A BIOQUÍMICA ESTRUTURAL para as CIÊNCIAS da SAÚDE 1 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Capítulo III. A Cinética Enzimática 2 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação Regulação por moléculas efectoras Moléculas diferentes do substrato As enzimas têm pelo menos 2 subunidades (estrutura quaternária) Local activo e local de ligação dos reguladores Forma activa e forma inactiva por alterações conformacionais induzidas após ligação ao regulador Vias biosintéticas, glicólise, glicogénese e – oxidação. Os reguladores/efectores são componentes das vias metabólicas e inibem ou estimulam a actividade Ligação não covalente Promovem alterações no Km e no Vmáx Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros 3 Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação 4 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Page 350 The sequential model of allosterism. Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação 6 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Page 351 Sequential binding of ligand in the sequential model of allosterism. Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas-efeito homotrópico Enzimas: Regulação 8 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Page 349 Heterotropic interactions in the symmetry model of allosterism. Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas-efeito heterotrópico Enzimas: Regulação 10 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação Enzimas alostérias-efeito homotrópico Relationship between the initial velocity (v) and the substrate concentration [S] for an allosteric enzyme that shows a homotropic effect. The substrate functions as a positive modulator. The profile is sigmoidal,and during the steep part of the profile, small changes in [S] can cause large changes in v. K0.5 represents the substrate concentration corresponding to half-maximal velocity. B A C Enzimas alostérias-efeito heterotrópico Relationship between the initial velocity (v) and the substrate concentration [S] for an allosteric enzyme that shows a heterotropic effect with constant Vmax but with varying K0.5. Curve a is obtained in the absence of any modulators, curve b in the presence of a positive modulator, and curve c in the presence of a negative modulator. Regulation is achieved by modulation of K0.5 without change in Vmax. 11 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação Não seguem a cinética de Michaelis - Menten Efeito da adição de um activador alostério (+) e a adição de um inibidor (-) 12 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação Não seguem a cinética de Michaelis - Menten 13 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Outras Proteínas - alostéreas Enzimas: Regulação HEMOGLOBINA Qual o significado funcional? 14 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Outras Proteínas - alostéreas Enzimas: Regulação HEMOGLOBINA 15 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Outras Proteínas - alostéreas Enzimas: Regulação HEMOGLOBINA 2-3 bifosfoglicerato um regulador alostéreo da afinidade pelo oxigénio. Ou seja mantém a hemoglobina na conformação com menor afinidade pelo O2 16 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Outras Proteínas - alostéreas HEMOGLOBINA Enzimas: Regulação + O2 17 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas: Regulação Outras Proteínas - alostéreas HEMOGLOBINA The major structural differences between the quaternary conformations of (a) deoxyHb and (b) oxyHb. 18 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação A actividade das enzimas alostéreas pode ser alterada por moléculas reguladoras que se ligam reversivelmente a sítios específicos distintos do local catalítico As propriedades catalíticas das enzimas alostéreas podem, assim, ser ajustadas conforme as necessidades imediatas das células As enzimas alostéreas são reguladores essenciais das vias metabólicas das células 19 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação Para enzimas com subunidades idênticas - Cada cadeia tem local activo e local regulador Enzimas com cadeias não idênticas - Os locais activo e de regulação podem estar em cadeias diferentes Desidrogenase do lactato, Cinase do piruvato, Proteina cinase A, Transcarbamoilase do aspartato 20 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação Transcarbamoilase do aspartato – com domínios catalíticos e domínios dedicados a regulação. Composta por 12 subunidades 2 estados conformacionais, T e R Enzimas com cadeias não idênticas - Os locais activo e de regulação podem estar em cadeias diferentes 21 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação Regulação Metabólica? Se baixar a concentração do substrato? Ou a concentração do regulador? Qual o mais comum? Fosfofrutocinase Fosforilase do glicogénio Sintase do glicogénio 22 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas Fosfofrutocinase-1 Enzima principal a regular a glicólise Enzimas: Regulação Activada por AMP, e Frutose 2,6 bi.fosfato Inibida por ATP, Citrato 23 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação Fosfofrutocinase 24 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas: Regulação Enzimas alostéreas Fosfofrutocinase 2 ADP ATP + AMP O AMP altera o efeito inibidor do ATP. Quando o ATP é consumido e aumenta o ADP, então o AMP é formado 25 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas: Regulação Modificação Covalente como forma de regular a actividade 26 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Respostas mediadas por AMPc Proteína Cinase A 27 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas - Modificação covalente Regulação da fosforilase do glicogénio A regulação da glicogénio sintase e da glicogénio fosforilase, ocorre através de um ciclo de fosforilação e desfosforilação de resíduos de Ser 28 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas Modificação covalente Regulação da fosforilase do glicogénio 29 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas Modificação covalente Regulação da fosforilase do glicogénio 30 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas Modificação covalente Enzimas: Regulação A Fosforilase do glicogénio É um sensor de glicose 31 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas Modificação covalente Enzimas: Regulação 32 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas Modificação covalente Enzimas: Regulação 33 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas em cascatas de sinalização Modificação covalente Enzimas: Regulação 34 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas em cascatas de sinalização Modificação covalente Enzimas: Regulação 35 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas Inibição por retro-controlo “Feedback” 36 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas Isoenzimas Enzimas: Regulação 37 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas Isoenzimas Enzimas: Regulação 38 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas Isoenzimas Catalisam a mesma reacção mas apresentam composição de aminoácidos diferente Com Km diferente e propriedades reguladoras diferentes LDH – desidrogenase do lactato 39 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas : Isoenzimas - LDH Enzimas: Regulação 40 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas : Isoenzimas - LDH Enzimas: Regulação H4 grande afinidade pelos substratos e só funciona em ambiente aeróbio M4 não é inibida por níveis elevados de piruvato e funciona bem em ambiente anaeróbio Formas intermédias como H3M apresentam propriedades intermédias O Aparecimento de alguma forma das isoenzimas no sangue serve como indicativo do tecido que se encontra danificado e portanto serve para diagnóstico Níveis elevados de H4 é indicador de enfarte do miocárdio 41 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação por clivagem proteolítica Page 528 Activation of chymotrypsinogen by proteolytic cleavage. Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação 43 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Activation of trypsinogen to form trypsin. Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação 45 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação 46 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação 47 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação 48 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação 49 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação 50 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação 51 Medicina Dentária - Mestrado Integrado – UBA 1 BQ - MTBarros
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