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Curso: Biblioteca de Biologia > Unidade 7
Lição 6: Regulação enzimáticaRegulação enzimática
Cofatores e coenzimas. Inibidores reversíveis, irreversíveis, competitivos e não competitivos. Enzimas alostéricas. Inibição da retroalimentação.
Introdução
As células do nosso corpo são capazes de fabricar diversas enzimas diferentes, e talvez você inicialmente pense: Ótimo, vamos intensificar todas as enzimas ao máximo e metabolizar o mais rápido possível! Mas, no fim das contas, na verdade, você não deseja produzir e ativar todas essas enzimas ao mesmo tempo, ou na mesma célula.
Necessidades e condições variam de célula para célula e mudam em células individuais ao longo do tempo. Por exemplo, células do estômago precisam de enzimas diferentes das de células armazenadoras de gordura, células da pele, células sanguíneas ou células nervosas. Ademais, uma célula digestiva trabalha muito mais intensamente para processar e quebrar os nutrientes durante o tempo que se segue a uma refeição quando comparado a muitas horas depois da refeição. Conforme essas demandas e condições celulares mudam, também mudam as quantidades e funcionalidades de diferentes enzimas.
Como as enzimas guiam e regulam o metabolismo de uma célula, elas tendem a ser cuidadosamente controladas. Neste artigo, veremos os fatores que podem afetar ou controlar a atividade enzimática, os quais incluem pH e temperatura (discutidos no artigo sobre sítio ativo), bem como:
- Moléculas reguladoras. A atividade enzimática pode ser "aumentada" ou "diminuída" por moléculas ativadoras e inibidoras que se ligam especificamente às enzimas.
- Cofatores. Muitas enzimas só são ativas quando ligadas a moléculas não proteicas coadjuvantes conhecidas como cofatores.
- Compartimentalização. O armazenamento das enzimas em compartimentos específicos impedem-nas de causar danos ou fornecem condições adequadas para sua atividade.
- Inibição retroativa. As enzimas metabólicas-chave geralmente são inibidas pelo produto final da via que elas controlam (inibição retroativa).
No restante deste artigo, examinaremos esse fatores um de cada vez, vendo como cada um pode afetar a atividade enzimática.
Moléculas reguladoras
As enzimas podem ser reguladas por outras moléculas que aumentam ou reduzem sua atividade. As moléculas que aumentam a atividade das enzimas são chamadas de ativadoras, as moléculas que diminuem a atividade de uma enzima são chamadas de inibidoras.
Existem muitos tipos de moléculas que bloqueiam ou promovem a função da enzima e que afetam a função da enzima por diferentes vias.
Competitivo vs. não competitivo
Em muitos casos bem estudados, a ligação de um inibidor ou de um ativador é reversível, significando que a molécula não se prende à enzima de forma permanente. Alguns importantes tipos de fármacos agem como inibidores reversíveis. Por exemplo, o fármaco tipranivir, que é usado para tratar HIV, é um inibidor reversível.
Os inibidores reversíveis são divididos em grupos com base em seu comportamento de ligação. Não vamos discutir todos os tipos aqui, mas veremos dois grupos importantes: os inibidores competitivos e os não competitivos.
- Um inibidor pode se ligar a uma enzima e bloquear a ligação do substrato, por exemplo, ao se ligar ao sítio ativo. Isso é chamado de inibição competitiva, porque o inibidor "compete" com o substrato pela enzima, isto é, somente o inibidor ou o substrato podem estar ligados em um determinado momento.
- Na inibição não competitiva, o inibidor não impede o substrato de se ligar ao sítio ativo. Em vez disso, ele se liga a outro sítio e impede a enzima de realizar seu trabalho. Essa inibição é chamada de "não competitiva", pois o inibidor e o substrato podem ambos estar ligados à enzima ao mesmo tempo.
Inibidores competitivos e não competitivos podem ser distinguidos pelo modo como afetam a atividade de uma enzima em concentrações diferentes de substrato.
- Se um inibidor for competitivo, ele diminuirá a taxa de reação quando as concentrações de substrato forem baixas, mas pode ser superado se houver adição de grandes quantidades de substrato. Ou seja, a enzima pode ainda alcançar sua taxa máxima de reação se houver bastante substrato, porque quase todos os sítios ativos de quase todas as moléculas de enzima estarão ocupados pelo substrato e não pelo inibidor.
- Se um inibidor for não competitivo, a reação catalisada por enzima nunca chegará à sua velocidade máxima normal mesmo com muito substrato. Isso acontece porque as moléculas de enzimas ligadas a inibidores não competitivos estão "envenenadas" e não conseguem realizar uma catálise eficiente, não obstante a quantidade de substrato disponível.
Em um gráfico de velocidade de reação (eixo y) em concentrações diferentes de substrato (eixo x), podemos distinguir esses dois tipos de inibidores pelo formato das curvas:
Não estão familiarizados com este tipo de gráfico? Não se preocupem! O artigo com os fundamentos sobre os gráficos de cinética enzimática contém um passo a passo.
Regulação alostérica
Regulação alostérica, em termos gerais, é qualquer forma de regulação em que a molécula reguladora (um ativador ou inibidor) se liga a uma enzima em algum lugar diferente do sítio ativo. O lugar onde o regulador se liga é chamado de sítio alostérico.
Praticamente todos os casos de inibição não competitiva (juntamente com alguns casos exclusivos de inibição competitiva) são formas de regulação alostérica.
No entanto, algumas enzimas que são reguladas de forma alostérica apresentam um conjunto de propriedades únicas que as distinguem. Estas enzimas, que incluem alguns dos nossos principais reguladores metabólicos, muitas vezes recebem o nome de enzimas alostéricas
Também existem ativadores alostéricos. Alguns ativadores alostéricos ligam-se a uma enzima em locais diferentes do sítio ativo, causando um aumento na função do sítio ativo. Além disso, em um processo chamado de cooperatividade, o próprio substrato pode servir como um ativador alostérico: quando se liga a um sítio ativo, a atividade dos outros sítios ativos sobe.
Cofatores e coenzimas
Muitas enzimas não funcionam otimamente, ou nem sequer funcionam, a não ser quando ligadas a outras moléculas não proteicas auxiliares chamadas cofatores. Estas moléculas podem estar ligadas às enzimas temporariamente por ligações iônicas ou de hidrogênio, ou ligadas permanentemente através de ligações covalentes mais fortes. Os cofatores mais comuns incluem íons inorgânicos como o ferro
As coenzimas são um subconjunto de cofatores que são moléculas orgânicas (base de carbono). As fontes mais comuns de coenzimas são as vitaminas nutricionais. Algumas vitaminas são precursoras de coenzimas e outras agem diretamente como coenzimas. Por exemplo, a vitamina C é uma coenzima para várias enzimas que participam da construção da proteína colágeno, uma parte fundamental do tecido conjuntivo.
Compartimentalização de enzimas
As enzimas são muitas vezes compartimentadas (armazenadas em uma parte específica da célula, onde fazem o seu trabalho) -- por exemplo, em uma organela específica. Compartimentalização significa que as enzimas necessárias para processos específicos podem ser mantidas nos lugares onde atuam, garantindo que elas podem encontrar seus substratos prontamente, não danificam a célula e têm o microambiente certo para funcionar bem.
Por exemplo, as enzimas digestivas de um lisossomo funcionam melhor em um pH em torno de
Inibição retroativa de vias metabólicas
No processo de inibição retroativa, o produto final de uma via metabólica age na enzima chave que regula a entrada a essa via, evitando que mais do produto final seja fabricado.
Isso pode parecer estranho - por que uma molécula iria querer desligar sua própria via? Mas, na verdade, é um jeito inteligente da célula produzir apenas a quantidade certa de produto. Quando há pouco produto, a enzima não será inibida, e a via seguirá a todo vapor para renovar o estoque. Quando há muito produto, este irá bloquear a enzima, evitando a produção de produto novo até que o suprimento existente tenha sido consumido.
Normalmente, a inibição retroativa age no primeiro passo compromissado da via, isto é, o primeiro passo que é efetivamente irreversível. Todavia, algumas vezes a inibição retroativa pode também atingir múltiplos pontos numa via, particularmente se a via possuir muitas ramificações. Os passos da via regulados por inibição retroativa são frequentemente catalizados por enzimas alostéricas
Por exemplo, a molécula transportadora de energia, ATP, é um inibidor alostérico de algumas das enzimas envolvidas na respiração celular, um processo que gera ATP para fornecer energia para as reações celulares. Quando há muito ATP, a inibição retroativa impede a formação de mais ATP. Isso é útil porque o ATP é uma molécula instável. Se houver muito ATP presente na célula, o excedente será desperdiçado, decompondo-se espontaneamente em seus substratos (ADP e P
ADP, por outro lado, serve com um regulador alostérico positivo (um ativador alostérico) para algumas das mesmas enzimas que são inibidas pelo ATP. Por exemplo, o ADP pode agir ligando-se a uma enzima e alterando sua forma de maneira que ela se torna mais ativa.
Graças a este padrão de regulação, quando os níveis de ADP estão elevados em comparação com os níveis de ATP, as enzimas da respiração celular tornam-se muito ativas e fazem mais ATP através da respiração celular.
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O mundo e a vida são perfeito demais para serem obras do acaso. Sério! É obra de Deus!(8 votos)
Voce tem que levar em conta que pelo fato de voce desconhecer algo ou achar algo complexo demais nao implica em uma força supernatural ser responsável pela mesma.
Ex:As piramides foram estruturas complexas e avançadas demais para os egipcios antigos teram feito-as,logo só pode ter sido os alieniginas que fizeram.(6 votos)