Estudo Dirigido - Bioquímica - Inibição Enzimática

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UFCSPA MAIRON MATEUS MACHADO 
CURSO DE MEDICINA 
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA 
 
Estudo Dirigido: Inibição 
Enzimática 
 
1. O calor é um agente desnaturante, podendo afetar a atividade de diversas enzimas. 
Este tipo de inibição é do tipo específica ou inespecífica? Explique. 
É do tipo inespecífica, pois, sendo um agente desnaturante, afeta a todas as enzimas e 
não a apenas um grupo restrito. 
 
2. A Inibição da enzima transpeptidase pela penicilina, impedindo a síntese de parede 
celular de Staphylococcus aureus, bem como a inibição da enzima ciclo-oxigenase 
(COX) pelo acetilsalicilato (Aspirina®), impedindo a formação de prostaglandinas e, 
consequentemente, a sensação da dor, são exemplos de inibição irreversível. 
Caracterize este tipo de inibição e diferencie da inibição reversível. 
 Inibição Enzimática Irreversível: 
• Inibidor se combina com um grupo funcional (sítio ativo) da enzima; 
• Inibidor se liga à enzima formando um complexo ESTÁVEL (que se dissocia muito 
lentamente); 
• Forma-se uma ligação COVALENTE entre o inibidor e a enzima, alterando a estrutura 
do sítio ativo ou destruindo um grupo funcional da enzima que é essencial para a sua 
atividade; Há casos de formação de uma associação NÃO-COVALENTE ESTÁVEL. 
Inibição Enzimática Reversível 
• Inibidor forma com a enzima um complexo INSTÁVEL; 
• Inibição NÃO envolve modificação COVALENTE; 
• Tipos de inibidores reversíveis: competitivos, não competitivos e incompetitivos. 
 
3. As estatinas, como a provostatina, a lovostatina, a compactina e a simvastatina, são 
utilizados no tratamento da hipercolesterolemia por inibirem a anzima que regula a 
síntese endógena de colesterol. A ação das estatinas é um exemplo de inibição 
reversível do tipo competitiva. Caracteriza a inibição competitiva. 
 Inibição Enzimática Competitiva 
• Inibidor tem semelhança estrutural com o substrato; 
• O inibidor se liga no sítio ativo da enzima; 
• Reduz a velocidade por reduzir a proporção de ES; 
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• Aumento da [substrato] diminui a inibição; 
• Km aparente da enzima AUMENTA; 
• Em uma concentração suficientemente alta de substrato a VELOCIDADE da reação 
atinge a Vmáx observada na ausência do inibidor. 
 
4. O que é Km aparente? Explique a ação do inibidor competitivo sobre o Km aparente. 
 Na ação do inibidor competitivo o Km aparente da enzima AUMENTA, ou seja, precisa 
de uma maior [substrato] para atingir a metade da velocidade máxima da reação. 
 Na presença do inibidor competitivo a Vmáx pode ser atingida, desde que haja grande 
concentração de substrato (são as velocidade obtidas em concentrações menores que 
revelam a inibição). 
 Há uma “aparente” alteração de Km, que parece maior do que na reação catalisada na 
ausência do inibidor. A nova constante é denominada “Km aparente” (Kmap), sendo esta 
medida na presença do inibidor. O Kmap depende de duas variáveis: afinidade da enzima pelo 
inibidor e concentração do inibidor. 
 
5. Como a inibição competitiva pode ser revertida? 
 Aumento da [substrato] diminui a inibição. Inibidores reversíveis combinam-se não 
covalentemente com as enzimas e, portanto podem ser removidas facilmente por diálise. 
 
6. O chumbo liga-se ao grupamento sulfidril de várias enzimas, inibindo-as. Este é um 
exemplo de inibição reversível do tipo não-competitiva. Caracterize inibição não- 
competitiva. 
 Inibição Enzimática Não-Competitiva 
• Inibidor não tem semelhança estrutural com o substrato; 
• NÃO se liga no sítio ativo da enzima; 
• Liga-se à cadeia lateral de aminoácidos (como –OH da Ser, e –SH da Cys) que não 
pertencem ao sítio ativo, alterando a estrutura enzimática e inviabilizando a catálise; 
Figura 1 Gráfico Inibição Competitiva 
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• A ação é geralmente INESPECÍFICA, onde o mesmo inibidor pode atuar sobre enzimas 
diferentes; 
• Liga-se à E ou ES, não havendo bloqueio da ligação com o substrato; 
• Reduz a quantidade de enzima funcional, portanto, o número de renovação, e não a 
proporção de ES (a solução resultante comporta-se como uma solução mais diluída da 
enzima); 
• Aumento da [substrato] não diminui a inibição; 
• Km da enzima NÃO se altera; 
• A VELOCIDADE máxima DIMINUI na presença do inibidor. 
 
7. Explique como o inibidor não-competitivo altera a Vmáx sem afetar os valores de Km e 
Km aparente, e, portanto, a afinidade da enzima pelo seu substrato. 
 Na presença do inibidor não-competitivo, a reação ocorre como se houvesse uma 
concentração menor de enzima, e, sendo a velocidade da reação proporcional à concentração 
de enzimas ativas, a velocidade será menor do que na ausência de inibidor para qualquer 
concentração de substrato. Logo a Vmáx será reduzida. 
 Uma vez que substrato e inibidor não competem pelo sítio ativo, aumentos na 
concentração de substrato não anulam ou atenuam o efeito do inibidor. 
 Na presença de inibidor não-competitivo, os valores de Km e Kmap coincidem, pois as 
velocidades medidas resultam da ação de enzimas ativas (não ligadas ao inibidor), que se 
comportam como se estivessem na ausência de inibidor, conservando a mesma afinidade pelo 
seu substrato. 
 
8. Como a inibição não-competitiva pode ser revertida? 
 Um inibidor reversível não-competitivo combina-se com a enzima em um sítio diferente 
do sítio ativo do substrato. Por mais que o substrato ainda possa se ligar ao complexo EI 
formando um complexo ternário ESI, este complexo não é capaz de converter substrato em 
produto e é chamado de complexo final “suicida”. Como a inibição envolve um sítio distinto do 
sítio catalítico, a inibição não pode ser revertida pelo aumento da concentração do substrato. 
Figura 2 Reação com Inibidor Não-competitivo 
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Tipo de inibição de B: reversível não-
competitiva 
Tipo de inibição de A: reversível 
competitiva 
 
9. A inibição não-competitiva é diferente da 
inibição alostérica. Explique esta 
afirmativa. 
 Regulação alostérica, em termos gerais, é 
qualquer forma de regulação em que a molécula 
reguladora (um ativador ou inibidor) se liga a uma 
enzima em algum lugar diferente do sítio ativo. O 
lugar onde o regulador se liga é chamado de sítio 
alostérico. 
 Praticamente todos os casos de inibição 
não-competitiva (juntamente com alguns casos 
exclusivos de inibição competitiva) são formas de 
regulação alostérica. No entanto, algumas 
enzimas que são reguladas de forma alostérica 
apresentam um conjunto de propriedades únicas 
que as distinguem. Estas enzimas, que incluem 
alguns dos nossos principais reguladores 
metabólicos, muitas vezes recebem o nome de 
enzimas alostéricas. 
 Enzimas alostéricas normalmente têm múltiplos sítios ativos localizados em 
subunidades proteicas diferentes. Quando um inibidor alostérico liga-se a uma enzima, todos os 
sítios ativos nas subunidades proteicas são alterados ligeiramente de forma que não funcionem 
tão bem. 
 Por outro lado, na inibição não competitiva, o inibidor não impede o substrato de se ligar 
ao sítio ativo, ou seja, não altera a forma da enzima. 
 
10. O gráfico de Michaelis-Menten abaixo demonstra o comportamento cinético da 
enzima Z, na ausência (curva roxa) e na presença dos inibidores A (curva verde) e B 
(curva azul). Indique os tipos de inibição: 
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Tipo de inibidor: reversível não-
competitivo 
 
11. O gráfico do duplo-recíproco demonstra o comportamento cinético da 
enzima E na ausência (reta preta) e na presença (reta vermelha) do inibidor I. 
Indique o tipo de inibição: 
 
 
No eixo Y, é apresentado o valo 1/Vmáx, ou seja, quanto mais alto o ponto, menor a 
Vmáx. Como a Vmáx diminuiu com a presença do inibidor, ele deve ser do tipo não-
competitivo. 
 
12. Comente todos os mecanismos de regulação da atividade enzimática estudados. 
• Um inibidor pode se ligar a uma enzima e bloquear a ligação do substrato, por 
exemplo, ao se ligar ao sítio ativo. Isso é chamado de inibição competitiva, 
porque o inibidor "compete" com o substrato pela enzima, isto é, somente o 
inibidor ou o substrato podem estar ligados em um determinado momento; 
o Se um inibidor for competitivo, ele diminuirá a taxa de reação quando as 
concentrações de substrato forem baixas, mas pode ser superado se 
houver adição de grandes quantidades de substrato. Ou seja, a enzima 
pode ainda alcançar sua taxa máxima de reação se houver bastante 
substrato, porque quase todos os sítios ativos de quase todas as 
moléculas de enzima estarão ocupados pelo substrato e não pelo inibidor. 
• Na inibição não competitiva, o inibidor não impede o substrato de se ligar ao sítio 
ativo. Em vez disso, ele se liga a outro sítio e impede a enzima de realizar seu 
trabalho. Essa inibição é chamada de "não-competitiva", pois o inibidor e o 
substrato podem ambos estar ligados à enzima ao mesmo tempo; 
o Se um inibidor for não competitivo, 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 
competitivos estão "envenenadas" e não conseguem realizar uma 
catálise eficiente, não obstante a quantidade de substrato disponível. 
• Regulação alostérica, em termos gerais, é qualquer forma de regulação em que a 
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molécula reguladora (um ativador ou inibidor) se liga a uma enzima em algum 
lugar diferente do sítio ativo, alterando sua conformação. O lugar onde o 
regulador se liga é chamado de sítio alostérico.