Exercício Bioquímica - Enzimas Regulatórias e Regulação de Vias Metabólicas

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Letícia S. Goes 
Jesus 
10 de agosto de 2018 
Enzimas Regulatórias e Regulação de Vias 
Metabólicas 
1. O que são enzimas regulatórias? 
No metabolismo celular, grupos de enzimas trabalham conjuntamente em vias sequenciais para 
realizar um determinado processo metabólico, como a degradação da glicose a lactato por uma série 
de reações ou as muitas reações da síntese de aminoácidos a partir de precursores simples. Nesses 
sistemas enzimáticos, o produto da reação de uma enzima é o substrato da enzima seguinte. 
A maioria das enzimas das vias metabólicas segue os padrões cinéticos que foram descritos. 
Cada via, entretanto, inclui uma ou mais enzimas que influenciam em muito a velocidade de toda a 
sequência de reações. Essas enzimas regulatórias têm a atividade catalítica aumentada ou diminuída 
em resposta a certos sinais. Ajustes na velocidade das reações catalisadas por enzimas regulatórias e, 
portanto, ajustes na velocidade da sequência metabólica inteira permitem que as células atendam às 
necessidades de energia e das biomoléculas de que precisam para crescer e se manter. 
2. Quais os tipos de regulação de atividade enzimática encontrada nas células 
animais? 
As atividades das enzimas regulatórias são moduladas de várias maneiras. Enzimas alostéricas 
agem por meio de ligações reversíveis e não covalentes com compostos regulatórios denominados 
moduladores alostéricos ou efetores alostéricos, que geralmente são metabólitos pequenos ou 
cofatores. Outras enzimas são reguladas por modificações covalentes reversíveis. As duas classes de 
enzimas regulatórias tendem a ser proteínas com subunidades múltiplas e, em alguns casos, o(s) sítio(s) 
regulatório(s) e o sítio ativo se encontram em subunidades separadas. Os sistemas metabólicos têm ao 
menos dois outros mecanismos de regulação enzimática. Algumas enzimas são estimuladas ou inibidas 
quando estão ligadas a proteínas regulatórias distintas. Outras são ativadas quando segmentos 
peptídicos são removidos por proteólise. Diferentemente da regulação mediada por efetores, a 
regulação por proteólise é irreversível. 
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3. Defina enzimas alostéricas e dê um exemplo. 
Enzimas alostéricas são enzimas reguladas por modificações não-covalentes. Elas contêm uma 
região separada daquela em que se liga o substrato, na qual pequenas moléculas regulatórias (efetores) 
podem ligar-se e modificar a atividade catalítica destas enzimas. Enzimas alostéricas sofrem mudanças 
conformacionais em reposta à ligação de efetores, esses efetores se ligam em sítios de ligação diferentes 
do sítio ativo, denominados de sítios regulatórios ou alostéricos (pode haver mais de um sítio alostérico 
na enzima), sendo que cada sítio regulatório é específico para o seu efetor. 
Muitas vezes o efetor é o próprio substrato, desse modo, o sítio ativo e o sítio regulatório são 
iguais, nesse caso a enzima recebe o nome de homotrópica. Quando o efetor é uma molécula 
diferente do substrato, diz-se que a enzima é heterotrópica. 
Exemplo de enzima alostérica: aspartato-transcarbamoilase. 
4. Como pode ser distinguido se uma enzima é alostérica ou se apresenta 
comportamento Michaeliano? 
 As enzimas alostéricas apresentam relações entre V0 e [S] diferentes daquelas da cinética de 
Michaelis-Menten, dessa forma, através dessa relação é possível distingui-las. Elas apresentam 
saturação pelo substrato quando [S] é suficientemente alta, mas algumas das enzimas alostéricas 
apresentam um gráfico de V0 versus [S] que produz uma curva de saturação sigmoide em vez da 
curva de saturação hiperbólica típica das enzimas não regulatórias 
Enzima michaeliana - curva hipérbole. Enzima alostérica - curva sigmóide. 
5. O que representa o K0,5 nas enzimas alostéricas? 
	 O K0,5 geralmente é usado para representar a concentração de substrato que dá uma 
velocidade que é metade da velocidade máxima das enzimas alostéricas. 
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6. O que é inibição por retroalimentação ou “Feedback”? Dê um exemplo. 
Em muitos sistemas multienzimáticos, as enzimas regulatórias são inibidas especificamente pelo 
produto final da via metabólica sempre que a concentração do produto final exceder as necessidades 
celulares. Esse mecanismo denomina-se inibição por retroalimentação. 
Regulação alostérica da biossíntese de isoleucina. A primeira reação da via desde a treonina até 
a isoleucina é inibida pelo produto final, a isoleucina. Esse foi um dos primeiros exemplos descobertos 
de inibição alostérica por retroalimentação. 
7. Dê exemplo de uma enzima cuja atividade é regulada por fosforilação e 
desfosforilação. Apresente a reação que ela catalisa e como ela é ativada (ou mais 
ativa) e desativada (ou menos ativa). 
	 Um exemplo importante de enzima regulada por fosforilação é constituído pela glicogênio-
fosforilase (Mr 94.500) do músculo e do fígado, que catalisa a reação. 
Os grupos fosforil podem ser removidos 8desfosforilação) hidroliticamente por uma enzima 
distinta denominada fosforilase-fosfatase. 
 
Na forma mais ativa da enzima (fosforilase a), resíduos específicos 
de Ser, um em cada subunidade, estão fosforilados. A fosforilase a 
é convertida na fosforilase b (forma menos ativa) pela perda 
enzimática desses grupos fosforil, efetuada pela fosfoproteína-
fosfatase 1 (PP1). A fosforilase b pode ser reconvertida (reativada) 
em fosforilase a pela ação da fosforilase-cinase. 
8. Dê exemplo de uma enzima cuja atividade é regulada pela associação com 
outra proteína (chamada de proteína regulatória). 
A inibiçã por feedback é um exemplo de regulação alostérica, no qual a atividade da enzima é 
controlada pela ligação de pequenas moléculas em sítios regulatórios sobre a enzima. No caso da 
treonina deaminase, a ligação da molécula reguladora (isoleucina) inibi a atividade enzimática. 
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9. Como que a cascata de coagulação sanguínea é regulada? 
A coagulação do sangue é mediada por uma cascata de ativações proteolíticas. A fibrina, a 
proteína do coágulo sanguíneo, é produzida por proteólise do fibrinogênio, a pró-proteína inativa. A 
protease responsável por essa ativação é a trombina (em muitos aspectos, semelhante à quimotripsina), 
a qual, por sua vez é produzida por proteólise de uma pró-proteína (nesse caso um zimoênio), a 
protrombina. a coagulação do sangue inicia com a ativação de plaquetas. As plaquetas ativadas 
agregam-se no local da lesão, formando um coágulo foruxo. A estabilização do coágulo agora 
necessita da fibrina gerada pela cascata da coagulação. 
10. a) Como se dá a ativação do quimotripsinogênio em quimotripsina? 
A quimotripsina é inicialmente sintetizadas como quimotripsinogênio, desse modo, um 
precursor inativo denominado zimogênio é hidrolisado formando a enzima ativa. 
b) Como esta ativação é irreversível, como que a célula inibe a quimotripsina 
quando ela não é mais necessária? 
Clivagens específicas provocam mudanças conformacionais que expõem o sítio ativo da enzima. 
Como esse tipo de ativação é irreversível, são necessários outros mecanismos para inativar essas 
enzimas. A quimotripsina é inibida pelo diisopropilfuorofosfato (DIFP).
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