A BIOQUÍMICA ESTRUTURAL para as CIÊNCIAS da SAÚDE

Capítulo III. A Cinética Enzimática Enzimas - Regulação

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

Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação

The sequential model of allosterism. Page 350 Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc.

Enzimas alostéreas Enzimas: Regulação

Sequential binding of ligand in the sequential model of allosterism. Page 351 Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc.

Enzimas alostéreas-efeito homotrópico Enzimas: Regulação

Heterotropic interactions in the symmetry model of allosterism. Page 349 Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc.

Enzimas alostéreas-efeito heterotrópico Enzimas: Regulação Enzimas alostéreas-efeito heterotrópico

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 Enzimas alostérias-efeito heterotrópico A C 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.

Enzimas alostéreas Não seguem a cinética de Michaelis - Menten Enzimas: Regulação Enzimas alostéreas Não seguem a cinética de Michaelis - Menten Efeito da adição de um activador alostério (+) e a adição de um inibidor (-)

Enzimas alostéreas Não seguem a cinética de Michaelis - Menten Enzimas: Regulação Enzimas alostéreas Não seguem a cinética de Michaelis - Menten

? ? Qual o significado funcional? Outras Proteínas - alostéreas Enzimas: Regulação Outras Proteínas - alostéreas HEMOGLOBINA Qual o significado funcional? ? ?

Outras Proteínas - alostéreas Enzimas: Regulação Outras Proteínas - alostéreas HEMOGLOBINA

Outras Proteínas - alostéreas Enzimas: Regulação Outras Proteínas - alostéreas HEMOGLOBINA 2-3 bifosfoglicerato um regulador alostéreo da afinidade pelo oxigénio. Ou seja mantém a hemoglobina na conformação com menor afinidade pelo O2

Enzimas: Regulação Outras Proteínas - alostéreas HEMOGLOBINA + O2

Outras Proteínas - alostéreas Enzimas: Regulação Outras Proteínas - alostéreas HEMOGLOBINA The major structural differences between the quaternary conformations of (a) deoxyHb and (b) oxyHb.

As enzimas alostéreas são reguladores essenciais Enzimas: Regulação Enzimas alostéreas 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

Para enzimas com subunidades idênticas Enzimas: Regulação Enzimas alostéreas 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

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

Se baixar a concentração do substrato? Ou a concentração do regulador? Enzimas: Regulação Enzimas alostéreas Regulação Metabólica? Se baixar a concentração do substrato? Ou a concentração do regulador? Qual o mais comum? Fosfofrutocinase Fosforilase do glicogénio Sintase do glicogénio

Inibida por ATP, Citrato Enzimas: Regulação Enzimas alostéreas Fosfofrutocinase-1 Enzima principal a regular a glicólise Activada por AMP, e Frutose 2,6 bi.fosfato Inibida por ATP, Citrato

Enzimas: Regulação Enzimas alostéreas Fosfofrutocinase

? ? Fosfofrutocinase Enzimas alostéreas 2 ADP ATP + AMP 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

Modificação Covalente como forma de regular a actividade Enzimas: Regulação Modificação Covalente como forma de regular a actividade

Respostas mediadas por Sinalização Celular Respostas mediadas por AMPc Proteína Cinase A

Regulação de Enzimas - Modificação covalente fosforilase do glicogénio 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

Regulação de Enzimas Modificação covalente Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas Modificação covalente Regulação da fosforilase do glicogénio

Regulação de Enzimas Modificação covalente Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas Modificação covalente Regulação da fosforilase do glicogénio

Regulação de Enzimas Modificação covalente A Fosforilase do glicogénio Enzimas: Regulação A Fosforilase do glicogénio É um sensor de glicose

Regulação de Enzimas Modificação covalente Enzimas: Regulação

Regulação de Enzimas Modificação covalente Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas Modificação covalente

Regulação de Enzimas em cascatas de sinalização Modificação covalente Enzimas: Regulação

Regulação de Enzimas em cascatas de sinalização Modificação covalente Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas em cascatas de sinalização Modificação covalente

Regulação de Enzimas Inibição por Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas Inibição por retro-controlo “Feedback”

Regulação de Enzimas Isoenzimas Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas Isoenzimas ? ?

Regulação de Enzimas Isoenzimas Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas Isoenzimas

Regulação de Enzimas Isoenzimas 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

Regulação de Enzimas : Isoenzimas - LDH Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas : Isoenzimas - LDH

Regulação de Enzimas : Isoenzimas - LDH Enzimas: Regulação Regulação de Enzimas : Isoenzimas - LDH 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

Regulação por clivagem proteolítica Activation of chymotrypsinogen by proteolytic cleavage. Page 528 Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc.

Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação

Activation of trypsinogen to form trypsin. Voet Biochemistry 3e © 2004 John Wiley & Sons, Inc.

Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação

Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação

Acontecimentos Celulares Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação Acontecimentos Celulares

Acontecimentos Celulares Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação Acontecimentos Celulares

Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação Inibidores

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Acontecimentos Celulares Regulação de Enzimas: Proteólise Enzimas: Regulação Acontecimentos Celulares