Avaliação de Bioquímica

Aminoácidos e proteínas Profª Kasue 1 Menor unidade constituinte de uma proteínas Os aminoácidos constituintes das proteínas são alfaaminoácidos 20 aminoácidos diferentes estão presentes nas moléculas das proteínas Estrutura geral de um aminoácido Estudo dos aminoácidos 2 Classificação dos aminoácidos Apolares Polares neutros Polares ácidos Polares básicos Critérios para a classificação composição e polaridade do grupamento R 3 Aminoácidos apolares Os aminoácidos apolares são aqueles que possuem cadeias laterais grupos R sem carga elétrica e que não interagem fortemente com a água ou seja são hidrofóbicos 4 Os aminoácidos polares neutros possuem cadeias laterais polares que não apresentam carga elétrica líquida em pH fisiológico aproximadamente 74 São aminoácidos hidrofílicos Aminoácidos polares neutros 5 Aminoácidos polares ácidos São aqueles que possuem cadeias laterais grupos R contendo grupos funcionais que podem doar prótons H em solução tornandose carregados negativamente em pH fisiológico 74 Eles são hidrofílicos 6 Aminoácidos polares básicos São aqueles que possuem cadeias laterais ou grupos R com uma carga positiva em condições fisiológicas o que os torna básicos Essa carga positiva decorre da presença de grupos funcionais que podem ganhar prótons H como o grupo amino 7 Todos os aminoácidos exceto glicina apresentam carbono quiral Formação de 02 isômeros D dextrógiro e L levógiro Nos seres vivos só existe a forma L grupamento amínico projetado para esquerda Isomeria dos aminoácidos 8 Aminoácidos incomuns nas proteínas Após a síntese da cadeia polipeptídica os resíduos de aminoácidos serão modificados Esta modificação é denominada MODIFICAÇÃO PÓSTRADUÇÃO Exemplos hidroxiprolina hidroxilisina aminoácidos componentes do colágeno 9 Modificação da prolina através da enzima prolil hidroxilase Modificação da lisina através da enzima lisil hidroxilase 10 Aminoácidos biologicamente ativos Desempenham funções essenciais no organismo além de servirem como blocos de construção das proteínas Participam de diversas reações bioquímicas e podem atuar como neurotransmissores precursores hormonais reguladores metabólicos entre outras funções Categorias Aminoácidos essenciais Aminoácidos não essenciais Aminoácidos de função especial 11 Aminoácidos essenciais Não são sintetizados adicionar à dieta Aminoácidos não essenciais Sintetizados pelo organismo P Phe V Val T Trp T Thr I Ile M Met H His A Arg L Leu L Lys Ala Asn Asp Cys Glu Gln Pro Ser Tyr Gly 12 Glicina Gly Atua na síntese de colágeno e como neurotransmissor inibitório no sistema nervoso central Glutamato Glu Funciona como neurotransmissor excitador e é um precursor do GABA ácido gamaaminobutírico GABA não proteico é um importante neurotransmissor inibitório Triptofano Trp Precursor da serotonina e da melatonina regulando o humor e o ciclo do sono Cisteína Cys Participa na formação de pontes dissulfeto em proteínas e é precursora da glutationa um antioxidante Tirosina Tyr Precursor de catecolaminas como dopamina adrenalina e noradrenalina além de hormônios tireoidianos Aminoácidos com função especial 13 Reações dos aminoácidos 1 Formação da ligação peptídica Ligação entre o grupamento carboxílico do 1º aminoácido e o grupamento amínico do próximo aminoácido forma a ligação peptídica que ocorre na estrutura de uma proteína 14 2 Oxidação da cisteína Duas cisteínas sofrem oxidação nos seus grupamentos sulfidrila SH estabelecendo a ligação ponte dissulfeto SS Formase a cistina Essa ligação é importante na manutenção da estrutura terciária de uma proteína Cisteínas Cistina 15 Erros inatos do metabolismo Os erros inatos do metabolismo EIM são distúrbios de natureza genética que geralmente correspondem a um defeito enzimático capaz de acarretar a interrupção de uma via metabólica Ocasionam portanto alguma falha de síntese degradação armazenamento ou transporte de moléculas no organismo Afetam o processamento de moléculas como proteínas carboidratos e ácidos graxos 16 Fenilalanina Tirosina 34Difenilalanina DOPA Melanina Tiroxina POHfenilpiruvato Ácido Homogêntisico CO2 H2O 1 Fenilcetonúria 2 Cretinismo 3 Tirosinose 4 Alcaptonúria 5 Albinismo Fenilcetonúria Anormalidade genética em que A fenilalanina Phe não é metabolizada em tirosina Tyr pela deficiência ou inatividade da fenilalanina hidroxilase PAH gerando aumento da Phe no sangue Se não tratada ou tratada inadequadamente Inabilidade intelectual Tratamento nutricional Restrição do substrato fenilalanina Suplementação do produto tirosina Fórmulas livres de Phe Alimentos pobres em Phe massas pães etc Monitorar crescimento Pele cabelo e olhos mais claros Tamanho da cabeça menor do que o normal Retardo mental 19 Estudo das proteínas Definição de proteínas São componentes estruturais essenciais de todas as células constituídos por monômeros de aminoácidos As proteínas são formadas a partir do DNA que contém as instruções para sua síntese São encontradas em diversos alimentos como carne ovos leite feijão e soja Monômeros de aminoácidos se ligam através das ligações peptídicas 2 aminoácidos dipeptídeos 3 aminoácidos tripeptídeos 4 a 10 aminoácidos oligopeptídeos 10 a 100 aminoácidos polipeptídeos mais de 100 aminoácidos proteína 21 Funções das proteínas Catálise enzimática Transporte e armazenamento mioglobina e hemoglobina Movimento coordenado actina e miosina Sustentação mecânica colágeno Defesa imunitária anticorpos Hormonal insulina glucagon 22 Proteínas simples são formadas somente por aminoácidos Classificação das proteínas quanto à composição Proteínas conjugadas possuem um grupo prostético ou seja além de aminoácidos contêm outro componente como um metal açúcar ou lipídio Exemplos Hemoglobina proteína ferro Glicoproteínas proteína carboidrato Lipoproteínas proteínas lipídios 23 Estruturas das proteínas As proteínas possuem quatro níveis estruturais que determinam sua forma e função Estrutura primária Estrutura secundária Estrutura terciária Estrutura quaternária 24 É a sequência linear de aminoácidos unidos por ligações peptídicas Define a identidade da proteína A alteração na sequência de aminoácidos leva à perda da função A ausência ou acréscimo de aminoácidos causa a modificação funcional Estrutura primária Estrutura primária da insulina 25 A cadeia de proteína começa a se dobrar devido às ligações pontes de hidrogênio Formamse dois tipos de estruturas secundárias hélice e folha Estrutura secundária hélice Características Estrutura helicoidal estabilizada por ligações de hidrogênio Cada volta da hélice contém cerca de 36 resíduos de aminoácidos As ligações de hidrogênio ocorrem entre o grupo CO de um resíduo e o grupo NH do quarto resíduo seguinte Os radicais cadeias laterais dos aminoácidos ficam projetados para fora da hélice 26 Folha Características Cadeias polipeptídicas alinhadas lado a lado formando uma estrutura plana estabilizada por ligações de hidrogênio entre os grupos CO e NH de diferentes segmentos da cadeia Tipos Paralela cadeias correm no mesmo sentido Antiparalela cadeias correm em direções opostas As cadeias laterais dos aminoácidos se projetam alternadamente para cima e para baixo do plano da folha 27 Estrutura terciária A estrutura terciária de uma proteína referese à sua forma tridimensional específica e é essencial para sua função biológica É responsável por determinar como a proteína interage com outras moléculas e realiza suas funções no organismo Interações que mantêm a estrutura terciária de uma proteína Pontes de hidrogênio Interações iônicas Interações hidrofóbicas Pontes dissulfeto 28 Interações em uma proteína Ponte de Hidrogênio Interações iônicas Interações hidrofóbicas Ponte de Dissulfeto Estrutura quaternária Referese à organização espacial de múltiplas cadeias polipeptídicas subunidades que se unem para formar uma proteína funcional Diferentemente das outras estruturas primária secundária e terciária a quaternária ocorre apenas em proteínas que são compostas por mais de uma cadeia polipeptídica É crucial para a função da proteína pois muitas proteínas só se tornam funcionalmente ativas quando suas subunidades se associam corretamente 30 Estrutura quaternária da hemoglobina 31 Resumindo Estrutura primária Estrutura secundária Estrutura terciária Estrutura quaternária Resíduos de aminoácidos αhélice Cadeia polipeptídic Subunidades montadas Desnaturação proteica É o processo em que uma proteína perde sua estrutura tridimensional secundária terciária ou quaternária sem que sua estrutura primária sequência de aminoácidos seja alterada Interações químicas que mantêm a proteína dobrada em sua forma funcional são rompidas 33 Agentes desnaturantes São substâncias que alteram a estrutura tridimensional de proteínas e ácidos nucleicos provocando a perda de sua função biológica A desnaturação ocorre quando se rompem as interações que mantêm a conformação nativa destas biomoléculas sem afetar sua sequência primária 34 Agentes físicos Exemplos de agentes desnaturantes Agentes químicos Temperatura elevada rompe as pontes de hidrogênio Radiação UV mutação no DNA Agitação mecânica rompimento das interações Ácidos e bases fortes alteram as cargas dos radicais dos aminoácidos afetando as interações iônicas Solventes orgânicos rompem interações hidrofóbicas Metais pesados ligamse a grupos funcionais desestabilizam a proteína 35 Peptídeos com atividade fisiológica São pequenas cadeias de aminoácidos que desempenham funções específicas no organismo Eles podem atuar como hormônios neurotransmissores antimicrobianos moduladores imunológicos 36 Peptídeo sintético adoçante artificial Sua doçura é 200 vezes maior que a da sacarose Usado pela indústria alimentícia principalmente nos refrigerantes diet Contraindicado a portadores de fenilcetonúria Aspartame 37 É um tripéptido formado por três aminoácidos glutamato cisteína e glicina É um dos antioxidantes mais importantes do organismo desempenhando papéis essenciais na desintoxicação defesa contra radicais livres e suporte ao sistema imunológico Glutationa 38 Contém nove resíduos de aminoácidos Controla a retenção de água pelos rins e a pressão arterial Vasopressina 39 Estimula a liberação do leite pelas glândulas mamárias Influencia o comportamento sexual maternal e social Estimula a contração uterina durante o parto Oxitocina 40 Proteína estrutural caracterizada por sua forma longa e filamentosa Funções Sustentação resistência e elasticidade a tecidos como pele tendões músculos e ossos Rica em aminoácidos hidrofóbicos resultanto em insolubilidade em água Contém alta proporção de hélice e folha Exemplos Colágeno Elastina Queratina Proteínas fibrosas 41 Estudo do colágeno O colágeno é a proteína mais abundante em vertebrados sendo componente essencial do tecido conjuntivo Distribuise pela matriz óssea pele tendões cartilagens córnea vasos sanguíneos dentes e outros tecidos Cada molécula de colágeno é constituída de três cadeias polipeptídicas uma tripla hélice enroladas uma em torno da outra e orientadas para a direita Cada cadeia possui cerca de 1000 resíduos de aminoácidos A estrutura primária das cadeias polipeptídicas do colágeno é constituída de glicina 33 do total de prolina 10 e 4hidroxiprolina 10 Constituído por sequência repetida de GlyXYn em que X e Y são frequentemente prolina e hidroxiprolina Estabilizado por pontes de hidrogênio entre Glicina e Prolina de cadeias diferentes 42 Importância da Vitamina C na síntese do colágeno 43 Manifestações do escorbuto Descoloração da pele Hemorragia gengival Fragilidade dos vasos sanguíneos 44 Estudo da elastina Proteína do tecido conjuntivo com propriedades elásticas Encontrada na pele pulmões vasos sanguíneos e ligamentos Composta por resíduos de aminoácidos pequenos e apolares Rica em prolina e valina conferindo caráter hidrofóbico à proteína Fibras formadas como uma rede tridimensional de polipeptídeos com ligações cruzadas conformação irregular A elasticidade se deve à ligação cruzada de quatro resíduos de lisina que formam um aminoácido incomum a desmosina que aparece exclusivamente na elastina A desmosina atua como um ponto de conexão entre cadeias de elastina permitindo que a elastina seja flexível e resistente ao estiramento 45 Estrutura da desmosina Estudo da queratina Proteína constituída quase exclusivamente de αhélices compostas de três cadeias polipeptídicas enroladas em forma de corda helicoidal resistente ao estiramento Ricas em resíduos de cisteína que formam pontes covalentes de dissulfeto que estabilizam as cadeias polipeptídicas adjacentes Apresentam também teores importantes de resíduos de aminoácidos hidrofóbicos alanina valina isoleucina fenilalanina e metionina As αqueratinas formam a proteína da pele cabelo unhas chifres penas e lã 47 Estrutura da queratina Característica Cabelo Liso Cabelo Ondulado Ligações de dissulfeto Menos e mais lineares Mais e com distribuição irregular Distribuição da queratina Uniforme Irregular Porosidade retenção Menor porosidade Maior porosidade Fragilidade Mais resistente à quebra Mais propenso a danos e frizz Diferenças entre o cabelo liso e o cabelo ondulado 49 Como alisarondular um cabelo Ácido tioglicólico H2O2 Proteínas globulares Cadeias polipeptídicas enoveladas em estruturas tridimensionais compactas com forma esférica ou elipsoide Massas moleculares variáveis Solubilidade em água é relativamente elevada aminoácidos hidrofóbicos orientados para o interior das estruturas e os hidrofílicos na área externa Aminoácidos polares neutros tanto na superfície externa da proteína como no interior da molécula Funções enzimas transportadores e moduladores fisiológicos e genéticos Exemplos mioglobina hemoglobina e os anticorpos 51 Estudo da mioglobina Proteína transportadora e armazenadora de oxigênio nos músculos esqueléticos e cardíacos dos vertebrados Liga o oxigênio liberado pela hemoglobina nos capilares e posteriormente difundido através das membranas celulares Formada por uma única cadeia polipeptídica de 153 resíduos de aminoácidos e um grupo prostético heme Não possui resíduos de cisteína O interior da molécula é compacto com resíduos aminoácidos nãopolares leucina valina metionina e fenilalanina Os únicos resíduos polares no interior são dois resíduos de histidina que atuam na ligação do ferro e oxigênio Composta por oito regiões αhélice conectadas por dobras formadas por aminoácidos desestabilizadores designados AH que constituem 75 da cadeia A ocorrência de prolina interrompe as αhélice Existem quatro resíduos de prolina na mioglobina 52 Heme Porfirina Estrutura da mioglobina 53 Estudo da hemoglobina Proteína tetramérica presente nas hemácias Transporte do oxigênio dos pulmões aos tecidos periféricos Também transporta CO2 e prótons dos tecidos periféricos aos pulmões para subsequente excreção Constituição 04 cadeias polipeptídicas duas α cada uma com 141 resíduos de aminoácidos e duas β cada uma com 146 resíduos de aminoácidos representada por α2β2 e estabilizadas por pontes de hidrogênio e interações eletrostáticas 54 Estrutura de hemoglobina poucas interações iônicas algumas pontes H extensas interações iônicas Tabela comparativa entre mioglobina e hemoglobina Característica Mioglobina Hemoglobina Tipo de proteína Globular Globular Estrutura 1 cadeia polipeptídica monomérica 4 cadeias 2 alfa 2 beta tetramérica Número de grupos heme 1 4 Ligação com O2 1 molécula de oxigênio Até 4 moléculas de oxigênio Localização Músculos esqueléticos e cardíacos Sangue dentro das hemácias Função principal Armazenar oxigênio Transportar oxigênio dos pulmões aos tecidos Afinidade com O2 Alta segura o O2 firmemente Moderada solta o O2 nos tecidos Curva de saturação Hiperbólica responde rápido ao O2 Sigmoide com cooperação entre subunidades Cor Vermelho escuro nos músculos Vermelho vivo no sangue oxigenado Comparando as estruturas da migolobina e hemoglobina 57 ENZIMAS Profª Kasue CARACTERÍSTICAS DAS ENZIMAS São proteínas que aceleram a velocidade das reações químicas em sistemas biológicos Não são consumidas ou alteradas durante a catálise São altamente específicas em relação aos seus substratos Não alteram o equilíbrio das reações Têm sua atividade regulada geneticamente ou por condições metabólicas 2 CLASSIFICAÇÃO DAS ENZIMAS Classe Tipo de reação catalisada 1 Oxidorredutases Reações de óxidoredução 2 Transferases Transferência de grupos funcionais 3 Hidrolases Reações de hidrólise 4 Liases Remoção de grupos 5 Isomerases Isomerização 6 Ligases Formação de ligação entre 02 moléculas COFATORES E COENZIMAS Algumas enzimas são proteínas simples Exemplos pepsina tripsina A maioria das enzimas necessitam de cofatores e coenzimas para exercerem atividade catalítica Veja a seguir 4 Característica Cofatores Coenzimas Natureza química Inorgânica Orgânica Exemplo Íons metálicos Fe² Zn² NAD FAD CoA Origem Minerais Vitaminas Ligação com a enzima Permanente ou semi permanente Temporária Função principal Estabilizaativa enzimas Transporta elétrons ou grupos QUADRO COMPARATIVO ENTRE COFATORES E COENZIMAS 5 ISOENZIMAS Isoenzimas são formas diferentes de uma mesma enzima que Catalisam a mesma reação química Diferem em sua estrutura molecular composição de aminoácidos ou subunidades E geralmente estão associadas a tecidos diferentes do corpo Cada isoenzima pode ser regulada de forma distinta dependendo do tecido estágio de desenvolvimento ou estado fisiológicopatológico Podem indicar lesões ou doenças específicas de órgãos 6 Enzima Isoenzimas Principais Tecidos Aplicação Clínica Lactato desidrogenase LDH LDH1 a LDH5 Coração fígado músculos rins Diagnóstico de infarto doenças hepáticas Creatina quinase CK CKMM CKMB CKBB Músculo esquelético coração cérebro Infarto do miocárdio distrofias musculares Fosfatase alcalina ALP Isoformas hepática óssea placentária Fígado ossos placenta Doenças ósseas e hepáticas 7 APLICAÇÕES CLÍNICAS DAS DOSAGENS DE ENZIMAS 8 Enzimas do plasma LCR urina e exsudatos Processo normal de destruição e reposição celular Processos patológicos Lesão tecidual Aumento da permeabilidade celular Aumento da concentração no plasma DoençaÓrgão Enzimas dosadas Utilidade Clínica Infarto do miocárdio CKMB LDH1 Diagnóstico e acompanhamento do IAM Fígado ALT AST FA GGT Avaliação de hepatites cirrose obstrução biliar Músculos CK total CKMM Aldolase Diagnóstico de lesões e doenças musculares Ossos Fosfatase alcalina FA Avaliação de doenças ósseas Pâncreas Amilase Lipase Diagnóstico de pancreatite 9 10 CINÉTICA ENZIMÁTICA É o estudo da velocidade ou taxa das reações químicas catalisadas por enzimas e dos fatores que influenciam essa velocidade O principal objetivo da cinética enzimática é entender como as enzimas funcionam quais são suas eficiências e como podem ser reguladas ou inibidas As enzimas são altamente específicas tanto na reação catalisada como na sua escolha de reagentes os quais são chamados de substratos Substrato e produto as enzimas ligamse a moléculas chamadas substratos e as transformam em produtos através de reações químicas CONCEITOS DA CINÉTICA ENZIMÁTICA 11 12 Centro ativo é a região que se liga aos substratos e ao grupamento prostético se houver algum e contém os radicais de aminoácidos que participam diretamente na geração e quebra de ligações Estes radicais são chamados de grupamentos catalíticos Estes grupamentos estão localizados no sítio ativo Ou seja o sítio ativo é uma subregião do centro ativo Centro ativo Substrato Produtos 13 CATÁLISE Catálise é o processo pelo qual a velocidade de uma reação química é aumentada pela presença de uma substância chamada catalisador O catalisador participa da reação mas não é consumido no processo ou seja ele permanece quimicamente inalterado ao final Para que uma reação ocorra as espécies reagentes devem possuir energia que lhes permita atingir um estado reativo chamado estado de transição Para levar todos os átomos ou moléculas de um mol de substância ao estado de transição necessitase de uma quantidade de energia em calorias definida como energia de ativação Ea Cinética Enzimática Curva de MichaelisMenten Velocidade v μmolmin S mM MichaelisMenten Vmax Vmax2 Km 15 SUBSTRATO ENZIMA 1 Ativação dos reagentes 2 Formação do complexo ativado ES 3 Transformação química Produtos 4 Liberação dos produtos 5 Regeneração do catalisador 16 CONSTANTE DE MICHAELISMENTEN É a concentração de substrato S em que a velocidade da reação catalisada pela enzima atinge metade da velocidade máxima Vmax A uma concentração constante de enzima a velocidade de reação aumenta com o aumento da concentração do substrato até que seja alcançada uma velocidade máxima Os centros catalíticos são preenchidos e então a velocidade de reação alcança o máximo Energia Estado de transição Reagentes Produtos Caminho da reação Ea sem catalisador Ea com catalisador 18 CARACTERÍSTICAS E IMPORTÂNCIA DO KM1 Km é característica de uma enzima e seu respectivo substrato Reflete a afinidade de uma enzima pelo seu substrato É numericamente igual à concentração do substrato no qual a velocidade da reação é igual à ½ Vmáx Não varia com a concentração da enzima Valores baixos de Km refletem uma alta afinidade da enzima pelo seu substrato Valores altos de Km refletem uma baixa afinidade da enzima pelo seu substrato 19 CARACTERÍSTICAS E IMPORTÂNCIA DO KM2 Eficiência enzimática Ajuda a entender como a enzima funciona em condições fisiológicas Enzimas com Km próximo à concentração normal de substrato no organismo são mais eficientes Diagnósticos e pesquisa O Km é utilizado para comparar diferentes enzimas ou para avaliar como modificações como mutações ou inibidores podem alterar a função enzimática Desenvolvimento de medicamentos Ajuda a avaliar o impacto de inibidores na atividade enzimática Por exemplo pode ser usado para projetar drogas que aumentem ou reduzam a afinidade entre a enzima e o substrato Comparação de Km Hexoquinase vs Glicoquinase Velocidade da Reação V Glicose mM Hexoquinase Km 005 mM Glicoquinase Km 10 mM 21 FATORES QUE AFETAM A ATIVIDADE ENZIMÁTICA 1 Temperatura Quanto maior a temperatura maior a velocidade da reação Mais moléculas adquirem energia suficiente para atingir o estado de transição A velocidade é acelerada pelo aumento da temperatura até atingir uma temperatura ótima na qual a enzima opera com a máxima eficiência Como as enzimas são proteínas os valores de temperatura ótima situamse entre 40 e 45 C e dependem do pH e da força iônica Acima dessa temperatura a atividade das enzimas declina por desnaturação proteica 22 2 pH Alterações moderadas de pH afetam o estado iônico da enzima e frequentemente também o do substrato O valor do pH no qual a atividade da enzima é máxima é chamado pH ótimo 23 3 Concentração da enzima Início da curva enzimas disponíveis para transformar substratos em produtos Meio da curva aceleração mais lenta porque o número de substratos começa a diminuir Final da curva Platô todos os substratos estão ocupados 24 4 Concentração do substrato Início quando há pouco substrato a adição de mais substrato faz a atividade aumentar rapidamente Maioria das enzimas está livre A atividade aumenta mas mais devagar pois está chegando ao limite da capacidade da enzima Platô Vmax A velocidade não aumenta mais todas as enzimas estão ocupadas com substratos 25 REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA A regulação da atividade enzimática é fundamental para manter o equilíbrio dos processos metabólicos nos organismos vivos As enzimas catalisam reações químicas essenciais e sua regulação garante que essas reações ocorram na intensidade local e momento adequados Mecanismos de regulação Inibição enzimática 1 Modificação alostérica 2 Modificação covalente 3 4Retroalimentação 1 INIBIÇÃO ENZIMÁTICA Regulação Natural Controlam o metabolismo no organismo Participam de mecanismos de feedback ex inibição por produto finai Pesquisa e Diagnóstico Usados para estudar enzimas e vias metabolicas Auxiliam em exames laboratoriais especificos Importância dos Inibidores da Atividade Enzimática Aplicações Medicinais Base de muitos medicamentos Aspirina inibe enzima inflamatória COX Inibidores da ECA tratam hipertensão Antivírais HIV Hepatite inibem enzimas virais Indústria Controlam reações químicas em alimentos tecidos remédios Ex inibição de escurecimento em frutas cortadas Toxinas e Venenos Alguns inibidores sao perigosos Claneto bloqueia enzimas da respiração celular Tipos de inibição Reversível Irreversível Competitiva Não competitiva 28 INIBIÇÃO REVERSÍVEL COMPETITIVA O inibidor assemelhase ao substrato O inibidor compete com o substrato pela ligação no sítio ativo mas sem resultar em formação de produto A ligação é temporária pode ser revertida pelo aumento da concentração do substrato Quanto mais substrato disponível menor o efeito do inibidor CARACTERÍSTICAS 29 INIBIÇÃO REVERSÍVEL COMPETITIVA 30 INIBIÇÃO REVERSÍVEL COMPETITIVA EXEMPLO 31 INIBIÇÃO REVERSÍVEL NÃO COMPETITIVA CARACTERÍSTICAS O inibidor se liga a uma região diferente do sítio ativo da enzima chamada de sítio alostérico O inibidor não compete com o substrato pela ligação ao sítio ativo mas ainda interfere na atividade catalítica da enzima O inibidor altera a forma da enzima consequentemente a forma do centro ativo diminuindo sua eficiência mesmo com presença de substrato 32 INIBIÇÃO REVERSÍVEL NÃO COMPETITIVA 33 INIBIÇÃO REVERSÍVEL NÃO COMPETITIVA EXEMPLOS O cianeto se liga ao centro metálico Fe³ da enzima citocromo c oxidase no processo de respiração celular Inibição da cadeia transportadora de elétronas nas mitocôndrias Efeito Bloqueio da produção de ATP paralisação da respiração celular Alopurinol Atua como inibidor não competitivo da xantina oxidase enzima envolvida na produção de ácido úrico Mesmo que a enzima se ligue ao substrato o alopurinol diminui sua atividade total Efeito Reduz a formação de ácido úrico sendo usado no tratamento de gota 34 INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL CARACTERÍSTICAS O inibidor forma ligações covalentes fortes com a enzima frequentemente no sítio ativo ou em regiões cruciais para sua função Essa ligação química modifica a estrutura da enzima de forma irreversível impedindo sua atividade catalítica A enzima inativada não pode ser regenerada ou reutilizada exigindo a produção de novas moléculas de enzima para restaurar a atividade catalítica Muitos inibidores irreversíveis são tóxicos porque inativam enzimas essenciais para processos vitais INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL ENZIMA SUBSTRATO ENZIMA INIBIDOR 36 INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL EXEMPLO 1 Medicamentos inibição da ciclooxigenase pela aspirina ela inativa irreversivelmente a enzima ciclooxigenase COX reduzindo a produção de prostaglandinas substâncias envolvidas na inflamação 37 INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL EXEMPLO 2 38 2 MODIFICAÇÃO ALOSTÉRICA A modificação alostérica ocorre quando uma molécula chamada de efetor alostérico se liga a uma enzima em um sítio alostérico diferente do sítio ativo provocando uma mudança na sua conformação tridimensional Essa mudança estrutural pode ativar ou inibir a atividade enzimática tornando a modificação alostérica um dos principais mecanismos de regulação das enzimas 39 Principais pontos sobre modificação alostérica Sítio alostérico região específica da proteína onde a molécula reguladora se liga Efetores alostéricos moléculas que se ligam ao sítio alostérico Podem ser Positivos ativadores aumentam a afinidade pelo substrato ou a atividade da enzima Negativos inibidores diminuem a afinidade pelo substrato ou a atividade da enzima Mudança conformacional a ligação do efetor altera a estrutura tridimensional da proteína afetando o funcionamento do sítio ativo Active site Enzyme Allosteric site a Allosteric inhibition Allosteric inhibitor Distorted active site Substrate Distorted active site Allosteric site b Allosteric activation Substrate Active site Allosteric activator 41 3 MODIFICAÇÃO COVALENTE A modificação covalente é um tipo de regulação enzimática ou proteica que ocorre através da adição ou remoção de grupos químicos na moléculaalvo Essas modificações alteram a estrutura tridimensional ou a atividade funcional da proteína e são geralmente reversíveis 42 Quinases adicionam grupos fosfato geralmente do ATP Fosfatases removem esses grupos fosfato Acontece geralmente nos resíduos de aminoácidos serina treonina ou tirosina Efeito pode ativar ou inibir a enzima dependendo da proteína 3 MODIFICAÇÃO COVALENTE EXEMPLO 43 4 RETROALIMENTAÇÃO Mecanismo essencial para manter o equilíbrio metabólico nas células O produto final de uma via metabólica regula a atividade de uma ou mais enzimas nessa mesma via geralmente para ajustar a produção de substâncias de acordo com a necessidade do organismo Tipos Retroalimentação negativa inibição por feedback O produto final inibe a atividade de uma enzima em uma etapa anterior da via metabólica geralmente a primeira ou uma etapa chave Retroalimentação positiva o produto final aumenta a atividade de uma enzima acelerando a via metabólica 4 RETROALIMENTAÇÃO Inhibition of the pathway Substrate Enzyme 1 Intermediate substrate A Enzyme 2 Intermediate substrate B Enzyme 3 End product