Enzimas: Conceitos e Regulação

Cinética Enzimática: Conceito de Km

A Km é uma constante "dinâmica", pois depende de aspectos específicos do mecanismo da reação enzimática, tais como o número de etapas de reação para a catálise e também das velocidades destas etapas. O valor da Km é a concentração de substratos que permite a catálise com metade da velocidade máxima. É a metade da Vmax de [S] na geração de produto. É quando a concentração de ligação da enzima com o substrato está na metade da Vmax.

Regulação Alostérica

Cofator da enzima que não é o substrato em si, que regula favorecendo a formação do produto ou inibindo quem vai modular a regulação alostérica. É a forma mais rápida de regulação específica de apenas determinadas enzimas, as chamadas enzimas regulatórias.

As enzimas têm regulação alostérica: moléculas regulam a atividade da enzima, podendo diminuir ou aumentar a atividade enzimática.

Inibidores Competitivos

Causam um aumento aparente da Km sem alteração da Vmax. Uma enzima pode ser inibida competitivamente por substâncias cuja estrutura química seja semelhante àquela do substrato. Esses compostos ligam-se ao sítio ativo e competem com o substrato por esse sítio ativo: eles causam um aumento aparente da Km, mas nenhuma mudança na Vmax.

As enzimas estão envolvidas com a velocidade de uma reação, elas aceleram essa velocidade, mede-se pelo produto do resultado da reação ou substrato. Cada enzima tem a sua afinidade pelo substrato, ou seja, as enzimas não catalisam as reações com a mesma Vmáx.

Inibidores Não Competitivos

São aqueles que não se assemelham ao substrato e, portanto, ocupam um sítio diferente do sítio ativo. A ligação do inibidor permite que o substrato se ligue ao sítio ativo da enzima. Nunca será atingida a Vmax. Como o inibidor não afeta o sítio ativo como um todo, a afinidade da enzima pelo substrato é mantida e Km não se altera.

Catabolismo

É uma fase de degradação, em que as moléculas orgânicas dos nutrientes vão ser quebradas ao longo de várias reações e convertidas em moléculas menores. É a quebra de reações, ocorre oxidação de moléculas energéticas. Exemplo: Via glicolítica.

Anabolismo

Construção de macromoléculas, biossíntese de moléculas complexas a partir de moléculas precursoras mais simples. O anabolismo demanda para sua ocorrência a oferta de energia e substratos necessários às suas reações, sendo responsável pelo crescimento, regeneração e manutenção dos diversos tecidos e órgãos presentes nos organismos. Exemplo: formação de proteínas a partir de aminoácidos.

Enzimas

Enzimas são proteínas com capacidade de acelerar as reações, mesmo aquelas termodinamicamente não favoráveis. Como não há modificação da molécula enzimática ao final de uma reação, ela pode reagir de novo com o substrato após a formação e liberação do produto. As reações enzimáticas são dependentes do pH, temperatura, do tempo de reação, da quantidade de proteínas (enzima) e da quantidade de substâncias cujas moléculas se ligam à enzima.

Influência da Concentração de Substrato

A concentração de substrato afeta a velocidade de reação: à medida que a concentração de substrato aumenta, Vi se eleva até alcançar um valor máximo Vmáx. Quando aumentos adicionais na concentração de substrato já não mais elevam a Vi, diz-se que a enzima está "saturada" pelo substrato.

Pode-se saturar de enzima uma reação? À medida que a [S] aumenta, a velocidade também aumenta até atingir a Vmax, a partir daí a velocidade não aumenta mesmo que a [S] continue aumentando. Sob condições de alta [S], a enzima está em saturação, ou seja, seus sítios ativos estão todos ocupados por moléculas de substrato ou produto.

Inibidor Competitivo e Vmax

Por que o inibidor competitivo (o Km aumenta, diminuindo a afinidade da enzima pelo substrato) não muda o valor da Vmax? Se o inibidor for reversível, o aumento da [S] pode reverter o quadro inibitório, podendo-se atingir a Vmax. Isso só é possível, pois o inibidor se liga no mesmo sítio ativo do substrato, o que não acontece com o inibidor não competitivo, que irá se ligar em um sítio ativo diferente do substrato, não permitindo que o quadro inibitório seja revertido, pois a afinidade da enzima pelo substrato é mantida e Km não se altera.

Hexoquinase e Glicoquinase

• Hexoquinase: está presente nos músculos e diversos tecidos. Tem alta afinidade pela glicose, ou seja, mesmo em pequenas quantidades de glicose consegue converter glicose em glicose-6-fosfato. É inibida por altas concentrações de glicose-6-fosfato.
• Glicoquinase: presente no fígado, tem baixa afinidade pela glicose, não é inibida pela glicose-6-fosfato e sim pela frutose-6-fosfato.