(3) Regulação enzimática (artigo) Khan Academy

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Cofatores e coenzimas. Inibidores reversíveis, irreversíveis,
compe��vos e não compe��vos. Enzimas alostéricas. Inibição da
retroalimentação.
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Introdução
As células do nosso corpo são capazes de fabricar
diversas enzimas diferentes, e talvez você inicialmente
pense: Ó�mo, vamos intensificar todas as enzimas ao
máximo e metabolizar o mais rápido possível! Mas, no fim
das contas, na verdade, você não deseja produzir e
a�var todas essas enzimas ao mesmo tempo, ou na
mesma célula.
Necessidades e condições variam de célula para célula
e mudam em células individuais ao longo do tempo.
Por exemplo, células do estômago precisam de enzimas
diferentes das de células armazenadoras de gordura,
células da pele, células sanguíneas ou células nervosas.
Ademais, uma célula diges�va trabalha muito mais
intensamente para processar e quebrar os nutrientes
durante o tempo que se segue a uma refeição quando
comparado a muitas horas depois da refeição.
Conforme essas demandas e condições celulares
mudam, também mudam as quan�dades e
funcionalidades de diferentes enzimas.
Regulação enzimá�ca
Ciências Biologia Energia
e enzimas
 
Regulação
enzimá�ca
 
Cofatores enzimá�cos e
coenzimas
Inibição compe��va
Inibição não compe��va
Regulação enzimá�ca
Fundamentos de gráficos
de ciné�ca enzimá�ca
Pra�car: Regulação
enzimá�ca e inibição
Regulação enzimá�ca
Ciências Biologia Energia e enzimas Regulação enzimá�ca
Você quase terminou de assis�r a um vídeo! Cadastre-se para salvar seu progressoComo as enzimas guiam e regulam o metabolismo de
uma célula, elas tendem a ser cuidadosamente
controladas. Neste ar�go, veremos os fatores que
podem afetar ou controlar a a�vidade enzimá�ca, os
quais incluem pH e temperatura (discu�dos no ar�go
sobre sí�o a�vo), bem como:
Moléculas reguladoras. A a�vidade enzimá�ca
pode ser "aumentada" ou "diminuída" por
moléculas a�vadoras e inibidoras que se ligam
especificamente às enzimas.
Cofatores. Muitas enzimas só são a�vas quando
ligadas a moléculas não proteicas coadjuvantes
conhecidas como cofatores.
Compar�mentalização. O armazenamento das
enzimas em compar�mentos específicos impedem-
nas de causar danos ou fornecem condições
adequadas para sua a�vidade.
Inibição retroa�va. As enzimas metabólicas-chave
geralmente são inibidas pelo produto final da via
que elas controlam (inibição retroa�va).
No restante deste ar�go, examinaremos esse fatores
um de cada vez, vendo como cada um pode afetar a
a�vidade enzimá�ca.
Moléculas reguladoras
As enzimas podem ser reguladas por outras moléculas
que aumentam ou reduzem sua a�vidade. As moléculas
que aumentam a a�vidade das enzimas são chamadas
de a�vadoras, as moléculas que diminuem a a�vidade
de uma enzima são chamadas de inibidoras.
Você quase terminou de assis�r a um vídeo! Cadastre-se para salvar seu progressoExistem muitos �pos de moléculas que bloqueiam ou
promovem a função da enzima e que afetam a função
da enzima por diferentes vias.
Compe��vo vs. não compe��vo
Em muitos casos bem estudados, a ligação de um
inibidor ou de um a�vador é reversível, significando
que a molécula não se prende à enzima de forma
permanente. Alguns importantes �pos de fármacos
agem como inibidores reversíveis. Por exemplo, o
fármaco �pranivir, que é usado para tratar HIV, é um
inibidor reversível. . Ele bloqueia a a�vidade de uma
enzima viral que ajuda o vírus a criar cópias de si
mesmo.
Os inibidores reversíveis são divididos em grupos com
base em seu comportamento de ligação. Não vamos
discu�r todos os �pos aqui, mas veremos dois grupos
importantes: os inibidores compe��vos e os não-
compe��vos.
Um inibidor pode se ligar a uma enzima e bloquear
a ligação do substrato, por exemplo, ao se ligar ao
sí�o a�vo. Isso é chamado de inibição compe��va,
porque o inibidor "compete" com o substrato pela
enzima, isto é, somente o inibidor ou o substrato
podem estar ligados em um determinado
momento.
Na inibição não compe��va, o inibidor não impede
o substrato de se ligar ao sí�o a�vo. Em vez disso,
ele se liga a outro sí�o e impede a enzima de
realizar seu trabalho. Essa inibição é chamada de
"não-compe��va", pois o inibidor e o substrato
podem ambos estar ligados à enzima ao mesmo
tempo.
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Inibidores compe��vos e não compe��vos podem ser
dis�nguidos pelo modo como afetam a a�vidade de
uma enzima em concentrações diferentes de substrato.
Se um inibidor for compe��vo, ele diminuirá a taxa
de reação quando as concentrações de substrato
forem baixas, mas pode ser superado se houver
adição de grandes quan�dades de substrato. Ou
seja, a enzima pode ainda alcançar sua taxa
máxima de reação se houver bastante substrato,
porque quase todos os sí�os a�vos de quase todas
as moléculas de enzima estarão ocupados pelo
substrato e não pelo inibidor. 
Se um inibidor for não compe��vo, a reação
catalisada por enzima nunca chegará à sua
velocidade máxima normal mesmo com muito
substrato. Isso acontece porque as moléculas de
enzimas ligadas a inibidores não compe��vos
estão "envenenadas" e não conseguem realizar
uma catálise eficiente, não obstante a quan�dade
de substrato disponível.
Em um gráfico de velocidade de reação (eixo y) em
concentrações diferentes de substrato (eixo x),
podemos dis�nguir esses dois �pos de inibidores pelo
formato das curvas:
[Veja uma analogia espor�va]
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_Crédito da imagem: "Enzymes: Figure 3," de OpenStax College, Biology,
CC BY 3.0._
Não estão familiarizados com este �po de gráfico? Não
se preocupem! O ar�go com os fundamentos sobre os
gráficos de ciné�ca enzimá�ca contém um passo a
passo.
Regulação alostérica
Regulação alostérica, em termos gerais, é qualquer
forma de regulação em que a molécula reguladora (um
a�vador ou inibidor) se liga a uma enzima em algum
lugar diferente do sí�o a�vo. O lugar onde o regulador
se liga é chamado de sí�o alostérico.
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_Imagem modifcada de "Enzymes: Figure 4," de OpenStax College,
Biology, CC BY 3.0._
Pra�camente todos os casos de inibição não-
compe��va (juntamente com alguns casos exclusivos
de inibição compe��va) são formas de regulação
alostérica.
No entanto, algumas enzimas que são reguladas de
forma alostérica apresentam um conjunto de
propriedades únicas que as dis�nguem. Estas enzimas,
que incluem alguns dos nossos principais reguladores
metabólicos, muitas vezes recebem o nome de enzimas
alostéricas . Enzimas alostéricas normalmente têm
múl�plos sí�os a�vos localizados em subunidades
proteicas diferentes. Quando um inibidor alostérico
liga-se a uma enzima, todos os sí�os a�vos nas
subunidades proteicas são alterados ligeiramente de
forma que não funcionem tão bem.
Também existem a�vadores alostéricos. Alguns
a�vadores alostéricos ligam-se a uma enzima em locais
diferentes do sí�o a�vo, causando um aumento na
função do sí�o a�vo. Além disso, em um processo
chamado de coopera�vidade, o próprio substrato pode
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Você quase terminou de assis�r a um vídeo! Cadastre-se para salvar seu progressoservir como um a�vador alostérico: quando se liga a
um sí�o a�vo, a a�vidade dos outros sí�os a�vos
sobe. Isso é considerado uma regulação alostérica
porque o substrato afeta os sí�os a�vos longe de seu
local de ligação.
Cofatores e coenzimas
Muitas enzimas não funcionam o�mamente, ou nem
sequer funcionam, a não ser quando ligadas a outras
moléculas não-proteicas auxiliares chamadas cofatores.
Estas moléculas podem estar ligadas às enzimastemporariamente por ligações iônicas ou de
hidrogênio, ou ligadas permanentemente através de
ligações covalentes mais fortes. Os cofatores mais
comuns incluem íons inorgânicos como o ferro e
o magnésio . Por exemplo, a enzima que
constrói as moléculas de DNA, a DNA polimerase,
requer íons de magnésio para funcionar.
As coenzimas são um subconjunto de cofatores que
são moléculas orgânicas (base de carbono). As fontes
mais comuns de coenzimas são as vitaminas
nutricionais. Algumas vitaminas são precursoras de
coenzimas e outras agem diretamente como
coenzimas. Por exemplo, a vitamina C é uma coenzima
para várias enzimas que par�cipam da construção da
proteína colágeno, uma parte fundamental do tecido
conjun�vo.
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[A hemoglobina é uma enzima alostérica?]
(Fe )2+
(Mg )2+
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Imagem adaptada de OpenStax Biology.
Compar�mentalização de enzimas
As enzimas são muitas vezes compar�mentadas
(armazenadas em uma parte específica da célula, onde
fazem o seu trabalho) -- por exemplo, em uma organela
específica. Compar�mentalização significa que as
enzimas necessárias para processos específicos podem
ser man�das nos lugares onde atuam, garan�ndo que
elas podem encontrar seus substratos prontamente,
não danificam a célula e têm o microambiente certo
para funcionar bem.
Por exemplo, as enzimas diges�vas de um lisossomo
funcionam melhor em um pH em torno de , que é
encontrado no interior ácido do lisossomo (mas não no
citosol, que tem um pH de aproximadamente ). As
enzimas lisossômicas têm baixa a�vidade no pH do
citosol, o que pode servir como um "seguro" para a
célula: mesmo se um lisossomo romper e derramar
suas enzimas, tais enzimas não começarão a digerir a
célula, pois elas não mais terão o pH certo para
funcionar.
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7.2
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Você quase terminou de assis�r a um vídeo! Cadastre-se para salvar seu progressoInibição retroa�va de vias
metabólicas
No processo de inibição retroa�va, o produto final de
uma via metabólica age na enzima chave que regula a
entrada a essa via, evitando que mais do produto final
seja fabricado.
Isso pode parecer estranho - por que uma molécula iria
querer desligar sua própria via? Mas, na verdade, é um
jeito inteligente da célula produzir apenas a quan�dade
certa de produto. Quando há pouco produto, a enzima
não será inibida, e a via seguirá a todo vapor para
renovar o estoque. Quando há muito produto, este irá
bloquear a enzima, evitando a produção de produto
novo até que o suprimento existente tenha sido
consumido.
Figura: OpenStax Biology.
Normalmente, a inibição retroa�va age no primeiro
passo compromissado da via, isto é, o primeiro passo
que é efe�vamente irreversível. Todavia, algumas vezes
a inibição retroa�va pode também a�ngir múl�plos
pontos numa via, par�cularmente se a via possuir
muitas ramificações. Os passos da via regulados por
inibição retroa�va são frequentemente catalizados por
enzimas alostéricas .
Por exemplo, a molécula transportadora de energia,
ATP, é um inibidor alostérico de algumas das enzimas
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Você quase terminou de assis�r a um vídeo! Cadastre-se para salvar seu progressoenvolvidas na respiração celular, um processo que gera
ATP para fornecer energia para as reações celulares.
Quando há muito ATP, a inibição retroa�va impede a
formação de mais ATP. Isso é ú�l porque o ATP é uma
molécula instável. Se houver muito ATP presente na
célula, o excedente será desperdiçado, decompondo-se
espontaneamente em seus substratos (ADP e P ).
ADP, por outro lado, serve com um regulador
alostérico posi�vo (um a�vador alostérico) para
algumas das mesmas enzimas que são inibicas pelo
ATP. Por exemplo, o ADP pode agir ligando-se a uma
enzima e alterando sua forma de maneira que ela se
torna mais a�va.
Graças a este padrão de regulação, quando os níveis de
ADP estão elevados em comparação com os níveis de
ATP, as enzimas da respiração celular tornam-se muito
a�vas e fazem mais ATP através da respiração celular.
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[Créditos e referências]
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inglês do site da Khan Academy.
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