Na aula de hoje continuaremos a estudar as funções bioquímicas das proteínas. Boa aula!

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1 Aula: 20 Temática: Funções bioquímicas das proteínas parte II Na aula de hoje continuaremos a estudar as funções bioquímicas das proteínas. Boa aula! 1) Mediadores e reguladores metabólicos (continuação): - Estrutura das Enzimas: Certas enzimas são compostas exclusivamente de proteínas, como é o caso das enzimas digestivas, pepsina e tripsina. Outras enzimas contêm, além da parte protéica, uma não-protéica, sendo, portanto formada de proteínas conjugadas. Se a parte não-protéica é metade orgânica facilmente separável da enzima, ela é denominada coenzima. No caso de ser firmemente ligada à proteína, ela será denominada de grupo prostético. Muitas das coenzimas são relacionadas às vitaminas, compostos muito ativos que precisam ser incluídos na dieta. A ação destas vitaminas é essencialmente catalítica, como é o caso das enzimas. A atividade ENZIMATICA pode ser estudada em sistemas livres de células e sob condições controladas. Adicionando-se a enzima (E) a um substrato (S), aumenta-se a velocidade do aparecimento de um produto (P) (figura 1). Isto significa que, em cada intervalo de tempo, se formarão quantidades proporcionalmente maiores de (P) quando a enzima está presente. Aumentando-se a quantidade de enzima, obtemos uma velocidade inicial maior desde que (S) esteja presente em quantidade suficiente e que a quantidade de (P) não afete desfavoravelmente a reação. No caso das reações metabólicas, a velocidade da reação não-catalisada é praticamente nula. Duas exceções a esta regra são a decomposição de H 2 O 2 em e água e a de H 2 CO 3 em CO 2 e água.

2 Fig. 1 - Efeito da adição de enzima sobre a velocidade de formação de produtos a partir de um substrato. - Fatores que Influenciam a Atividade Enzimática: Existem vários fatores físicos e químicos, além da quantidade de enzima presente, que afetam a velocidade das reações enzimáticas (fig.2), como ph, temperatura, concentração de substrato, concentração de qualquer ativador presente, concentração de qualquer inibidor presente. O efeito da concentração de íons hidrogênio sobre a velocidade das reações enzimáticas é bastante complicado, por afetar o ph; obtêm-se tipos diferentes de comportamento com as diferentes enzimas e certamente no caso de substratos diferentes para uma mesma enzima. Na maioria dos casos observase um máximo de atividade em função do ph. Valores extremos de ph causam destruição irreversível de muitas enzimas. O efeito da temperatura sobre muitas enzimas é bem conhecido. Como no caso do ph, as enzimas que atuam sobre os diferentes substratos variam muito quanto a seu ótimo de temperatura. Para a maioria das enzimas de mamíferos este ótimo está em torno de 37 o C. Acima desta temperatura observa-se que elas perdem atividade rapidamente e são destruídas. As bactérias e algas que vivem em fontes térmicas possuem enzimas ativas em temperaturas bem

3 maiores que 40 o C. No outro extremo temos as enzimas das bactérias árticas, com ótimos de temperatura em torno de O o C. Se a concentração do reagente ou substrato é aumentada, conservando-se constantes as demais condições, observa-se que a atividade enzimática alcança um máximo, além do qual não se obtém efeito adicional mesmo que se aumente a concentração do substrato. Assume-se que a velocidade de formação do complexo enzima-substrato é limitada pela quantidade de enzimas presentes. Se a quantidade do substrato é baixa (menor que a quantidade de enzimas), todas as enzimas estarão complexadas (ES), sendo a velocidade da reação (formação de produtos) proporcional a concentração de substrato. Quando a concentração de substrato é muito alta, a enzima torna-se saturada com o substrato e praticamente toda a enzima se encontra na forma de complexo enzima-substrato. Portanto, um aumento na concentração de substrato não pode causar maior aumento na concentração de ES. Certas substâncias são capazes de ativar as reações enzimáticas. Tal ativação pode ser o resultado da ação de um íon inorgânico, como potássio ou sódio, sobre a velocidade da reação. Outro exemplo disso é o caso de certos reagentes capazes de converter a enzima em formas mais ativa graças a uma transformação química sutil. Muitas coenzimas e grupos prostéticos são naturalmente agentes ativadores. Já os inibidores têm efeito oposto. Muitos venenos animais exercem sua ação inibindo enzimas. A ação de muitas drogas também pode ser explicada pela inibição de certas enzimas. Assim, por exemplo, os antibióticos inibem uma série de enzimas essenciais ao crescimento bacteriano: a penicilina inibe a formação da parede bacteriana das bactérias que lhe são sensíveis. - Especificidade Enzimática: muitas enzimas apresentam grande especificidade para seus substratos, que é uma característica distintiva dos catalisadores

4 inorgânicos, muito menos seletivos quanto ao substrato. O grau de especificidade varia muito entre as enzimas, por exemplo, a urease, só ataca a uréia, já as enzimas esterases, atacam ésteres resultantes dos mais variados ácidos graxos. Podemos agrupar arbitrariamente os vários casos de especificidade enzimática da seguinte maneira: 1. Especificidade absoluta: quando a enzima atua somente sobre um determinado substrato; 2. Especificidade de grupo: quando a enzima atua sobre moléculas que possuem determinado grupo funcional; 3. Especificidade de reação ou de ligação: quando catalisam determinado tipo de reação ou atacam determinado tipo de ligação química sem levar em consideração os tipos de grupos químicos; 4. Especificidade estereoquímica: a maioria das enzimas exibe especificidade estereoquímica em alto grau. Somente um dos isômeros ópticos é atacado pela enzima. A inibição enzimática pode ser competitiva, ou não-competitiva. A inibição competitiva ocorre quando o centro ativo da enzima não apresenta uma alta especificidade e se acopla a outra substância e não ao substrato (um inibidor). Esse tipo de competição pode ser revertido com o aumento da quantidade de substrato. Na inibição não-competitiva, o inibidor não se liga ao sítio ativo, mas em um local distinto, provocando mudança na conformação da proteína enzimática, exercendo efeito sobre o sítio ativo, de forma que este não possa mais receber o substrato. Neste caso a inibição depende da quantidade do inibidor e não da concentração do substrato. Outro tipo de inibição enzimática ocorre quando as substâncias capazes de fazer ligações covalentes com pontos situados no sítio ativo ou próximo a este, impedem a formação do complexo enzima-substrato.

5 A inibição de enzimas é o princípio de muitos medicamentos que irão atuar sobre microrganismos patogênicos e também de alguns venenos. Na próxima aula continuaremos a ver as funções das proteínas. Um forte abraço e até lá!