Enzimas.pdf

# Introdução às enzimas e suas propriedades As enzimas são catalisadores biológicos essenciais que aceleram drasticamente as reações químicas dentro das células, operando sob condições suaves e com alta especificidade [1](#page=1) [2](#page=2). ## 1. Introdução às enzimas e suas propriedades As enzimas são biomoléculas, predominantemente proteínas globulares, mas também podem ser moléculas de RNA (riboenzimas), que atuam como catalisadores biológicos. Sua função primária é aumentar significativamente as taxas de reações químicas sem serem consumidas no processo. Elas exibem um poder catalítico extraordinário e um alto grau de especificidade, operando eficientemente em soluções aquosas sob condições moderadas de temperatura e pH [1](#page=1) [2](#page=2). ### 1.1 Composição e Requisitos Enzimáticos A maioria das enzimas são proteínas. No entanto, algumas enzimas requerem a presença de outros grupos químicos para sua atividade catalítica completa [1](#page=1): * **Cofatores:** Íons inorgânicos que auxiliam na atividade enzimática [1](#page=1). * **Coenzimas:** Moléculas orgânicas complexas ou metalo-orgânicas que participam da catálise [1](#page=1). * **Grupo prostético:** Uma coenzima ou cofator que está firmemente ligado, por vezes covalentemente, a uma enzima [1](#page=1). Uma **holoenzima** refere-se à enzima ativa completa, incluindo seu cofator ou coenzima ligada. A parte proteica de uma holoenzima, sem o cofator ou coenzima, é denominada **apoproteína** [1](#page=1). ### 1.2 Nomenclatura e Classificação O nome formal de uma enzima geralmente reflete a reação que ela catalisa e os substratos envolvidos. Por exemplo, a enzima que catalisa a reação ATP + D-glicose $\rightarrow$ ADP + D-glicose 6-fosfato tem o nome formal de ATP:glicose fosfotransferase e o nome comum de hexoquinase [2](#page=2). As enzimas são classificadas em um sistema numerado pela Enzyme Commission (E.C.), onde o número E.C. 2.7.1.1, por exemplo, indica: * Classe 2: Transferases [2](#page=2). * Subclasse 7: Fosfotransferases [2](#page=2). * Sub-subclasse 1: Fosfotransferases com um grupo hidroxila (-OH) como aceitador [2](#page=2). * Sub-sub-subclasse 1: D-glicose como o aceitador do grupo fosforilo [2](#page=2). ### 1.3 Biocatálise versus Catálise Inorgânica A biocatálise, realizada por enzimas, oferece várias vantagens sobre a catálise inorgânica: * **Maior especificidade de reação:** Enzimas minimizam a formação de produtos colaterais indesejados, direcionando a reação para um resultado específico [2](#page=2). * **Condições de reação mais brandas:** Enzimas operam em condições fisiológicas de temperatura e pH, que são propícias à sobrevivência celular [1](#page=1) [2](#page=2). * **Taxas de reação mais altas:** As enzimas aumentam a velocidade das reações a níveis biologicamente úteis, permitindo que processos metabólicos ocorram em tempos razoáveis [2](#page=2). * **Capacidade de regulação:** A atividade enzimática pode ser finamente controlada, permitindo a regulação das vias biológicas [2](#page=2). > **Tip:** Enzimas garantem que, dentre as muitas vias potenciais de decomposição de metabolitos, a via "desejada" seja cataliticamente favorecida. ### 1.4 Mecanismo de Ação Enzimática O funcionamento das enzimas ocorre em uma região específica da molécula enzimática denominada **sítio ativo** [2](#page=2). * **Substrato:** A molécula que se liga ao sítio ativo e sobre a qual a enzima exerce sua ação catalítica [2](#page=2). * **Sítio Ativo:** A conformação tridimensional do sítio ativo é determinada por resíduos de aminoácidos cujas cadeias laterais interagem com o substrato, facilitando sua transformação química [2](#page=2). É fundamental notar que as enzimas alteram a **velocidade** de uma reação, mas **não afetam o equilíbrio** da mesma. Elas tornam as reações mais rápidas ao diminuir a energia de ativação necessária para que a reação ocorra [2](#page=2). --- # Mecanismos de ação enzimática e teoria do estado de transição Este tópico explora como as enzimas aceleram reações químicas através da formação de um sítio ativo e da alteração da energia de ativação, detalhando a teoria do estado de transição e como as interações enzimáticas otimizam essa barreira. ### 2.1 Introdução à biocatálise enzimática As enzimas são catalisadores biológicos que funcionam dentro de um sítio ativo, uma "bolsa" na sua estrutura tridimensional. Este sítio ativo é delimitado por resíduos de aminoácidos cujos grupos de cadeias laterais interagem com o substrato, a molécula sobre a qual a enzima atua, para catalisar a sua transformação química. As enzimas são preferíveis à catálise inorgânica devido à sua maior especificidade de reação, evitando produtos colaterais indesejados, e à sua capacidade de operar em condições de reação mais brandas e a taxas mais elevadas, tornando a biocatálise propícia às condições celulares e a períodos de tempo biologicamente úteis. Além disso, as enzimas oferecem capacidade de regulação, permitindo o controlo de vias biológicas, e tornam a via química "desejada" mais favorável em meio a muitas vias potenciais de decomposição de metabolitos [2](#page=2). É crucial notar que as enzimas aumentam a velocidade de uma reação, mas não alteram o seu equilíbrio [2](#page=2). ### 2.2 Diagrama de coordenadas da reação e energia de ativação O progresso de uma reação química pode ser representado por um diagrama de coordenadas da reação, que ilustra a variação de energia livre do sistema em função do progresso da reação. Uma constante de equilíbrio favorável, indicada por um grande valor negativo de $\Delta G^{°}$ não garante que a conversão de substrato (S) em produto (P) ocorra a uma velocidade detetável. A velocidade de uma reação é fundamentalmente determinada por uma barreira energética, conhecida como energia de ativação ($\Delta G$). Quanto maior a energia de ativação, mais lenta será a reação [3](#page=3). A velocidade de uma reação pode ser aumentada através de vários métodos, incluindo o aumento da temperatura, o aumento da pressão ou a adição de um catalisador. Para reações catalisadas por enzimas, a velocidade de reação ($V$) é expressa por uma equação de velocidade. Para uma reação unimolecular S $\rightarrow$ P, a equação é [3](#page=3): $$V = k[S]$$ onde $k$ é a constante de velocidade com unidades de s$^{-1}$. Para uma reação de segunda ordem envolvendo dois reagentes, S1 e S2 [3](#page=3): $$V = k[S_1][S_2]$$ onde $k$ tem unidades de M$^{-1}$s$^{-1}$ [3](#page=3). ### 2.3 Teoria do estado de transição A teoria do estado de transição é particularmente relevante para a catálise enzimática, explicando como as reações lentas, que enfrentam barreiras de ativação significativas, são aceleradas. Esta teoria postula que as constantes de taxa e as energias livres estão interligadas. As enzimas, ao diminuírem a energia de ativação ($\Delta G$), aumentam as taxas de reação ($k$) [3](#page=3). O "estado de transição" representa um ponto a partir do qual a molécula tem a mesma probabilidade de decair para o estado de substrato ou para o estado de produto; é um momento molecular transitório onde a quebra e formação de ligações, bem como o desenvolvimento de carga, ocorrem com probabilidade igual de seguir em qualquer direção. A energia de ativação é a diferença energética entre o estado basal (substrato ou produto) e este estado de transição. Em reações com múltiplas etapas, a etapa com a maior energia de ativação é a etapa limitante da velocidade [4](#page=4). ### 2.4 Como as enzimas reduzem a energia de ativação As enzimas facilitam a redução da energia de ativação através de vários mecanismos que organizam grupos reativos em proximidade e orientação adequada [4](#page=4). * **Reações bimoleculares não catalisadas:** Dois reagentes livres formam um único estado de transição restrito, o que é entropicamente desfavorável [4](#page=4). * **Reações unimoleculares não catalisadas:** Um reagente flexível pode formar um estado de transição fixo, o que também é entropicamente desfavorável para reagentes flexíveis [4](#page=4). * **Reações catalisadas por enzimas:** As enzimas utilizam a energia de ligação dos substratos para organizar os reagentes num complexo ES (Enzima-Substrato) rígido. O "custo" entrópico é pago durante o processo de ligação, permitindo que a conversão do estado de transição seja entropicamente mais favorável [4](#page=4). Um princípio fundamental é que as enzimas ligam preferencialmente os estados de transição. Os sítios ativos das enzimas são complementares ao estado de transição da reação, resultando em interações mais fortes com este estado em comparação com o estado fundamental do substrato. Estas interações mais fortes com o estado de transição reduzem a barreira de ativação [4](#page=4). A ideia de que as interações fracas são otimizadas no estado de transição contrasta com o modelo "chave e fechadura" tradicional. Embora o modelo "chave e fechadura" sugira que o substrato encaixa perfeitamente na enzima, uma enzima que fosse completamente complementar ao seu substrato no estado fundamental seria, na verdade, uma enzima fraca. A afinidade otimizada para o estado de transição é o que confere a alta eficiência catalítica às enzimas [4](#page=4). --- # Tipos de catálise enzimática e cinética Este tópico aborda os diversos mecanismos pelos quais as enzimas realizam a catálise, explorando também os princípios fundamentais da cinética enzimática. ### 3.1 Mecanismos catalíticos enzimáticos As enzimas empregam vários mecanismos catalíticos para acelerar reações, auxiliando na quebra e formação de ligações químicas no sítio ativo [5](#page=5). #### 3.1.1 Catálise ácido-base A catálise ácido-base envolve a transferência de prótons. Em soluções aquosas não catalisadas, ácidos ou bases fortes podem acelerar reações, mas em sítios ativos de enzimas, onde moléculas de água podem não estar prontamente disponíveis, aminoácidos específicos podem atuar como doadores ou aceitadores de prótons. A água é um nucleófilo fraco e o metanol um grupo de saída fraco. As enzimas podem catalisar reações ácidas e básicas simultaneamente [5](#page=5). #### 3.1.2 Catálise covalente Este mecanismo envolve a formação de uma ligação covalente transitória entre a enzima e o substrato. Para que a catálise ocorra, é necessário um grupo nucleofílico na enzima, e o novo caminho reacional deve apresentar uma energia de ativação menor do que a da reação não catalisada. Ambas as novas etapas devem ser mais rápidas do que a reação original [6](#page=6). #### 3.1.3 Catálise por íons metálicos Cerca de um terço das enzimas conhecidas requer íons metálicos para a catálise. Estes íons participam em reações redox, alterando reversivelmente seu estado de oxidação, e interagem fracamente com o substrato, de forma semelhante à ligação do substrato à enzima [6](#page=6). #### 3.1.4 Catálise eletrostática Este tipo de catálise envolve interações preferenciais com o estado de transição da reação [5](#page=5). > **Tip:** A maioria das enzimas utiliza uma combinação de várias estratégias catalíticas para maximizar o aumento da velocidade das reações [6](#page=6). ### 3.2 Cinética enzimática A cinética enzimática foca na determinação da velocidade das reações e como esta é influenciada por parâmetros experimentais. A velocidade da reação é afetada por fatores como a própria enzima, a concentração de substrato, a presença de efetores e a temperatura [6](#page=6). #### 3.2.1 Efeito da concentração de substrato na velocidade da reação A relação entre a concentração de substrato ([S]) e a velocidade inicial da reação ($V_0$) geralmente segue uma curva hiperbólica retangular para a maioria das enzimas [7](#page=7). * Em concentrações baixas de substrato, $V_0$ aumenta quase linearmente com o aumento de [S [7](#page=7). * Em concentrações elevadas de substrato, o aumento em $V_0$ torna-se insignificante, aproximando-se da velocidade máxima ($V_{max}$) [7](#page=7). > **Tip:** A análise da velocidade inicial da reação é conhecida como cinética do estado estacionário [8](#page=8). A equação de Michaelis-Menten descreve matematicamente essa relação. Desvios dessa equação podem ocorrer devido a limitações nas medições, inibição por substrato, ou a presença de inibidores nas preparações de substrato ou enzima [7](#page=7). #### 3.2.2 Estado estacionário e velocidade inicial Após a mistura da enzima com um excesso de substrato, ocorre um curto período inicial (estado pré-estacionário), onde a concentração do complexo enzima-substrato ([ES]) aumenta. Rapidamente, a reação atinge um estado estacionário, onde as concentrações de intermediários permanecem constantes. A análise da velocidade inicial é feita assumindo este estado estacionário [7](#page=7) [8](#page=8). #### 3.2.3 Determinação dos parâmetros cinéticos Os parâmetros cinéticos chave, $K_m$ e $V_{max}$, podem ser calculados a partir do gráfico não linear de Michaelis-Menten. Gráficos lineares, como o de Lineweaver-Burk, são úteis para a análise de dados com múltiplos substratos ou inibição [8](#page=8). #### 3.2.4 Derivação das equações cinéticas enzimáticas Considerando um mecanismo simples com um reagente e um produto, sem inibidores, e concentração total de enzima constante ($E_t = [E + [ES]$), a taxa observada é a taxa de formação do produto [8](#page=8). > **Tip:** É implícito que a concentração total de substrato ($S_t$) é aproximadamente igual à concentração de substrato livre [S ($S_t = [S + [ES \approx [S]$) [8](#page=8). #### 3.2.5 Constante de Michaelis ($K_m$) e Velocidade Máxima ($V_{max}$) A constante de Michaelis ($K_m$) é definida como $(k_{-1} + k_2)/k_1$ para uma reação de dois passos. A velocidade máxima ($V_{max}$) ocorre quando a enzima está totalmente saturada com substrato ($E_t = [ES]$), sendo $V_{max} = k_2[E_t]$. Tanto $K_m$ quanto $V_{max}$ dependem do mecanismo reacional [9](#page=9). #### 3.2.6 Constante de turnover ($k_{cat}$) e eficiência enzimática A constante de turnover, ou número de renovação ($k_{cat}$), descreve a etapa limitante da reação e representa o número de moléculas de substrato convertidas a produto por unidade de tempo por uma enzima saturada. A eficiência cinética de uma enzima é avaliada pela combinação de $K_m$ e $k_{cat}$ [9](#page=9). A constante de especificidade, dada por $k_{cat}/K_m$, é usada para comparar a eficiência catalítica de diferentes enzimas ou a eficiência de uma enzima com diferentes substratos. A eficiência enzimática ($k_{cat}/K_m$) é limitada pela difusão e pode aumentar com a velocidade da reação ou a afinidade ao substrato [9](#page=9). > **Tip:** A $K_m$ de uma enzima geralmente se assemelha à concentração celular de seu substrato [9](#page=9). Quando $[S \ll K_m$, a velocidade inicial ($V_0$) depende tanto de $[E_t]$ quanto de [S, caracterizando uma equação de velocidade de segunda ordem, e a constante $k_{cat}/K_m$ torna-se uma constante de velocidade de segunda ordem com unidades de M$^{-1}$s$^{-1}$. Existe um limite superior para $k_{cat}/K_m$, imposto pela velocidade de difusão de E e S em soluções aquosas [9](#page=9). #### 3.2.7 Reações com dois substratos Reações com dois substratos também podem ser descritas por uma equação semelhante à de Michaelis-Menten, onde a enzima possui uma $K_m$ para cada substrato. A cinética enzimática permite distinguir entre diferentes mecanismos cinéticos [10](#page=10): * **Mecanismo sequencial:** Envolve a formação de um complexo ternário entre a enzima e ambos os substratos. A ordem de ligação pode ser ordenada (um substrato deve se ligar antes do outro) ou aleatória (substratos podem se ligar em qualquer ordem). Em gráficos de Lineweaver-Burk, as linhas se intersectam neste mecanismo [10](#page=10). * **Mecanismo ping-pong (deslocamento duplo):** A formação de um complexo enzima-substrato, liberação do produto, modificação da enzima, formação de um segundo complexo com outro substrato, e liberação do segundo produto. Um grupo funcional pode ser transferido para a enzima, formando uma enzima covalentemente modificada (E'), que depois transfere o grupo para o segundo substrato. Em gráficos de Lineweaver-Burk, as linhas são paralelas neste mecanismo [10](#page=10). --- # Inibição e regulação enzimática A inibição e regulação enzimática são mecanismos cruciais que controlam a atividade das enzimas em sistemas biológicos, ajustando as taxas de reações metabólicas conforme as necessidades celulares [11](#page=11). ### 4.1 Inibição enzimática Inibidores de enzimas são moléculas que interferem com a catálise, diminuindo ou interrompendo as reações enzimáticas. Podem "desligar" permanentemente uma enzima ou ligar-se reversivelmente a ela [11](#page=11). #### 4.1.1 Inibidores reversíveis Inibidores reversíveis ligam-se à enzima e podem dissociar-se dela. Geralmente são análogos estruturais de substratos ou produtos e são frequentemente usados como drogas para retardar enzimas específicas. Estes inibidores podem ligar-se a uma enzima livre, prevenindo a ligação do substrato, ou ao complexo enzima-substrato, prevenindo a catálise [11](#page=11). ##### 4.1.1.1 Inibidor competitivo O inibidor competitivo compete com o substrato pela ligação ao sítio ativo da enzima. Não afeta a catálise, mas diminui a velocidade da reação pela diminuição da afinidade aparente da enzima pelo substrato (aumento aparente de $K_m$). A $V_{max}$ permanece inalterada [11](#page=11). * **Lineweaver-Burk:** As linhas intersetam-se no eixo do y em $-1/V_{max}$. O $K_m$ aparente ($K_m^{app}$) é o $K_m$ medido na presença do inibidor [11](#page=11). > **Tip:** Inibidores competitivos são frequentemente semelhantes em estrutura ao substrato. ##### 4.1.1.2 Inibidor incompetitivo O inibidor incompetitivo liga-se *apenas* ao complexo ES (enzima-substrato). Não afeta a ligação do substrato, mas inibe a função catalítica. Resulta na diminuição de $V_{max}$ e também de $K_m$ (diminuição aparente de $K_m$) [12](#page=12). * **Lineweaver-Burk:** As linhas são paralelas [12](#page=12). * A elevada concentração de substrato ($[S]$) leva a $V_0 \rightarrow V_{max}/a'$ [12](#page=12). * O $K_m$ também diminui porque a $[S]$ necessária para atingir $1/2 V_{max}$ é reduzida pelo fator $a'$ [12](#page=12). > **Tip:** A inibição incompetitiva ocorre frequentemente em reações com dois ou mais substratos ou produtos [13](#page=13). ##### 4.1.1.3 Inibidor misto O inibidor misto liga-se à enzima tanto na ausência quanto na presença do substrato, tipicamente em um sítio regulador. Inibe tanto a ligação do substrato quanto a catálise. Resulta na diminuição de $V_{max}$ e uma mudança aparente de $K_m$ [12](#page=12). * **Lineweaver-Burk:** As linhas intersetam-se à esquerda do eixo do y [12](#page=12). * O $K_m$ pode aumentar ou diminuir dependendo da afinidade do inibidor pela forma livre da enzima vs. o complexo ES [13](#page=13). * A interseção no eixo x é $-1/K_m$, indicando que não há efeito no $K_m$ com o aumento de $[I]$ em certas condições [13](#page=13). > **Tip:** Inibidores não competitivos são um caso especial de inibidores mistos onde a e a' (fatores de afinidade do inibidor para as formas E e ES) são iguais, resultando em nenhuma mudança aparente em $K_m$. A inibição não-competitiva pode ocorrer com ou sem o substrato presente, enquanto a inibição incompetitiva necessita que o complexo ES seja formado [12](#page=12) [13](#page=13). ### 4.2 Regulação enzimática Enzimas regulatórias são cruciais para o controle de vias metabólicas, atuando como "interruptores" que aumentam ou diminuem a atividade em resposta a sinais. Geralmente, a primeira enzima de uma via é uma enzima reguladora. Existem vários tipos de enzimas reguladoras [14](#page=14): * Enzimas alostéricas: afetas pela ligação não covalente reversível de moduladores alostéricos [14](#page=14). * Enzimas não alostéricas/covalentes: afetas por modificação covalente reversível [14](#page=14). * Enzimas reguladoras de ligação de proteínas: estimuladas ou inibidas pela ligação de proteínas regulatórias [14](#page=14). * Enzimas ativadas proteoliticamente: ativadas pela clivagem de segmentos polipeptídicos [14](#page=14). #### 4.2.1 Enzimas alostéricas Enzimas alostéricas funcionam através da ligação reversível e não covalente de compostos reguladores (moduladores ou efetores alostéricos). Estes moduladores podem ser ativadores ou inibidores. O local regulatório e o local catalítico podem estar em subunidades diferentes. A ligação do modulador induz uma mudança conformacional entre um estado T (tenso, inativo) e um estado R (relaxado, ativo) [14](#page=14). ##### 4.2.1.1 Tipos de modulação alostérica * **Homotrópica:** O ligante normal (substrato) e o modulador são a mesma molécula. Nestes casos, as subunidades catalíticas funcionam cooperativamente [14](#page=14) [15](#page=15). * **Heterotrópica:** O modulador é uma molécula diferente do ligante normal [14](#page=14). > **Tip:** Enzimas alostéricas são geralmente maiores e mais complexas, com múltiplas subunidades. Um exemplo é o aspartato transcarbamoilase (ATCase), que catalisa uma etapa inicial na síntese de pirimidinas e é composta por subunidades catalíticas e regulatórias [15](#page=15). * Exemplos de moduladores: * No ATCase, as subunidades reguladoras possuem locais de ligação para ATP (regulador positivo) e CTP (regulador negativo). O CTP é um produto final da via, atuando por feedback negativo. O ATP indica abundância de energia, sinalizando a necessidade de crescimento e síntese de nucleótidos [15](#page=15). ##### 4.2.1.2 Inibição de feedback As etapas reguladas em vias metabólicas são frequentemente catalisadas por enzimas alostéricas. A inibição de feedback ocorre quando o produto final da via inibe especificamente a enzima reguladora, prevenindo o acúmulo excessivo do produto. Um exemplo é a treonina desidratase, que é inibida alostericamente pela L-isoleucina (produto final), a qual se liga a um local regulatório e não ao sítio ativo. A ligação é reversível, e se a concentração de L-isoleucina diminuir, a atividade da enzima aumenta [15](#page=15) [16](#page=16). ##### 4.2.1.3 Cinética das enzimas alostéricas As enzimas alostéricas divergem do comportamento de Michaelis-Menten. Os gráficos de $V_0$ vs. $[S]$ podem apresentar curvas sigmóideas em vez de hiperbólicas. Numa curva sigmóidea, a concentração de substrato que dá $1/2 V_{max}$ é denotada como $K_{0.5}$ [16](#page=16). * **Enzimas alostéricas homotrópicas:** Apresentam curvas sigmóideas. Uma pequena mudança na concentração de substrato pode levar a uma grande mudança na atividade [16](#page=16). * **Enzimas alostéricas heterotrópicas:** * Um ativador torna a curva mais hiperbólica, diminuindo $K_{0.5}$ sem alterar $V_{max}$ [16](#page=16). * Um inibidor torna a curva mais sigmóidea, aumentando $K_{0.5}$ sem alterar $V_{max}$ [16](#page=16). > **Tip:** A cinética dos reguladores alostéricos difere da cinética de Michaelis-Menten. Pode ocorrer modulação onde $V_{max}$ muda e $K_{0.5}$ é constante [17](#page=17). #### 4.2.2 Modificações covalentes Mais de 500 tipos de modificações covalentes são encontradas em proteínas. Estas modificações envolvem a formação reversível de ligações covalentes entre moléculas reguladoras e resíduos de aminoácidos na enzima. A modificação de um resíduo de aminoácido introduz um novo aminoácido com propriedades conformacionais e funcionais alteradas [17](#page=17). ##### 4.2.2.1 Fosforilação proteica A fosforilação é uma modificação covalente comum. Envolve a adição de grupos fosfato a resíduos específicos de aminoácidos por proteínas quinases, e a remoção desses grupos por proteínas fosfatases [18](#page=18). * **Exemplo da fosforilase:** * A forma menos ativa da enzima glicogénio fosforilase é a fosforilase b, na qual os resíduos de serina não são fosforilados [18](#page=18). * A forma mais ativa é a fosforilase a, onde os resíduos de serina são fosforilados [18](#page=18). * A fosforilase b pode ser convertida (ativada) a fosforilase a pela fosforilase quinase [18](#page=18). * A fosforilase a é convertida de volta a fosforilase b pela perda de grupos fosforilo, catalisada pela fosfoproteína fosfatase 1 (PP1) [18](#page=18). * A atividade de ambas as formas é alostericamente regulada por AMP (ativador) e por inibidores como glicose 6-fosfato e ATP [18](#page=18). * A atividade da fosforilase quinase e da PP1 é também regulada por uma via de sinalização hormonal curta que responde ao glucagon e à epinefrina [18](#page=18). > **Tip:** Quando os níveis de açúcar no sangue estão baixos, o pâncreas e as glândulas suprarrenais secretam glucagon e epinefrina. A epinefrina liga-se a receptores, ativando a adenilato ciclase, o que leva à síntese de cAMP e ativação da PKA. A PKA fosforila a fosforilase quinase (ativando-a) e a fosfoproteína fosfatase inibidora 1 (PPI-1), além de inibir a PP1. Este mecanismo complexo desloca o equilíbrio para a forma mais ativa da glicogénio fosforilase [18](#page=18) [19](#page=19). --- ## Erros comuns a evitar - Revise todos os tópicos cuidadosamente antes dos exames - Preste atenção às fórmulas e definições chave - Pratique com os exemplos fornecidos em cada seção - Não memorize sem entender os conceitos subjacentes

| Termo | Definição | |------|------------| | Enzima | Biomolécula, geralmente uma proteína ou RNA, que atua como catalisador biológico, acelerando significativamente as taxas de reações químicas sem ser consumida no processo. Possuem alto poder catalítico e especificidade. | | Cofator | Um componente não proteico que pode ser necessário para a atividade catalítica de uma enzima. Pode ser um íon inorgânico ou uma molécula orgânica complexa (coenzima). | | Coenzima | Um tipo de cofator que é uma molécula orgânica ou metalo-orgânica complexa, essencial para a função de certas enzimas, frequentemente atuando como transportadora de grupos químicos em reações. | | Holoenzima | Uma enzima completa e ativa, que consiste na sua parte proteica (apoproteína) ligada a um cofator ou coenzima. | | Apoproteína | A porção proteica de uma holoenzima, que por si só não possui atividade catalítica completa sem o cofator ou coenzima associado. | | Sítio ativo | Região específica de uma enzima, geralmente uma cavidade ou fenda na sua estrutura tridimensional, onde o substrato se liga e ocorre a catálise da reação química. | | Substrato | A molécula sobre a qual uma enzima atua, ligando-se ao seu sítio ativo para ser transformada em produto. | | Energia de ativação ($\Delta G^\ddagger$) | A energia mínima necessária para que as moléculas reagentes atinjam um estado de transição de alta energia, a partir do qual a reação pode prosseguir para formar produtos. As enzimas diminuem essa barreira energética. | | Estado de transição | Um arranjo molecular transiente e de alta energia que ocorre durante uma reação química, onde as ligações estão em processo de quebra e formação, e que representa o ponto de transição entre reagentes e produtos. | | Constante de equilíbrio ($K_{eq}$) | A relação entre as concentrações de produtos e reagentes em um estado de equilíbrio para uma reação reversível, indicando a extensão em que a reação ocorre. | | Velocidade da reação ($V$) | A taxa na qual os reagentes são consumidos ou os produtos são formados em uma reação química, geralmente expressa em termos de concentração por unidade de tempo. | | Constante de velocidade ($k$) | Um fator de proporcionalidade na equação de velocidade que relaciona a velocidade de uma reação às concentrações dos reagentes. Reflete a reatividade intrínseca dos reagentes. | | Catálise ácido-base | Um mecanismo catalítico em que a enzima facilita a transferência de prótons (H+) de ou para o substrato, alterando sua reatividade. | | Catálise covalente | Um mecanismo catalítico em que a enzima forma uma ligação covalente transitória com o substrato, criando um intermediário reativo que altera o caminho da reação. | | Catálise por íons metálicos | Um mecanismo que utiliza íons metálicos como cofatores para auxiliar na catálise, frequentemente envolvidos em reações de oxidação-redução ou na estabilização de cargas. | | Equação de Michaelis-Menten | Uma equação fundamental na cinética enzimática que descreve a relação entre a velocidade inicial da reação ($V_0$) e a concentração do substrato ($[S]$), assumindo um estado estacionário. | | Velocidade máxima ($V_{max}$) | A velocidade máxima teórica de uma reação enzimática que ocorre quando a enzima está completamente saturada com substrato. | | Constante de Michaelis ($K_m$) | Uma medida da afinidade de uma enzima pelo seu substrato; representa a concentração de substrato na qual a velocidade da reação é metade da $V_{max}$. Um $K_m$ menor indica maior afinidade. | | Estado estacionário | Um estado em uma reação enzimática onde a concentração dos intermediários (como o complexo enzima-substrato, $[ES]$) permanece constante ao longo do tempo, permitindo a análise cinética. | | Inibidor enzimático | Uma molécula que se liga a uma enzima e diminui ou interrompe sua atividade catalítica, afetando a velocidade da reação. | | Inibição competitiva | Um tipo de inibição onde o inibidor compete com o substrato pelo sítio ativo da enzima, aumentando a $K_m$ aparente sem alterar a $V_{max}$. | | Inibição incompetitiva | Um tipo de inibição onde o inibidor se liga apenas ao complexo enzima-substrato ($ES$), diminuindo a $V_{max}$ e a $K_m$ aparente de forma proporcional. | | Inibição mista | Um tipo de inibição onde o inibidor pode se ligar tanto à enzima livre quanto ao complexo enzima-substrato, afetando tanto a $V_{max}$ quanto a $K_m$ aparente. | | Enzima alostérica | Uma enzima que é regulada pela ligação de moléculas (moduladores alostéricos) a um sítio regulatório distinto do sítio ativo, o que altera sua conformação e atividade catalítica. | | Modulador alostérico | Uma molécula que se liga a uma enzima alostérica em um sítio regulatório, podendo aumentar (ativador) ou diminuir (inibidor) sua atividade catalítica. | | Inibição de feedback (ou retroalimentação) | Um mecanismo regulatório onde o produto final de uma via metabólica inibe a atividade da primeira enzima da via, prevenindo o acúmulo excessivo de produtos. | | Curva sigmoidea | Um tipo de gráfico (frequentemente $V_0$ vs $[S]$) que exibe uma forma de "S", característica de enzimas alostéricas homotrópicas, indicando cooperação entre subunidades. | | Fosforilação | A adição reversível de um grupo fosfato a uma proteína, geralmente em resíduos de serina, treonina ou tirosina, que pode alterar significativamente sua atividade, conformação ou interações. |