Exercício Bioquímica - Enzimas e catálise biológica, cinética enzimática e

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Letícia S. Goes 
Prof° Jesus 
3 de agosto de 2018 
Enzimas e catálise biológica, cinética enzimática e 
ação de inibidores. 
1. Defina enzima. 
	 As enzimas são 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. 
	 As enzimas estão no centro de cada um dos processos bioquímicos. Atuando em sequências 
organizadas, elas catalisam cada uma das reações das centenas de etapas que degradam as moléculas 
dos nutrientes, que conservam e transformam energia química e que constroem as macro moléculas 
biológicas a partir de precursores elementares. 
2. Descreva a natureza química das enzimas 
	 Todas as enzimas são proteínas. As estruturas proteicas primária, secundária, terciária e 
quaternária das enzimas são essenciais para a sua atividade catalítica. 
3. O que é cofator, coenzima e grupo prostético 
	 Algumas enzimas necessitam de um componente químico adicional para exercerem a 
atividade catalítica, denominado cofator, que pode ser um ou mais íons inorgânicos como Fe21, 
Mg21, Mn21 ou Zn21 ou uma molécula orgânica ou metalorgânica complexa, denominada 
coenzima. As coenzimas agem como carreadores transitórios de grupos funcionais específicos, a 
maioria deles é derivada das vitaminas. 
	 Uma coenzima ou um íon metálico que se ligue muito firmemente, ou mesmo 
covalentemente, a uma enzima é denominado grupo prostético. 
4. O que é apoenzima e holoenzima 
	 Uma enzima completa, cataliticamente ativa junto com a sua coenzima e/ou íons metálicos, é 
denominada holoenzima. A parte proteica de uma dessas enzimas é denominada apoenzima. 
5. Descreva a equação geral de uma reação catalisada por enzima 
	 Uma reação enzimática simples pode ser escrita como: 
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	 Em que E, S e P representam enzima, substrato e produto; e ES e EP são complexos 
transitórios da enzima com o substrato e com o produto. 
6. Comente sobre a especificidade das enzimas 
	 A especificidade é a capacidade da enzima de distinguir entre substratos e moléculas 
competidoras. De maneira geral, a especificidade deriva da formação de muitas interações fracas 
entre a enzima e a molécula específica do substrato. 
	 
7. Apresenta e comente o diagrama da coordenada de reação química na ausência e na 
presença de um catalisador 
	 Qualquer reação, como S ∆ P, pode ser descrita por um diagrama de coordenadas da reação, 
que representa a variação de energia durante a reação. Na reação SP, os intermediários ES e EP 
ocupam o nível mínimo na curva da progressão da energia de uma reação catalisada por uma enzima. 
Os termos ∆G‡ não catalisada e ∆G‡ catalisada correspondem, respectivamente, à energia de ativação 
da reação não catalisada e à energia de ativação total da reação catalisada. A energia de ativação é 
menor quando a reação é catalisada por uma enzima, pois os catalisadores aumentam a velocidade 
das reações por diminuírem as energias de ativação. 
8. Qual é o efeito da ação enzimática sobre a velocidade da reação e sobre o seu 
equilíbrio químico? 
	 A ação enzimática aumenta a velocidade da reação, mas não afeta o seu equilíbrio. 
9. Como se dá a ligação da enzima com o substrato? 
	 O substrato liga-se à enzima através do sítio ativo, local onde ocorrerá a reação catalisada pela 
enzima. Esta é, portanto, a região da enzima que contém resíduos de aminoácidos capazes de 
interagir com o substrato. É nesse sítio, também, que estão os resíduos de aminoácidos que 
diretamente participam da ruptura e estabelecimento de ligações químicas que resultam na formação 
do produto. 
10. Quais os fatores que afetam a velocidade da reação catalisada por enzima? 
	 A concentração do substrato afeta a velocidade das reações catalisadas por enzimas. 
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11. Descreva a equação de Michaelis-Menten 
	 A equação de Michaelis-Menten expressa algebricamente a curva da relação entre [S], 
concentração do substrato, e V0, velocidade inicial, que tem a mesma forma geral para a maioria das 
enzimas (aproximadamente uma hipérbole retangular). 
12. Como se faz a determinação gráfica de Vmax e Km? 
	 A equação de Michaelis-Menten pode ser transformada algebricamente em equações mais 
práticas para fazer gráficos com dados experimentais. Uma transformação muito comum é deduzida 
simples- mente tomando as recíprocas dos dois lados da equação de Michaelis-Menten: 
Separando os componentes do numerador no lado direito da equação obtém-se: 
Que é simplificado para: 
	 Essa forma da equação de Michaelis-Menten é denominada equação de Lineweaver-Burk. No 
caso das enzimas que obedecem a relação de Michaelis-Menten, um gráfico de 1/V0 versus 1/[S] (o 
“duplo-recíproco” de um gráfico de V0 versus [S] é usado) produz uma linha reta. Essa linha tem 
uma inclinação de Km/Vmáx no eixo 1/V0 e uma intersecção de –1/Km no eixo 1/[S]. 
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13. Qual o significado do Km? 
	 Constante de Michaelis. 
14. Qual a principal vantagem de se transformações da equação de Michaelis- Menten 
na equação de Lineweaver-Burk ou Gráfico dos Duplo-Recíplocos? 
	 A representação duplo-recíproca, também denominada gráfico de Lineweaver-Burk, tem a 
grande vantagem de permitir uma determinação mais acurada de Vmáx que pode ser obtida apenas 
aproximadamente nos gráficos simples de V0 versus [S]. 
15. Diga o que é o número de renovação (kcat) e constante de especificidade (kcat / 
Km ) de uma enzima. 
	 O número de renovação é, quando a enzima estiver saturada com o substrato, equivalente ao 
número de moléculas de substrato convertidas em produto por unidade de tempo por uma única 
molécula de enzima. 
	 A constante de especificidade é um parâmetro que compara as eficiências catalíticas de 
enzimas diferentes, ou o número de vezes que diferentes substratos são catalisados por uma mesma 
enzima, para isso é comparada a relação kcat/Km para as duas reações. 
16. O que são e como agem os inibidores irreversíveis? 
	 Os inibidores irreversíveis são aqueles que se ligam às enzimas com alta afinidade e não 
apresentam um equilíbrio de ligação como observado em inibidores reversíveis. Eles ligam-se 
covalentemente com ou destroem um grupo funcional da enzima essencial à atividade da enzima ou 
então formam uma associação não covalente estável. A formação de uma ligação covalente entre um 
inibidor irreversível e uma enzima é uma possibilidade. 
17. Descreva a inibição competitiva 
	 Um inibidor competitivo compete com o substrato pelo sítio ativo da enzima. À medida que o 
inibidor (I) ocupa o sítio ativo, ele impede que o substrato se ligue à enzima. Muitos inibidores 
competitivos têm estrutura similar à estrutura do substrato e se combinam com a enzima formando 
um complexo EI, mas que não leva à catálise. Mesmo ligações desse tipo que sejam transitórias 
reduzem a eficiência da enzima 
18. Descreva a inibição incompetitiva 
	 Um inibidor incompetitivo liga-se em um sítio distinto do sítio ativo do substrato e, ao 
contrário do inibidor competitivo, liga-se apenas ao complexo ES. Inibidores incompetitivos 
diminuem a Vmáx medida e o Km aparente. 
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19. Descreva a inibição mista 
	 No caso de um inibidor misto, há ligação a um sítio distinto do sítio ativo, ao qual o substrato 
se liga. Nesse caso, o inibidor pode ligar-se tanto à enzima quanto a ES. 
20. Qual o efeito do pH e da temperatura sobre a atividade enzimática? 
	 Ambos têm potencial para alterar a velocidade da atividade enzimática. Cada enzima possui 
um pH ótimo de atividade (onde sua atividade é máxima); para a maioria das enzimas ele 
está entre 4,5 e 8,0. 
	 Quanto à temperatura, a velocidade das reações enzimáticas aumenta com a temperatura até 
que seja atingida a velocidade máxima. A partir desse momento, a velocidade da reação começa a 
decrescer, o que pode ser explicado pelo início da inativação das enzimas por ela. 
	
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	Enzimas e catálise biológica, cinética enzimática e ação de inibidores.