Bioquímica
ENZIMAS
ÁC. NUCLEICOS

As enzimas são substâncias orgânicas, geralmente proteínas, que
catalisam reações biológicas pouco espontâneas e muito lentas. O
poder catalítico de uma enzima relaciona a velocidade das
reações com a energia despendida para que elas aconteçam.

Assim, na presença de uma enzima catalisadora, a velocidade da
reação é mais rápida e a energia utilizada é menor. Por esse
motivo as enzimas praticamente regem todo o funcionamento
celular interno, favorecendo o metabolismo anabólico
(construção) e catabólico (degradação), bem como externo,
através de sinalizadores catalíticos estimulantes ou inibitórios
atuantes em outras células (hormônios, por exemplo).

Existem no organismo diferentes tipos enzimáticos, reguladores das
diversas vias metabólicas, estendendo-se por todo o corpo
humano, no entanto em pequenas quantidades.

A grande especificidade de uma enzima é determinada pelo
tamanho e forma tridimensional, formando regiões de afinidade
com os reagentes (substratos). A essa complementaridade,
denominamos combinação chave-fechadura.

Alguns fatores influenciam na atividade catalítica das enzimas, tais
como: concentração enzimática, concentração do substrato,
Potencial Hidrogeniônico (pH) e temperatura.

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.
Temperatura
pH
Concentração

Cada enzima também possui um pH ótimo para desempenhar suas
funções, seja no estômago, no caso das pepsinas em pH ácido (por
volta de 2-muito baixo), ou em qualquer outro órgão ou tecido, na
boca ou na corrente sanguínea, cada uma em seu local de
atuação requerem de condições favoráveis para potencializar sua
atuação.

Para otimização das reações biológicas, mediadas por
catalisadores, é necessário uma temperatura adequada que varia
de acordo com o tipo de enzima. Baixas temperaturas podem
causar inativação e altas temperaturas podem causar
desnaturação enzimática. Portanto, as enzimas são muito sensíveis,
daí entendemos a preocupação materna quando uma criança
encontra-se febril.
Inibição enzimática

Na inibição enzimática, a substância inibidora forma
ligações químicas com as enzimas, de modo a interferir
na sua atividade catalítica. De acordo coma
estabilidade da ligação entre o inibidor e a enzima, a
inibição enzimática pode ser de dois tipos:
reversível e irreversível.

Na inibição reversível, as moléculas do inibidor e as
moléculas da enzima se unem por ligações não
covalentes, que, por serem mais instáveis, podem ser
rompidas, fazendo com que a enzima retome a sua
atividade posteriormente. A inibição reversível é
subdividida em 2 classes:

Inibição competitiva
– os inibidores competitivos são
substâncias que concorrem diretamente com o substrato
específico da enzima. As moléculas desses inibidores têm
uma estrutura muito parecida com a do substrato da enzima e,
por isso, se unem reversivelmente às enzimas, formando um
complexo enzima-inibidor muito semelhante ao complexo
enzima-substrato, que inativa a catálise da enzima. Por não
haver a formação do complexo-substrato, a atividade
catalítica da enzima é inibida enquanto existir o complexo
enzima-inibidor.

Inibição não competitiva – a substância inibidora pode ligar-se
tanto à enzima quanto ao complexo enzima-substrato, mas num
sítio de ligação diferente. Nesse caso, a ligação do inibidor com
a enzima não atrapalha a ligação do substrato, mas gera uma
alteração que impede a formação do produto da reação.

Já na inibição irreversível, a atividade enzimática é
inativada definitivamente. Nesse tipo de inibição, a
substância inibidora se une à enzima por ligações
covalentes
(mais estáveis), o que altera o grupo
funcional da enzima necessário para sua atividade
catalítica, tornando-a inativa de forma permanente. Um
bom exemplo de inibidor irreversível é o íon cianeto
(CN-), que se une à enzima citocromo oxidase, enzima
muito importante no processo de respiração celular,
levando à sua inativação definitiva. Com essa enzima
inativada, a célula deixa de realizar a respiração e
morre.

Existem muitos tratamentos terapêuticos que se baseiam
na inibição enzimática. Vários antibióticos combatem
infecções por bactérias através da inibição irreversível
de enzimas desses microrganismos. A penicilina, por
exemplo, inibe a atividade da enzima transpeptidase,
indispensável
à
formação
da
parede
celular bacteriana. Com a inativação dessa enzima,
a bactéria não tem como fabricar a parede celular, o
que impede a sua reprodução. As células animais, por
sua vez, não utilizam essa enzima em seu metabolismo,
por isso, a penicilina não causa mal ao organismo
humano (exceto em situações de alergia).
UERJ 1º EXAME DE QUALIFICAÇÃO 2013 QUESTÃO 39

Existem dois tipos principais de inibidores da atividade de uma enzima: os
competitivos e os não competitivos. Os primeiros são aqueles que
concorrem com o substrato pelo centro ativo da enzima.
Considere um experimento em que se mediu a velocidade de reação de
uma enzima em função da concentração de seu substrato em três
condições:

• ausência de inibidores;
• presença de concentrações constantes de um inibidor competitivo;
• presença de concentrações constantes de um inibidor não competitivo.
Os resultados estão representados no gráfico abaixo:
A curva I corresponde aos resultados obtidos na
ausência de inibidores.
As curvas que representam a resposta obtida na
presença de um inibidor competitivo e na
presença de um não competitivo estão
indicadas, respectivamente, pelos seguintes
números:
a) II e IV
b) II e III
c) III e II
d) IV e III
RESPOSTA CORRETA:
B) II e III
resolução
 Inibidores competitivos pelo mesmo centro ativo, se
parecem com a molécula original do substrato e
competem por ele, impedindo que os substratos
corretos se encaixem, diminuindo com isso a
produtividade
da
enzima.

Em altas concentrações de substrato, esse consegue
se ligar adequadamente. Dessa maneira, a curva de
velocidade de reação em função da concentração
de substrato jamais alcançará a mesma velocidade
máxima verificada na ausência de inibidor e na
presença de inibidor competitivo.
UNIRIO

Sabe-se que a bactéria 'E.coli' cresce mais rapidamente
na presença da glicose (um monossacarídeo) do que
na presença de lactose (um dissacarídeo). Isso se deve
a dois fatos: primeiro, a lactose não é tão facilmente
incorporada pelas bactérias; segundo, porque a lactose
necessita ser hidrolisada pela enzima B-galactosidase,
em glicose e galactose. O gráfico a seguir resultou de
experimento em que 'E.coli' foi inoculada num meio
contendo uma mistura de glicose e lactose. As curvas
no gráfico adiante representam a concentração da
enzima B-galactosidase, a concentração de glicose e o
número de bactérias no meio de cultura em função do
tempo.

Identifique as curvas da figura, correlacione os parâmetros
concentração de B-galactosidase, concentração de glicose e
número de bactérias e explique o comportamento da curva da
enzima B-galactosidase.
Os círculos pretos representam o número de
bactérias; os círculos brancos representam a
concentração de glicose; os triângulos pretos
a concentração da enzima B-galactosidase.
Enquanto existe glicose no meio a Bgalactosidase está reprimida. Quando a
glicose se esgota a expressão dessa enzima é
induzida.
UFRJ 2008

Logo após a colheita, os grãos de milho apresentam sabor
adocicado, devido à presença de grandes quantidades de
açúcar em seu interior. O milho estocado e vendido nos mercados
não tem mais esse sabor, pois cerca de metade do açúcar já foi
convertida em amido por meio de reações enzimáticas. No
entanto, se o milho for, logo após a colheita , mergulhado em água
fervente, resfriado e mantido num congelador, o sabor adocicado
é preservado.

Por que esse procedimento preserva o sabor adocicado dos grãos
de milho?

Porque as enzimas responsáveis pelo processo de conversão de
glicose em amido são desnaturadas pela fervura e o
congelamento impede sua renaturação (fato pouco observado).
Vunesp
A figura ilustra um modelo do sistema "chave-fechadura", onde observamos enzima,
substrato e produto do sistema digestivo humano.
a) Se o substrato fosse uma proteína que estivesse sendo degradada no estômago, qual
seria a enzima específica e o produto obtido neste órgão?
b) Se a digestão de um determinado alimento ocorresse no intestino delgado e os
produtos obtidos fossem glicerol e ácidos graxos, quais seriam, respectivamente, o
substrato e a enzima?

a) A enzima que age em proteínas no estômago é uma proteinase
denominada pepsina. Os produtos são denominados
polipeptideos.

b) Os lipídeos são digeridos no duodeno, sob ação das enzimas
denominadas lípases. Os produtos da digestão são ácidos graxos e
glicerol.
A um pedaço de carne triturada acrescentou-se água, e essa mistura foi igualmente
distribuída por seis tubos de ensaio (I a VI). A cada tubo de ensaio, mantido em certo pH, foi
adicionada uma enzima digestória, conforme a lista abaixo.

I.
pepsina; pH = 2

II.
pepsina; pH = 9

III.
ptialina; pH = 2

IV.
ptialina; pH = 9

V.
tripsina; pH = 2

VI.
tripsina; pH = 9
Todos os tubos de ensaio permaneceram durante duas horas em uma estufa a 38oC.
Assinale a alternativa da tabela que indica corretamente a ocorrência (+) ou não (-) de
digestão nos tubos I a VI.
I
II
III
IV
V
VI
a) +
-
+
-
+
-
b) +
-
-
+
-
-
c) +
-
-
-
-
+
d) -
+
+
-
-
+
e) -
+
-
+
+
-
Letra
C
Ácidos Nucleicos
Replicação
Transcrição
Tradução
Nos anos 50 e 60, quando se iniciavam as pesquisas sobre como o DNA codificava os
aminoácidos de uma proteína, um grupo de pesquisadores desenvolveu o seguinte
experimento:- Sintetizaram uma cadeia de DNA com três nucleotídeos repetidos muitas
vezes em uma sequência conhecida:
...AGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGC...
- Essa cadeia de DNA foi usada em um sistema livre de células, porém no qual haviam
todos os componentes necessários à síntese proteica, incluindo os diferentes
aminoácidos.- Nesse sistema, essa cadeia de DNA sempre produzia uma proteína com
um único tipo de aminoácido. Diferentes repetições do experimento demonstraram que
até três proteínas diferentes poderiam ser produzidas, cada uma delas com um único tipo
de aminoácido: serina ou alanina ou glutamina.
a) Por que as proteínas obtidas possuíam apenas um tipo de aminoácido?
b) Por que foram obtidos 3 tipos de proteínas?

a) As proteínas obtidas possuíam apenas um tipo de
aminoácido porque o DNA utilizado apresentava um único tipo de
códon (AGC).

b) O tipo de aminoácido utilizado na produção da proteína
poderá variar dependendo do local onde os ribossomos iniciam a
tradução do código genético. O aminoácido utilizado é a serina
quando a leitura começa no A, do códon AGC. O aminoácido é a
alanina quando a leitura começa no G, do códon GCA. O
aminoácido utilizado é a glutamina, quando a leitura começa no
C, do códon CAG.
Na espécie humana há dois tipos de hemoglobinas, conhecidas como hemoglobinas
A e S, que diferem apenas em um aminoácido:
Hemoglobina A:...valina-histidina-leucina-treonina-prolina-ácido glutâmico...
Hemoglobina S:...valina-histidina-leucina-treonina-prolina-x...
Essa pequena diferença é suficiente para determinar que uma pessoa portadora de
hemoglobina S sofra de anemia falciforme. Os códons de RNA-m que codificam esses
aminoácidos são:






valina - GUU, GUG, GUC, GUA
histidina - CAU, CAC
leucina - UUG, UUA
treonina - ACU, ACC, ACG, ACA
prolina - CCU, CCC, CCG, CCA
ácido glutâmico - GAG, GAA
A mutação pode ocorrer no DNA como mostra o esquema a seguir:
a) Qual é o aminoácido que aparece, na hemoglobina S, no lugar do
ácido glutâmico? Justifique sua resposta.
b) Todas as células, a partir da célula que sofre a mutação, serão
anômalas? Justifique sua resposta.

a) Valina, porque houve uma substituição (T x A) no codon do DNA
correspondente a esse aminoácido.

b) Não, porque após a replicação do DNA é semiconservativa.

Os gráficos a seguir representam o efeito inibitório de dois
antibióticos (I e II) sobre a síntese proteica em culturas de
'Staphylococcus aureus'. As setas nos gráficos indicam o momento
em que foram administrados os antibióticos nas culturas.

Com base nos gráficos, explique a atuação dos antibióticos I e II
sobre a síntese proteica.

O antibiótico I atua sobre a tradução, pois, ao ser administrado,
reduz imediatamente a síntese protéica. O antibiótico II pode atuar
inibindo a transcrição e/ou a replicação gênica, pois no momento
da administração até o início da redução da síntese protéica,
decorrem20 minutos; isso significa que havia ácido ribonucléico
mensageiro sendo traduzido e produzindo proteína.
O código genético está todo decifrado, isto é, sabe-se quais trincas de bases no DNA
correspondem a quais aminoácidos nas proteínas que se formarão
De acordo com a tabela:
a) Se um RNAm tem a sequência de trincas
UUAUUUCUUGUUUCUGGC, qual será a
sequência dos aminoácidos no polipetídeo
correspondente?
a) Quais são os anticódons dos RNAt da leucina?

A) Leu – Fen – Leu – Val – Ser – Gli

B) AAU - GAA
As duas sequências referem-se a moléculas de RNA
mensageiros obtidas a partir de células pertencentes a
dois organismos diferentes:
Organismo 1: CCU GCU GGC ACA
Organismo 2: CCA GCG GGU ACU
Durante a síntese de proteínas, a tradução ocorre da
esquerda para a direita.
a) Utilizando as informações da tabela, represente a
cadeia de aminoácidos obtida da tradução das
moléculas de RNA mensageiros dos organismos 1 e
2.
b) Cite três características do DNA e três diferenças
do RNA em relação ao DNA.
a) Organismo 1 = Pro - Ala - Gly - Thr
Organismo 2 = Pro - Ala - Gly - Thr.
b) Dupla-fita, fita simples, Ribose – desoxirribose – Uracila – Timina,
localização e função.