BioquímicaENZIMAS

ÁC. NUCLEICOS

As enzimas são substâncias orgânicas, geralmente proteínas, que

catalisam reações biológicas pouco espontâneas e muito lentas. O poder catalítico de uma enzima relaciona a velocidade das

reações com a energia despendida para que elas aconteçam.

Assim, na presença de uma enzima catalisadora, a velocidade da

reação é mais rápida e a energia utilizada é menor. Por esse

motivo as enzimas praticamente regem todo o funcionamento

celular interno, favorecendo o metabolismo anabólico (construção) e catabólico (degradação), bem como externo,

através de sinalizadores catalíticos estimulantes ou inibitórios

atuantes em outras células (hormônios, por exemplo).

Existem no organismo diferentes tipos enzimáticos, reguladores das

diversas vias metabólicas, estendendo-se por todo o corpo

humano, no entanto em pequenas quantidades.

A grande especificidade de uma enzima é determinada pelo

tamanho e forma tridimensional, formando regiões de afinidade

com os reagentes (substratos). A essa complementaridade,

denominamos combinação chave-fechadura.

Alguns fatores influenciam na atividade catalítica das enzimas, tais

como: concentração enzimática, concentração do substrato,

Potencial Hidrogeniônico (pH) e temperatura.

Levando-se em conta a concentração das moléculas de enzimas,

quanto maior o seu teor, maior será a velocidade da reação,

seguindo proporcionalmente a quantidade suficiente de substratos para reagir com as enzimas. Conforme a demanda no consumo de

reagentes vai ocorrendo, a velocidade da reação decai

gradativamente.

Quando aumentamos a concentração do substrato, a velocidade

tende a um limite determinante de acordo com a quantidade de

enzimas no sistema. A partir desse ponto nenhuma influência terá o substrato sobre a velocidade, pois todas as enzimas já se

encontraram ocupadas.

Temperatura

pH

Concentração

Cada enzima também possui um pH ótimo para desempenhar suas funções, seja no estômago, no caso das pepsinas em pH ácido (por volta de 2-muito baixo), ou em qualquer outro órgão ou tecido, na boca ou na corrente sanguínea, cada uma em seu local de atuação requerem de condições favoráveis para potencializar sua atuação.

Para otimização das reações biológicas, mediadas por catalisadores, é necessário uma temperatura adequada que varia de acordo com o tipo de enzima. Baixas temperaturas podem causar inativação e altas temperaturas podem causar desnaturação enzimática. Portanto, as enzimas são muito sensíveis, daí entendemos a preocupação materna quando uma criança encontra-se febril.

Inibição enzimática

Na inibição enzimática, a substância inibidora forma ligações químicas com as enzimas, de modo a interferir na sua atividade catalítica. De acordo coma estabilidade da ligação entre o inibidor e a enzima, a inibição enzimática pode ser de dois tipos: reversível e irreversível.

Na inibição reversível, as moléculas do inibidor e as moléculas da enzima se unem por ligações não covalentes, que, por serem mais instáveis, podem ser rompidas, fazendo com que a enzima retome a sua atividade posteriormente. A inibição reversível é subdividida em 2 classes:

Inibição competitiva – os inibidores competitivos sãosubstâncias que concorrem diretamente com o substratoespecífico da enzima. As moléculas desses inibidores têmuma estrutura muito parecida com a do substrato da enzima e,por isso, se unem reversivelmente às enzimas, formando umcomplexo enzima-inibidor muito semelhante ao complexoenzima-substrato, que inativa a catálise da enzima. Por nãohaver a formação do complexo-substrato, a atividadecatalítica da enzima é inibida enquanto existir o complexoenzima-inibidor.

Inibição não competitiva – a substância inibidora pode ligar-setanto à enzima quanto ao complexo enzima-substrato, mas numsítio de ligação diferente. Nesse caso, a ligação do inibidor coma enzima não atrapalha a ligação do substrato, mas gera umaalteração que impede a formação do produto da reação.

Já na inibição irreversível, a atividade enzimática é

inativada definitivamente. Nesse tipo de inibição, a

substância inibidora se une à enzima por ligações

covalentes (mais estáveis), o que altera o grupo

funcional da enzima necessário para sua atividade

catalítica, tornando-a inativa de forma permanente. Um

bom exemplo de inibidor irreversível é o íon cianeto

(CN-), que se une à enzima citocromo oxidase, enzima

muito importante no processo de respiração celular,

levando à sua inativação definitiva. Com essa enzima

inativada, a célula deixa de realizar a respiração e

morre.

Existem muitos tratamentos terapêuticos que se baseiamna inibição enzimática. Vários antibióticos combateminfecções por bactérias através da inibição irreversívelde enzimas desses microrganismos. A penicilina, porexemplo, inibe a atividade da enzima transpeptidase,indispensável à formação da paredecelular bacteriana. Com a inativação dessa enzima,a bactéria não tem como fabricar a parede celular, oque impede a sua reprodução. As células animais, porsua vez, não utilizam essa enzima em seu metabolismo,por isso, a penicilina não causa mal ao organismohumano (exceto em situações de alergia).

UERJ 1º EXAME DE QUALIFICAÇÃO 2013 QUESTÃO 39

Existem dois tipos principais de inibidores da atividade de uma enzima: os

competitivos e os nao competitivos. Os primeiros sao aqueles que

concorrem com o substrato pelo centro ativo da enzima.

Considere um experimento em que se mediu a velocidade de reacao de

uma enzima em funcao da concentracao de seu substrato em tres

condicoes:

• ausência de inibidores;

• presenca de concentracoes constantes de um inibidor competitivo;

• presenca de concentracoes constantes de um inibidor nao competitivo.

Os resultados estao representados no grafico abaixo:

A curva I corresponde aos resultados obtidos na

ausência de inibidores.

As curvas que representam a resposta obtida na

presenca de um inibidor competitivo e na

presenca de um nao competitivo estao

indicadas, respectivamente, pelos seguintes

numeros:

a) II e IV

b) II e III

c) III e II

d) IV e III

RESPOSTA CORRETA:

B) II e III

resolução

Inibidores competitivos pelo mesmo centro ativo, separecem com a molécula original do substrato ecompetem por ele, impedindo que os substratoscorretos se encaixem, diminuindo com isso aprodutividade da enzima.

Em altas concentrações de substrato, esse conseguese ligar adequadamente. Dessa maneira, a curva develocidade de reação em função da concentraçãode substrato jamais alcançará a mesma velocidademáxima verificada na ausência de inibidor e napresença de inibidor competitivo.

UNIRIO

Sabe-se que a bactéria 'E.coli' cresce mais rapidamentena presença da glicose (um monossacarídeo) do quena presença de lactose (um dissacarídeo). Isso se devea dois fatos: primeiro, a lactose não é tão facilmenteincorporada pelas bactérias; segundo, porque a lactosenecessita ser hidrolisada pela enzima B-galactosidase,em glicose e galactose. O gráfico a seguir resultou deexperimento em que 'E.coli' foi inoculada num meiocontendo uma mistura de glicose e lactose. As curvasno gráfico adiante representam a concentração daenzima B-galactosidase, a concentração de glicose e onúmero de bactérias no meio de cultura em função dotempo.

Identifique as curvas da figura, correlacione os parâmetros

concentração de B-galactosidase, concentração de glicose e

número de bactérias e explique o comportamento da curva da

enzima B-galactosidase.

Os círculos pretos representam o número de

bactérias; os círculos brancos representam a

concentração de glicose; os triângulos pretos

a concentração da enzima B-galactosidase.

Enquanto existe glicose no meio a B-

galactosidase está reprimida. Quando a

glicose se esgota a expressão dessa enzima é

induzida.

UFRJ 2008

Logo após a colheita, os grãos de milho apresentam sabor

adocicado, devido à presença de grandes quantidades de

açúcar em seu interior. O milho estocado e vendido nos mercados

não tem mais esse sabor, pois cerca de metade do açúcar já foi

convertida em amido por meio de reações enzimáticas. No

entanto, se o milho for, logo após a colheita , mergulhado em água

fervente, resfriado e mantido num congelador, o sabor adocicadoé preservado.

Por que esse procedimento preserva o sabor adocicado dos grãosde milho?

Porque as enzimas responsáveis pelo processo de conversão de

glicose em amido são desnaturadas pela fervura e o congelamento impede sua renaturação (fato pouco observado).

Vunesp

A figura ilustra um modelo do sistema "chave-fechadura", onde observamos enzima,

substrato e produto do sistema digestivo humano.

a) Se o substrato fosse uma proteína que estivesse sendo degradada no estômago, qual

seria a enzima específica e o produto obtido neste órgão?

b) Se a digestão de um determinado alimento ocorresse no intestino delgado e os

produtos obtidos fossem glicerol e ácidos graxos, quais seriam, respectivamente, o

substrato e a enzima?

a) A enzima que age em proteínas no estômago é uma proteinase

denominada pepsina. Os produtos são denominados polipeptideos.

b) Os lipídeos são digeridos no duodeno, sob ação das enzimas

denominadas lípases. Os produtos da digestão são ácidos graxos e

glicerol.

A um pedaço de carne triturada acrescentou-se água, e essa mistura foi igualmentedistribuída por seis tubos de ensaio (I a VI). A cada tubo de ensaio, mantido em certo pH, foiadicionada uma enzima digestória, conforme a lista abaixo.

I. pepsina; pH = 2

II. pepsina; pH = 9

III. ptialina; pH = 2

IV. ptialina; pH = 9

V. tripsina; pH = 2

VI. tripsina; pH = 9

Todos os tubos de ensaio permaneceram durante duas horas em uma estufa a 38oC.

Assinale a alternativa da tabela que indica corretamente a ocorrência (+) ou não (-) de

digestão nos tubos I a VI.

I II III IV V VI

a) + - + - + -

b) + - - + - -

c) + - - - - +

d) - + + - - +

e) - + - + + -

Letra C

Ácidos Nucleicos

Replicação

Transcrição

Tradução

Nos anos 50 e 60, quando se iniciavam as pesquisas sobre como o DNA codificava os

aminoácidos de uma proteína, um grupo de pesquisadores desenvolveu o seguinte

experimento:- Sintetizaram uma cadeia de DNA com três nucleotídeos repetidos muitas

vezes em uma sequência conhecida:

...AGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGC...

- Essa cadeia de DNA foi usada em um sistema livre de células, porém no qual haviam

todos os componentes necessários à síntese proteica, incluindo os diferentes

aminoácidos.- Nesse sistema, essa cadeia de DNA sempre produzia uma proteína com

um único tipo de aminoácido. Diferentes repetições do experimento demonstraram que

até três proteínas diferentes poderiam ser produzidas, cada uma delas com um único tipo

de aminoácido: serina ou alanina ou glutamina.

a) Por que as proteínas obtidas possuíam apenas um tipo de aminoácido?

b) Por que foram obtidos 3 tipos de proteínas?

a) As proteínas obtidas possuíam apenas um tipo de

aminoácido porque o DNA utilizado apresentava um único tipo de códon (AGC).

b) O tipo de aminoácido utilizado na produção da proteína

poderá variar dependendo do local onde os ribossomos iniciam a

tradução do código genético. O aminoácido utilizado é a serina

quando a leitura começa no A, do códon AGC. O aminoácido é a

alanina quando a leitura começa no G, do códon GCA. O aminoácido utilizado é a glutamina, quando a leitura começa no

C, do códon CAG.

Na espécie humana há dois tipos de hemoglobinas, conhecidas como hemoglobinasA e S, que diferem apenas em um aminoácido:

Hemoglobina A:...valina-histidina-leucina-treonina-prolina-ácido glutâmico...

Hemoglobina S:...valina-histidina-leucina-treonina-prolina-x...

Essa pequena diferença é suficiente para determinar que uma pessoa portadora dehemoglobina S sofra de anemia falciforme. Os códons de RNA-m que codificam essesaminoácidos são:

valina - GUU, GUG, GUC, GUA

histidina - CAU, CAC

leucina - UUG, UUA

treonina - ACU, ACC, ACG, ACA

prolina - CCU, CCC, CCG, CCA

ácido glutâmico - GAG, GAA

A mutação pode ocorrer no DNA como mostra o esquema a seguir:

a) Qual é o aminoácido que aparece, na hemoglobina S, no lugar doácido glutâmico? Justifique sua resposta.

b) Todas as células, a partir da célula que sofre a mutação, serãoanômalas? Justifique sua resposta.

a) Valina, porque houve uma substituição (T x A) no codon do DNA

correspondente a esse aminoácido.

b) Não, porque após a replicação do DNA é semiconservativa.

Os gráficos a seguir representam o efeito inibitório de dois

antibióticos (I e II) sobre a síntese proteica em culturas de'Staphylococcus aureus'. As setas nos gráficos indicam o momento

em que foram administrados os antibióticos nas culturas.

Com base nos gráficos, explique a atuação dos antibióticos I e II

sobre a síntese proteica.

O antibiótico I atua sobre a tradução, pois, ao ser administrado,

reduz imediatamente a síntese protéica. O antibiótico II pode atuarinibindo a transcrição e/ou a replicação gênica, pois no momento

da administração até o início da redução da síntese protéica,

decorrem20 minutos; isso significa que havia ácido ribonucléico

mensageiro sendo traduzido e produzindo proteína.

O código genético está todo decifrado, isto é, sabe-se quais trincas de bases no DNA

correspondem a quais aminoácidos nas proteínas que se formarão

De acordo com a tabela:

a) Se um RNAm tem a sequência de trincas

UUAUUUCUUGUUUCUGGC, qual será a

sequência dos aminoácidos no polipetídeo

correspondente?

a) Quais são os anticódons dos RNAt da leucina?

A) Leu – Fen – Leu – Val – Ser – Gli

B) AAU - GAA

As duas sequências referem-se a moléculas de RNA

mensageiros obtidas a partir de células pertencentes a

dois organismos diferentes:

Organismo 1: CCU GCU GGC ACA

Organismo 2: CCA GCG GGU ACU

Durante a síntese de proteínas, a tradução ocorre da

esquerda para a direita.

a) Utilizando as informações da tabela, represente a

cadeia de aminoácidos obtida da tradução das moléculas de RNA mensageiros dos organismos 1 e

2.

b) Cite três características do DNA e três diferenças

do RNA em relação ao DNA.

a) Organismo 1 = Pro - Ala - Gly - Thr

Organismo 2 = Pro - Ala - Gly - Thr.

b) Dupla-fita, fita simples, Ribose – desoxirribose – Uracila – Timina,

localização e função.