1. O que são enzimas? Qual seu efeito sobre a energia de ativação das reações? Explique.

Enzima é uma função específica das proteínas, que catalisam as reações químicas nos sistemas biológicos. As enzimas agem de forma a diminuir essa energia, fazendo com que a reação se inicie precisando de uma menor quantidade de energia (sendo assim com uma velocidade maior da reação catalisada).

2. Por que, em uma reação, as enzimas podem estar presentes em quantidades pequenas em relação à de substrato?

Porque numa reação catalisada as enzimas não alteram o equilíbrio da reação entre o substrato e produto. Elas saturam-se.

3. Caracterize as enzimas quanto à estrutura.

Apenas uma pequena porção da enzima (cerca de 3-4 aa) está envolvida na catálise. A região que contém os resíduos catalíticos, que se liga ao substrato e desempenha a reação, é denominada de centro ativo.

Algumas enzimas podem ter centros onde se ligam cofatores, e centros alostéricos onde se ligam moduladores (enzimas alostéricas regulatórias).

As enzimas são específicas para o reconhecimento de seus substratos (modelo chave-fechadura e modelo encaixe induzido).

4. Descreva as etapas da catálise enzimática.

A enzima possui um centro ativo que se combina com o composto que irá sofrer a ação enzimática. Esse composto é chamado de substrato. A enzima reage com o substrato de maneira específica, originando os produtos. Além disso, a enzima é regenerada, não sendo consumida na reação.

5. Em que se baseia a classificação das enzimas? Descreva cada uma das classes.

As enzimas podem ser classificadas de acordo com vários critérios, o mais importante foi estabelecido pela IUB e estabalece 6 classes:

- Oxidorredutases: Catalisam reações de óxido-redução, removendo átomos de hidrogênio e adicionando átomos de oxigênio. Ex.: desidrogenase, oxidase.

- Transferases: Catalisam transferências de grupos funcionais (amina, fosfato, acil, etc), transferindo grupos metil. Ex.: metiltransferase, transaminases.

- Hidrolases: Catalisam reações de hidrólise, quebrando lipídios e proteínas. Ex.: lipases, proteases.

- Liases: Catalisam quebra de ligações duplas, removendo CO2. Ex.: descarboxilase, dehidratases.

- Isomerases: Catalisam isomerizações, convertendo formas cis e trans. Ex.: cis-trans isomerase, epimerases.

- Ligases: Catalisão as reações de formação de ligações, combinando dois grupos. Ex.: sintatese.

6. O que são cofatores enzimáticos? Classifique-os.

Cofatores são pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser necessárias para a função de uma enzima. Esses cofatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima mas, na ausência deles, a enzima é inativa.

7. Faça o gráfico e explique o efeito da temperatura, pH, concentração de substrato e da enzima sobre a atividade enzimática.

Fatores que são capazes de alterar a atividade das enzimas (e consequentemente a velocidade das reações por elas catalisadas):

- temperatura: a velocidade das reações enzimáticas aumenta com a temperatura até que seja atingida a velocidade máxima. A partir desse momento, a velocidade da reação começa a decrescer, o que pode ser explicado pelo início da inativação das enzimas pela temperatura.

- pH: cada enzima possui um pH ótimo de atividade (onde sua atividade é máxima), para a maioria das enzimas ele está entre 4,5 e 8,0.

- concentração de substrato e enzima: 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.

8. O que é Km? O que ele indica?

É um parâmetro cinético e indica a concentração de substrato em que a enzima produz metade de sua velocidade. Expressa a afinidade da enzima.

9. Caracterize os tipos de inibição enzimática.

- Reversível competitiva: inibidor não se liga no centro ativo. Varia o soluto. Velocidade máxima permanece.

- Reversível não-competitiva: inibidor não se liga no centro ativo. Diminui a velocidade máxima. Km permanece inalterado.

- Inibição irreversível: inibidor se liga permanente a enzima.

10. Caracterize a regulação de uma enzima por modificação covalente e não covalente (alostérica).

- Modulação covalente: ocorre quando há modificação covalente da molécula da enzima, com conversão entre formas ativa/inativa. O processo ocorre principalmente por adição/remoção de grupamentos fosfato de resíduos específicos de serina.

- Modulação alostérica: ocorre nas enzimas que possuem um sítio de modulação, ou alostérico, onde se liga de forma não-covalente um modulador alostérico que pode ser posiivo (ativa a enzima) ou negativo (inibe a enzima). A ligação do modulador induz modificações conformacionais na estrutura espacial da enzima, modificando a afinidade desta para com seus substratos; Um modelo muito comum de regulação alostérica é a inibição por "feed-back", onde o próprio produto da reação atua como modulador da enzima que a catalisa.

11. O que são isoenzimas?

São diferentes formas das moléculas de uma mesma enzima, catalisam a mesma reação química.

12. Caracterize a regulação de uma enzima por clivagem proteolítica.

Muitas enzimas são sintetizadas e armazenadas na forma de precursores inativos chamados zimogênios. A ativação dos zimogênios se dá por clivagem irreversível de uma ou mais ligações peptídicas, expondo o sítio ativo da enzima que se torna funcional. A clivagem irreversível das ligações peptídicas é feita por enzimas proteolíticas (proteases).