Bioquímica: Enzimas, Metabolismo e Biologia Molecular

Sem luz, os estômatos permanecem fechados. Consequentemente, não há entrada de CO2 na planta, o que forneceria o carbono para a formação da glicose. Portanto, não haveria produção de carboidratos na planta.

O amido possui uma estrutura cíclica em cadeia, enquanto a glicose apresenta uma forma cíclica em barco.

O amido tem uma disposição espacial devido às suas múltiplas ligações glicosídicas, e a celulose possui uma disposição linear e firme devido às ligações beta 1-4. O amido é de armazenamento, e a celulose é estrutural. As diferenças entre eles se devem às suas ligações; as ligações da celulose são mais próximas.

Inibidores reversíveis competitivos: O substrato (S) e o inibidor (I) ligam-se ao mesmo sítio. Não competitivos: O inibidor (I) liga-se a outro sítio, independentemente da ligação do substrato (S). Isso diminui a concentração de enzima ativa.

A fita contínua de DNA é formada por fragmentos de Okazaki. Em relação à fita descontínua, a DNA polimerase I encontra um impedimento para a ligação de novos desoxirribonucleotídeos na direção 5'->3', já que esta fita cresce em sentido anti-horário, ou seja, haverá somente C5 à disposição. Okazaki descobriu que alguns fragmentos de RNA iniciador podem 'corrigir' este processo, já que podem oferecer posições de C3 para a realização de uma 'emenda'. Após a replicação final, estes fragmentos são cortados pela DNA polimerase I.

Características e Importância das Enzimas

Características: Alto poder catalítico, alta especificidade, funcionam em solução aquosa, atividade em temperatura e pH fisiológicos.

Importância:

• Aceleram reações;
• Coordenam cadeias de reações;
• Respondem a estímulos locais e à distância;
• Estudo de patologias genéticas;
• Acompanhamento de doenças e tratamentos;
• Diagnóstico de doenças;
• Processamento de alimentos.

Classificação das Enzimas

1. Oxidorredutases: Catalisam reações de transferência de elétrons (reações de oxi-redução).
2. Transferases: Catalisam reações de transferência de grupamentos funcionais (grupos amina, fosfato, acil, carboxil, etc.).
3. Hidrolases: Catalisam reações de hidrólise de ligações covalentes.
4. Liases: Catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas de água, amônia e gás carbônico.
5. Isomerases: Catalisam reações de interconversão entre isômeros ópticos ou geométricos.
6. Ligases: Catalisam reações de formação de novas moléculas a partir da ligação entre duas já existentes, utilizando energia (ATP).

Reações Catalisadas por Enzimas

• Não há interferência no equilíbrio.
• O equilíbrio é atingido mais rapidamente.
• Redução da energia de ativação.
• Formação de intermediários.
• Existência de um passo limitante.

Poder Catalítico e Especificidade

• Interações entre grupo funcional e substrato.
• A energia para baixar a energia de ativação deriva de interações fracas.
• Formação do complexo enzima-substrato.
• Energia de ligação.

Modelo Chave/Fechadura: Prevê um encaixe perfeito do substrato no sítio de ligação, que seria rígido como uma fechadura.

Modelo do Ajuste Induzido: Prevê um sítio de ligação não totalmente pré-formado, mas sim moldável à molécula do substrato. A enzima se ajustaria à molécula do substrato na sua presença.

Mecanismos de Aceleração de Reações por Enzimas

1. Catálise Ácido-Base: Ocorre com a participação de aminoácidos com cadeias laterais ionizáveis, capazes de doar ou liberar prótons durante a catálise.
2. Torção de Substrato: Depende da torção do substrato induzida pela ligação do mesmo com o sítio de ligação da enzima, alcançando o estado de transição e estimulando sua conversão em produto.
3. Catálise Covalente: Resulta do ataque nucleofílico ou eletrofílico de um radical do sítio catalítico sobre o substrato, ligando-o covalentemente à enzima e induzindo a sua transformação em produto. Frequentemente, envolve a participação de coenzimas.
4. Efeito de Diminuição da Entropia: As enzimas auxiliam no posicionamento e na definição da estequiometria correta da reação, facilitando os mecanismos.

Tipos de RNA e suas Funções

• RNA Mensageiro (RNAm): Enviado aos ribossomos (local da síntese de proteínas) para codificar a sequência de aminoácidos de um ou mais polipeptídeos.
• RNA de Transferência (RNAt): Transporta um anticódon específico de cada aminoácido ao códon (sequência trinucleotídica específica de cada RNAm que codifica um aminoácido específico).
• RNA Ribossômico (RNAr): Principais componentes estruturais dos ribossomos.

Etapas da Transcrição em Eucariotos

1. Etapa 1: Ligação da enzima a um sítio do DNA (centro promotor).
2. Etapa 2: Após o posicionamento da enzima por ligações fosfodiéster, a subunidade sigma se dissocia da holoenzima.
3. Etapa 3: O RNA começa a ser alongado passo a passo pelo restante do núcleo da enzima.
4. Etapa 4: Transcrição por uma sequência de término específica no molde do DNA. A RNAase será, no final, liberada pela proteína Ro.

Tradução: Etapas da Síntese Proteica

1. Etapa 1: Ativação de aminoácidos no citosol. Cada um dos aminoácidos essenciais será ligado a um RNAt específico com energia de ATP.
2. Etapa 2: Iniciação da cadeia polipeptídica. O RNAm codifica a sequência (código) para o polipeptídeo. Este se liga a uma subunidade ribossômica, sendo seguido pelo aminoácido iniciador (ligado ao RNAt), formando o complexo de iniciação: RNAm (código) + RNAr + RNAt-aminoácido.
3. Etapa 3: Uma associação entre um anticódon (RNAt) com uma trinca de nucleotídeos (códon) do RNAm é formada, iniciando-se assim a cadeia polipeptídica. Esta associação requer GTP + 3 proteínas citoplasmáticas (fatores de iniciação).
4. Etapa 4: Término e liberação do peptídeo através de um códon de término no RNAm, seguido de sua liberação do ribossomo.
5. Etapa 5: Enrolamento e processamento. Após sua síntese, o peptídeo assume sua forma nativa, ou biologicamente ativa, através das forças de estabilização típicas de diferentes proteínas.

Experimento com Invertase de Levedura

Reação a ser estudada

sacarose + água → glicose + frutose

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

Determinação de Km e Vm da Invertase de Levedura

A determinação dos parâmetros da constante de Michaelis (Km) e da velocidade máxima (Vm) é feita medindo a atividade da enzima em várias concentrações do substrato. Este experimento, também denominado efeito da concentração do substrato na velocidade da reação, pode ser realizado seguindo o procedimento abaixo:

1. Em 6 tubos de ensaio, pipetar os volumes das soluções conforme indicado na tabela (não fornecida no HTML original, mas essencial para o experimento). Ao adicionar a solução de enzima, marcar o tempo.
2. Incubar os tubos a 37ºC durante 15 minutos. Após esse tempo, adicionar em cada tubo 1 mL do reativo de Somogy, o qual interromperá a reação enzimática.
3. Ferver os tubos durante 10 minutos, resfriá-los em água fria e adicionar 1 mL do reativo de Nelson. Agitar e completar o volume a 10 mL com água destilada.
4. Ler a absorbância a 530 nm no fotocolorímetro e converter as leituras em quantidades de açúcar redutor formado durante os 15 minutos da reação, consultando a curva de calibração previamente estabelecida.