AULA 1 - ENZIMAS E PROTEÍNAS (PRONTA)

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Proteínas e Enzimas
Lara Vieira – Graduanda em Nutrição pela Universidade Federal de Ouro Preto
Proteínas
São macromoléculas naturais formadas por pequenas unidades de aminoácidos que, por meio de enovelamentos e ligações de hidrogênio, formam estruturas complexas. 
Os aminoácidos são unidos através da ligação peptídica. 
Proteínas 
Possuem múltiplas funções dentro e fora das células, como:
Transporte
Catálise de reações químicas
Regulação do ciclo celular
Função estrutural
Entre outras;
Proteínas
 A estrutura de grandes moléculas, tais como proteínas, pode ser descrita em vários níveis de complexidade, arranjada em um tipo de hierarquia conceitual. 
Proteínas - Globinas
As globinas formam uma ampla família de proteínas, todas com estruturas primária e terciária semelhantes.
Nos humanos e em outros mamíferos, existem, pelo menos, quatro tipos de globinas. 
Proteínas - Mioglobina
A mioglobina consiste em um único polipeptídeo de 153 resíduos de aminoácidos.
Possui um grupo heme – ligante de oxigênio.
Estrutura secundária, formada por 8 α-Hélices.
Proteínas - Hemoglobina
Proteína existente no interior das hemácias, no plasma e em certas plantas.
 Sua principal função é o transporte de oxigênio. 
Possui estrutura quaternária, formada por quatro subunidades.
Cada subunidade é formada por uma porção proteica (globina) e um grupo prostético (heme). 
Proteínas – Transporte de O2
Duas conformações principais da hemoglobina: o estado R e o estado T.
 Embora o oxigênio se ligue à hemoglobina nos dois estados, ele tem muito mais afinidade pela proteína no estado R. 
O estado T é mais estável, e é, assim, a conformação predominante da desoxiemoglobina.
Proteínas – Transporte de O2
Proteínas - Hemoglobina
A hemoglobina transporta dois produtos finais da respiração celular – H+ E CO2
O CO2 produzido pela oxidação dos combustíveis orgânicos na mitocôndria é convertido em bicarbonato pela anidrase carbônica. 
O CO2 não é muito solúvel em solução aquosa; é possível a formação de bolhas de CO2 nos tecidos e no sangue se ele não for convertido em bicarbonato. 
Proteínas - Efeito Bohr
Proteínas - Hemoglobina
A ligação do oxigênio com a hemoglobina é regulada pelo 2,3-bifosfoglicerato. 
A interação do 2,3-bifosfoglicerato (BPG) com as moléculas de hemoglobina aprimora a função desta, sendo um exemplo de modulação alostérica. 
O BPG está presente em concentração relativamente
alta nos eritrócitos.
O BPG diminui a afinidade da Hemoglobina pelo oxigênio. 
Enzimas
Catalisadores das reações dos sistemas biológicos. 
Elas têm um alto grau de especificidade para os seus respectivos substratos, aceleram as reações químicas e atuam em soluções aquosas sob condições suaves de temperatura e pH. Poucos catalisadores não biológicos têm esse conjunto de propriedades. 
Enzimas
A atividade catalítica depende da integridade das suas conformações nativas.
Aceleram as taxas de reações que seriam muito lentas para permitir a vida. Enzimas podem aumentar as taxas de reação em até milhões de vezes.
 As enzimas são encontradas em todos os tecidos e fluidos do corpo humano, tanto dentro quanto fora das células.
 Enzimas
Enzimas intracelulares; Enzimas da membrana plasmática e Enzimas extracelulares.
Para que uma reação ocorra, é preciso que haja tanto energia suficiente quanto orientação correta das moléculas reagentes. Assim, as enzimas são um “atalho” porque a ação delas permite que as reações ocorram com uma energia de ativação menor do que sem a participação enzimática.
Enzimas
As enzimas possuem um sítio ativo contendo a forma e o grupo funcional corretos para a ligação com os reagentes. Quando a enzima e o reagente (substrato) estão ligados, eles formam um complexo enzima-reagente cuja energia de ativação é muito menor, o que facilita o início da reação.
Enzimas
A macromolécula componente de quase todas as enzimas é a proteína, exceto para as ribozimas, cujo componente principal é o RNA, o ácido ribonucleico. 
Uma enzima faz parte da reação, porém permanece inalterada ao final do processo, pois é regenerada e pode participar de novas reações. 
 Enzimas são catalisadores específicos para um determinado tipo de reagente, de acordo com a sua forma molecular. 
 Uma vez que a maioria das enzimas são constituídas por proteínas, elas são suscetíveis à temperatura e ao pH (concentração de íons de hidrogênio no meio), fatores que podem alterar a forma da enzima e impedir o desempenho de sua função catalisadora
Enzimas
Enzimas – especificidade e propriedades
Enzimas
Enzimas michaelianas: A especificidade inerente da enzima, reside em uma cavidade ou fenda de ligação do substrato, que está situada na superfície da proteína enzimática. A cavidade, denominada sítio ativo, é um arranjo de grupos presentes em cadeias laterais de certos aminoácidos que ligam o substrato por ligações não-covalentes. Muitas vezes, os resíduos de aminoácidos que formam o sítio ativo ficam em regiões distantes, na seqüência primária, mas próximos no sítio ativo, pelo enovelamento de cadeia polipeptídica (estrutura terciária). 
Enzimas
Enzimas alostéricas: enzimas reguladas por modificações não-covalentes. Elas contêm uma região separada (sítio alostérico) daquela em que se liga o substrato, na qual pequenas moléculas regulatórias podem ligar-se e modificar a atividade catalítica destas enzimas. As moléculas que se ligam aos sítios alostéricos são conhecidas como efetores, os quais causam alterações conformacionais que são transmitidas através de toda a enzima e, assim, afetam o sítio catalítico.
Enzimas
Um fator-chave que afeta a velocidade das reações catalisadas por enzimas é a concentração do substrato. 
O km é a constante que considera a concentração de susbtrato necessária para chegar na metade da velocidade máxima da reação.  
Inibidores Enzimáticos
Inibidores de enzimas são moléculas que interferem com a catálise, diminuindo ou interrompendo as reações enzimáticas. 
Enzimas na prática clínica
Aminotransferases ALT (alanina transaminase ou TGP) e AST (aspartato transaminase ou TGO). Os seres humanos expressam uma AST citosólica e uma AST mitocondrial. 
Troponina I cardíaca (TIc), lactato desidrogenase (LDH) e creatina-cinase (CK)
Gama-glutamiltransferase (GGT) e Fosfatase Alcalina
Anidrase Carbônica
Amilase
Lipase
Referências
Nelson, David L.; Cox, Michael M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2011. 1273 p. : il. color., tabs. Tradução de: Lehninger: principles of biochemistry (5th ed.). 
Champe, P.C.; Harvey, R.A.; Ferrier, D.R. Bioquímica Ilustrada. 3a. Ed Editora Artmed, 2005. 
Marzzoco, A;  Torres, B.T. Bioquímica Básica. 3ª. Edição. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007. 
Biouímica médica para iniciantes [recurso eletrônico / Débora Dalpai, Alethéa Gatto Barschak ; ilustrações de Raphael Sales Cerqueira. – Porto Alegre: Ed. da UFCSPA, 2018.