Regulação de atividade enzimática por clivagem proteolítica 
 Algumas enzimas são ativadas após clivagem proteolítica de um precursor inativo 
(zimogênio). A clivagem em sítios específicos causa mudanças conformacionais, que expõem o 
sítio ativo da enzima. É um processo irreversível, e a inativação dessas enzimas ocorre através da 
ligação com uma proteína inibitória. 
 Determinadas enzimas são designadas para clivar compostos, e estes por sua vez reagem com 
enzimas inativas (zimogênios), tornando-as ativas. 
Vários mecanismos de regulação de atividade podem ser usados pela mesma enzima 
regulatória 
 O principal mecanismo de regulação da glicogênio fosforilase é através de modificação 
covalente (fosforilação). No entanto, esta enzima também é regulada por moduladores 
alostéricos (glicose, Ca2+, cAMP, ATP) e por hormônios (insulina e glugacon). 
 O tipo de regulação depende da isoenzima. A glicogênio fosforilase muscular responde a 
epinefrina (adrenalina) no músculo, e a glucagon no fígado. No fígado há ainda dois mecanismos 
de controle exclusivos desta isoenzima: glicose como regulador alostérico e insulina como 
regulador hormonal. 
Cinética Enzimática: Determinação da velocidade da reação catalisada pela enzima e como esta 
se altera em resposta a pH, concentração de substrato, etc. 
Equaçãode Michaelis-Menten: 
 
No início da reação, a concentração de produto é negligenciável e a reação P↔S pode ser 
ignorada. Desta maneira, a reação global se torna: 
 
Como a segunda etapa é a limitante da velocidade, a velocidade da reação global depende de 
[ES] e, portanto, Vo depende da quebra de ES para formar o produto: 
 
Assume-se que a velocidade inicial da reação reflete um estado estacionário em que [ES] é 
constante (velocidade de formação de ES é igual à velocidade de quebra. 
Sendo Km a concentração indicativa de metade de Vmáx: 
 
Equação de Linewaver-Burk: 
 
 
Se a etapa 2 é a limitante da velocidade, k2<<k-1 
 
Kd é a constante de dissociação do complexo ES 
Quanto menor o Km, maior a afinidade da enzima pelo substrato. 
 Se k2>>k-1 
Número de renovação enzimática kcat 
 Constante de velocidade da etapa limitante da velocidade da reação.Pode-se definir a 
constante catalítica ou número de renovação enzimática de uma enzima como sendo 
 
 kcat indica o número de moléculas de substrato convertidas a produto por uma enzima por 
unidade de tempo quando a enzima se encontra saturada pelo substrato. 
 Eficiência catalítica de uma enzima-(kcat/Km) (M
-1 s-1) 
quando [S]<<Km, tem-se 
 
 limite é da ordem de 108 a 109 M-1 s-1. Valores próximos= atingido perfeição catalítica. 
Inibição enzimática 
 Os inibidores enzimáticos são divididos em duas classes: reversíveis e irreversíveis. 
Aspirina 
 A aspirina inibe a reação catalisada pela cicloxigenase que produz prostaglandinas, 
responsáveis pelo mecanismo de inflamação e dor. Ocorre por meio da acetilação da enzima. 
Inibição reversível 
 Aumento na concentração do substrato desloca a ligação do inibidor à enzima 
 Competitiva, Não-competitiva ou Mista 
Inibição competitiva 
 O inibidor compete com o substrato pela ligação ao sítio ativo, é um composto que se parece 
estruturalmente com o substrato, mas não levando à catálise. A inibição pode ser revertida pela 
adição de mais substrato. 
Inibição não-competitiva 
O inibidor não compete pelo mesmo sítio, e se liga apenas a ES, e não à enzima livre. 
 
 
 Inibição mista 
 
 Inibição Irreversível 
Inibidores irreversíveis ligam-se covalentemente ou destroem um grupo funcional da enzima que 
é essencial à atividade enzimática. Podem também ser usados para determinar que aminoácidos 
são essenciais à atividade catalítica. 
Antimetabólitos (venenos) 
 Análogos estruturais de substratos enzimáticos, que geram produtos diferentes, 
interrompendo a via metabólica. 
Lipídios 
Característica principal: insolubilidade em água (moléculas apolares). Sinalizadores 
extracelulares – hormônios; Mensageiros intracelulares, Cofatores enzimáticos, Reações de 
transferência de elétrons, Transferência de moléculas de açúcar, Pigmentos que absorvem luz, 
Visão, Fotossíntese e Vitaminas lipossolúveis. 
Ácidos graxos: região polar (carboxila) e região apolar (cadeia R). 
Triglicerídeos: ésteres do glicerol. (1 molec. Glicerol + 3 molec. Ác. carboxílico) – depósitos de 
combustível metabólico. TG x amido/glicogênio: Os átomos de carbono dos ácidos graxos são 
muito mais reduzidos do que os de açúcares, rendendo o dobro de energia por grama na 
oxidação dos mesmos. Triacilgliceróis são mais hidrofóbicos, portanto o organismo carrega 
menos peso pela hidratação associada a polissacarídeos. 
Ceras: ésteres de ác. graxos de cadeia longa + álcoois de cadeia longa. 
Lipídios estruturais: Três tipos básicos: 
 Glicerofosfolipídios: lipídios de membrana, dois ácidos graxos ligados por uma ligação éster 
no primeiro e segundo carbonos do glicerol. Grupo altamente polar ou com carga ligado por uma 
ligação fosfodiéster ao terceiro carbono. 
 Esfingolipídios: Derivados da esfingosina (Aminoálcool de cadeia longa), cabeça polar, um 
ácido graxo de cadeia longa, ligado por uma ligação amida. Participam da tipagem sanguínea. 
*Ceramidas: Três derivados de ceramida: 
 - Esfingomielinas: Fosfocolina ou fosfoetanolamina, como grupo polar – fosfolipídios. 
Proeminentes na bainha de mielina. 
 - Glicoesfingolipídios: Presentes na face externa das membranas plasmáticas, um ou mais 
moléculas de açúcar ligadas ao carbono C1 da ceramida. Não contêm fosfatos – neutros. 
*Cerebrosídios – um único açúcar (Galactose – tecido neural; Glicose – tecidos não-neurais) 
*Globosídios – dois ou mais açúcares (D-glicose, D-galactose ou N-acetil-D-galactosamina) 
- Gangliosídios: + complexos. 
Degradação: Lisossomos Enzimas específicas para cada ligação – fosfolipases; Não 
reconhecem a ligação éter do plasmalogênio. Gangliosídios  remoção das unidades de açúcar; 
Defeitos enzimáticos – doenças de acúmulo lisossomais. 
 Esteróis: Lipídios estruturais de membrana presentes na maioria das células eucarióticas; 
Característica estrutural: 4 anéis fundidos. Núcleo esteróide relativamente rígido. Colesterol – 
principal esterol em tecidos animais: Anfipático, Grupo polar: OH no C3 + Grupo apolar. 
Separação e análise de lipídios: Misturas complexas de lipídios: Solubilidade em solventes não 
polares (Lipídios neutros (TGs, ceras, pigmentos): éter etílico, clorofórmio, benzeno); Lipídios de 
membrana: etanol, metanol: Diferenças em polaridade (Fracionamento em procedimentos 
cromatográficos). 
Hidrólise de ácidos graxos: Ligações éster se rompem com tratamento ácido ou alcalino leve. 
Triacilgliceróis, fosfolipídios, ésteres de esterol; Separação do glicerol e de sais de ácidos graxos - 
saponificação (NaOH ou KOH); Ligações amida precisam de mais fortes; Esfingolipídios - 
Enzimas específicas; Fosfolipases A, B, C e D:Produtos da lise também podem ser analisados 
pelas várias técnicas de cromatografia. 
Cromatografia de absorção: Mistura de lipídios em solução passa por uma coluna de vidro com 
material polar insolúvel (sílica gel) empacotado; Lipídios polares se ligam fortemente à sílica gel; 
lipídios neutros passam direto. Lipídio polares são eluídos em solventes progressivamente 
polares: Lipídios polares sem carga – acetona; Lipídios muito polares e com carga – metanol. 
Cromatografia de camada delgada: Sílica gel espalhada em uma lâmina de vidro. Mistura de 
lipídios (em clorofórmio) aplicada na base da lâmina, sobe com o solvente orgânico (ação 
capilar). Lipídios menos polares percorrem maior distância por não se ligarem à sílica gel. Lipídios 
são detectados por: Rodamina – fluoresce quando associada a lipídios; ou Vapor de iodo – reage 
com as duplas ligações dos ácidos graxos insaturados produzindo cor amarela ou marrom. 
Cromatografia líquida ou a gás: Separa componentes voláteis ou volatilizados – aquecimento. 
Útil para identificar comprimento de cadeias e graus de insaturação de ácidos graxos. 
Fosfatidilinositol: Sinal intracelular. Fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato. Lado citossólico da 
membrana plasmática. Sítio de ligação para proteínas do citoesqueleto e algumas proteínas 
solúveis envolvidas na exocitose; Reservatório de mensageiros moleculares liberados na célula 
em resposta a sinais extracelulares. 
Icosanóides: Múltiplas funções parácrinas. Funções reprodutivas, inflamação, febre, dor, 
coagulação, regulação da pressão sangüínea, secreção de sucos gástricos, etc... 
*Três classes: Prostaglandinas (Regulam síntese de AMPc, Coordenam contração muscular na 
menstruação e parto, Afetam fluxo sangüíneo em órgãos específicos, Elevam temperatura 
corpórea e causam dor e inflamação), Tromboxanos (Produzidos nas plaquetas; Atuam na 
coagulação sangüínea e redução do fluxo sangüíneo no local de coagulação) e Leucotrienos 
(Potentes sinais biológicos 
Contração de músculo liso no pulmão no choque anafilático 
Excesso – ataques asmáticos (alvo de drogas esteróides antiasmáticas, como a prednisona). 
Hormônios Esteróides: Derivados oxidados dos esteróis. Mais polares que o colesterol – não têm 
a cadeia alquil; Proteínascarreadoras levam os hormônios esteróides até os tecidos-alvo; Entram 
na célula, Ligam-se a receptores protéicos no núcleo; Drogas esteróides com ação 
antiinflamatória (prednisona e prednisolona) inibem a liberação de araquidonato pela 
fosfolipase A2. 
Vitaminas lipossolúveis: A, D, E, e K; Compostos isoprenóides; Vitaminas A e D são precursores 
de hormônios. 
Lipoproteínas plasmáticas: Quilomícrons – sintetizados na mucosa intestinal, transportam 
lipídios (principalmente TG) para os tecidos; VLDL – origem hepática, transportam TG e 
colesterol para outros tecidos, original IDL e LDL; LDL – principal fonte de colesterol para os 
tecidos, exceto fígado e intestinos, penetram nas células por endocitose; HDL – função oposta à 
LDL, removem colesterol dos tecidos para o fígado.