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--- fa733:enzimologia [15/07/2020 01:12] – Joice Abdalla Felipe
+++ fa733:enzimologia [22/09/2022 17:33] (atual) – edição externa 127.0.0.1
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 [{{ :fa733:grafico_termodinamica.png?direct | Figura 06. Gráficos que Exemplificam as Reações Exergônicas e Endergônicas. [(cite:>BORGES, J. C. <<Enzimas>[[https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/3173462/mod_resource/content/1/Aula06BioqAvan_Enzimas.pdf | Universidade de São Paulo]])]}}]\\
+Diante disso, sabendo que no modelo do encaixe induzido a formação de ligações covalentes determinam a especificidade para o ES encontrado no sítio ativo (catálico) presente na enzima, e que a própria ligação do substrato incita a formação desse local em específico, através da mudança na organização molecular, o modelo de encaixe induzido pode ser mostrado pela Carbopeptidase, pela figura a seguir.
+Temos em A, na figura, que a enzima apresenta um sítio catálitico formado pelos resíduos de Tyr 248 e por Glu 270, em vermelho um acima e outro no centro, e também pelo átomo de zinco (Zn2+), em azul. Já na parte B da figura, há uma grande mudança conformacional ao redor do sítio ativo da "carboxipeptidase A" ocasionada pela ligação do substrato dipeptídico glicil-L-tirosina, apresentado em verde.
 === Componentes da Ação Enzimática ===
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 === Ligação da Enzima ao Substrato ===
 **Chave - Fechadura**\\
 O modelo chave- fechadura, proposto por [[https://pt.wikipedia.org/wiki/Hermann_Emil_Fischer| Hermann Emil Fischer ]] em 1894, considerava o perfeito encaixe do substrato (chave) ao sítio catalítico da enzima (fechadura), logo a especificidade se dá através da enzima que tem um formato complementar ao seu substrato, não podendo ocorrer nenhuma flexibilidade entre os envolvidos. Porém, pesquisas sugerem que pode ocorrer uma mudança conformacional na enzima, de modo que esta possa se adaptar ao substrato, o que contradiz o modelo tão difundido da "chave-fechadura"[(cite:> Santos, V. S. <<Teoria do Encaixe Induzido>>. [[https://alunosonline.uol.com.br/biologia/teoria-encaixe-induzido.html | Alunos Online]])].\\
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 **Encaixe Induzido**\\
-Em 1958, [[https://pt.wikipedia.org/wiki/Daniel_E._Koshland_Jr|Daniel E.Koshland ]] apresentou um novo modelo de encaixe da enzima ao substrato, que defende a alteração da conformação da enzima ao substrato. No modelo de encaixe induzido, o sítio ativo não apresenta uma forma rígida, sua estrutura é de um arranjo espacial preciso e específico dos grupos R dos aminoácidos do sítio ativo das enzimas. Assim sendo, ocorre uma indução para que haja mudanças que permitam o reconhecimento do substrato. Além disso, a modificação gerada na enzima pode ser passada para enzimas próximas, o que garante a eficiência do processo. Agora nessa nova visão, a interação entre a enzima e o substrato não é um processo rígido e inflexível, temos demonstrada a capacidade da enzima de se adaptar ao substrato, fato que era impossível no modelo chave-fechadura[(cite:#25)].\\
+Em 1958, [[https://pt.wikipedia.org/wiki/Daniel_E._Koshland_Jr|Daniel E.Koshland ]] apresentou um novo modelo de encaixe da enzima ao substrato (encaixe induzido), que defende a alteração da conformação da enzima ao substrato. No modelo, o sítio ativo não apresenta uma forma rígida, sua estrutura é de um arranjo espacial preciso e específico dos grupos R dos aminoácidos do sítio ativo das enzimas. Assim sendo, ocorre uma indução para que haja mudanças que permitam o reconhecimento do substrato. Além disso, a modificação gerada na enzima pode ser passada para enzimas próximas, o que garante a eficiência do processo. Agora nessa nova visão, a interação entre a enzima e o substrato não é um processo rígido e inflexível, temos demonstrada a capacidade da enzima de se adaptar ao substrato, fato que era impossível no modelo chave-fechadura[(cite:#25)].\\
+A teoria do encaixe induzido (//Induced Fit theory//) é estabelecida nos seguintes termos:\\
+**I)** é necessária a orientação precisa dos grupos catalíticos para a ação enzimática ocorrer;\\
+**II)** o substrato causa uma mudança significativa na relação tridimensional dos aminoácidos no local ativo;\\
+**III)** As alterações na estrutura da proteína causadas pelo substrato irão deslocar os grupos catalíticos para o seu devido alinhamento, enquanto um não substrato não conseguirá;
+{{:fa733:induced_fit.png?400|Figura Induced Fit}}
+Daniel Koshland  mostrou que a especificidade de uma enzima não se deve à existência de um local de ligação rígido para o substrato, pelo contrário, um detalhe importante da especificidade enzimática consiste na presença de um local de ligação que há uma resposta flexível na presença de um substrato; somente quando o último está presente, o local de ligação assume a estrutura adequada para a formação de um complexo reativo enzima-substrato. O modelo de adaptação induzido é a base do modelo de interação sequencial de enzimas alostéricas, um modelo na qual baseia em duas hipóteses principais:
+**(a)** na ausência de um ligante, a proteína alostérica existe em apenas uma conformação;
+**(b)** a ligação do ligante a uma sub-unidade produz uma alteração conformacional da própria subunidade, e essa alteração, por sua vez, altera a conformação das sub-unidades livres adjacentes (efeito cooperativo).
+Deve ocorrer o alinhamento dos grupos catalíticos e os grupos de ligação devem ser otimizados para o estado de transição. Quando a enzima possui pequenas movimentações necessárias para que ocorra a catálise, que é gerado pela ligação com o substrato, a ação enzimática ocorre.
+Essas teorias são de extrema importância para a análise do aumento de cepas de organismos resistentes a determinados medicamentos. Além do mais, por a  enzima assumir uma forma flexível permite a ligação a um local "regulatório" ou "alostérico", que pode ser uma alternativa mais eficiente para terapia de medicamentos. A descoberta de que pequenas alterações podem "ativar" ou "desativar" uma enzima é muito promissor.
 [{{ :fa733:induzido.jpeg?direct | Figura 08. Modelo Induzido [(cite:>[[https://www.researchgate.net/figure/Figura-56-Modelo-de-ajuste-induzido-para-a-enzima-e-seu-substrato_fig21_311994359]])]}}]\\
+Diante disso, sabendo que no modelo do encaixe induzido a formação de ligações covalentes determinam a especificidade para o ES encontrado no sítio ativo (catalítico) presente na enzima, e que a própria ligação do substrato incita a formação desse local em específico, através da mudança na organização molecular, o modelo de encaixe induzido pode ser mostrado pela Carbopeptidase, pela figura a seguir.
+{{ :fa733:carbopeptidase_modelo_encaixe_induzido.png?600 |}}
+Temos em A, na figura, que a enzima apresenta um sítio catálitico formado pelos resíduos de Tyr 248 e por Glu 270, em vermelho um acima e outro no centro, e também pelo átomo de zinco (Zn2+), em azul. Já na parte B da figura, há uma grande mudança conformacional ao redor do sítio ativo da "carboxipeptidase A" ocasionada pela ligação do substrato dipeptídico glicil-L-tirosina, apresentado em verde.
 === Fatores que Influenciam a Ação Enzimática ===
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 **pH**\\
 O [[https://pt.wikipedia.org/wiki/PH |pH]] de uma enzima é denominado ótimo quando sua atividade catalítica é máxima. A enzima tem sua atividade de reação afetada (reduzida) quando possui valor de pH variando em torno do seu pH ótimo e pode sofrer [[https://pt.khanacademy.org/science/biology/macromolecules/proteins-and-amino-acids/a/orders-of-protein-structure |desnaturação]] quando essas variações de valores de pH é considerada brusca, ou seja, a enzima perde sua atividade biológica[(cite:> <<Desnaturação>> [[https://pt.wikipedia.org/wiki/Desnaturação | Wikipedia]])].\\
 A tabela e a figura abaixo mostram os valores de pH ótimo de algumas enzimas[(cite:> Chaves & Mello-Farias. (2008). <<Enzimas - Bioquímica>>. [[https://wp.ufpel.edu.br/aquitembioquimica/files/2018/06/06-Enzimas-PDF.pdf | Universidade Federal de Pelotas]])].\\
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 **Temperatura**\\
-Como na maioria das reações químicas, a velocidade das reações enzimáticas são afetadas pela temperatura. De acordo com estudos feitos por Worthington (2019), a reação de catalização de uma enzima torna-se mais rápida à medida que a temperatura aumenta, uma vez que a uma temperatura de 10ºC foi possível observar atividade de 50 a 100% das enzimas e, a uma temperatura relativamente baixa como, por exemplo, 1 ou 2ºC notou-se uma redução nas atividades enzimáticas para cerca de 10 a 20%[(cite:#6)]. Entretanto, é importante lembrar que após a temperatura ótima ser atingida a velocidade da reação será somente diminuída caso a temperatura continue aumentando, pois a agitação das moléculas será muito grande, a ponto das ligações que estabilizam a estrutura espacial da enzima se rompam e aconteça o processo de desnaturação. E para cada enzima existe um temperatura ótima, na qual a velocidade da reação é máxima.  [(cite:> Mira, W. (2018). <<Enzimas>> [[https://querobolsa.com.br/enem/biologia/enzimas | Quero Bolsa]])].\\
+Como na maioria das reações químicas, a velocidade das reações enzimáticas são afetadas pela temperatura. De acordo com estudos feitos por Worthington (2019), a reação de catalização de uma enzima torna-se mais rápida à medida que a temperatura aumenta, uma vez que a uma temperatura de 10ºC foi possível observar atividade de 50 a 100% das enzimas e, a uma temperatura relativamente baixa como, por exemplo, 1°C ou 2°C notou-se uma redução nas atividades enzimáticas para cerca de 10% a 20%[(cite:#6)]. Entretanto, é importante lembrar que após a temperatura ótima ser atingida a velocidade da reação será somente diminuída caso a temperatura continue aumentando, pois a agitação das moléculas será muito grande, a ponto das ligações que estabilizam a estrutura espacial da enzima se rompam e aconteça o processo de desnaturação. E para cada enzima existe um temperatura ótima, na qual a velocidade da reação é máxima.  [(cite:> Mira, W. (2018). <<Enzimas>> [[https://querobolsa.com.br/enem/biologia/enzimas | Quero Bolsa]])].\\
-A enzima somente manterá sua atividade catalítica ativa quando a temperatura que a mesma se encontra estiver numa determinada faixa a qual a enzima é estável. Por exemplo, enzimas de bactérias termofílicas (que habitam fontes de água extremamente quentes), como a [[https://pt.wikipedia.org/wiki/Taq_DNA_polimerase |taq polimerase]], apresentam atividade enzimática em temperaturas superiores a 85ªC enquanto a ribonuclease perde sua atividade com o aquecimento, mas a recupera com o resfriamento[(cite:#30)].\\
+A enzima somente manterá sua atividade catalítica ativa quando a temperatura que a mesma se encontra estiver numa determinada faixa a qual a enzima é estável. Por exemplo, enzimas de bactérias termofílicas (que habitam fontes de água extremamente quentes), como a [[https://pt.wikipedia.org/wiki/Taq_DNA_polimerase |taq polimerase]], apresentam atividade enzimática em temperaturas superiores a 85°C enquanto a ribonuclease perde sua atividade com o aquecimento, mas a recupera com o resfriamento[(cite:#30)].\\
 **Fatores que envolvem componentes da reação**\\
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 A busca recente por sustentabilidade e energia limpa, também criou a necessidade de se desenvolverem combustíveis com características físico-químicas próximas das características atuais (como exemplo, os "DROP-IN"), com o objetivo de se lançar mão da infraestrutura já existente. Nesse sentido, o grande problema dos DROP-IN está está na presença de intermediadores oxigenados, onde o oxigênio presente na estrutura do biocombustível tem relevante capacidade em danificar motores e peças dos veículos, por exemplo. Os processos de descarboxilação são negativos pelos gastos tidos nesses processos, além de gerarem subprodutos não desejáveis. Assim, as enzimas aparecem novamente na bioenergia, mas de forma diferente, uma vez que, estudos recentes comprovam que algumas famílias de enzimas apresentam propriedade única de remover o oxigênio presente nas grandes cadeias de ácidos graxos. O estudo intitulado "Enzymes make light work of hydrocarbon production" divulgado na revista Science, já aponta que algumas enzimas que pertencem a família 152 e a superclasse P450 possuem essa propriedade [(cite:> Zanphorlin, L. M. (2019). <<Peroxigenases P450: Estudo da Relação Enzima/Substrato para Aplicação em Bioenergia>>. [[http://pages.cnpem.br/pibic/wp-content/uploads/sites/52/2019/04/Peroxigenases-P450-Estudo-da-rela%C3%A7%C3%A3o-enzima-substrato-para-aplica%C3%A7%C3%A3o-em-bioenergia.pdf|CNPEM e CTBE]])].
-Outra propriedade importante, que justifica o uso das enzimas nos processos bioenergéticos, é a sua originalidade, ou seja, para cada característica da reação a ser feita existe um tipo específico de enzima a ser utilizada, de forma que, o processo em geral tenha um melhor rendimento, além de ser biodegradável e resistente a condições extremas de temperatura e pressão, mantendo sua aplicação alinhada com a narrativa da sustentabilidade[(cite:#49)].\\
+Outra propriedade importante, que justifica o uso das enzimas nos processos bioenergéticos, é a sua originalidade, ou seja, para cada característica da reação a ser feita existe um tipo específico de enzima a ser utilizada, de forma que, o processo em geral tenha um melhor rendimento, além de ser biodegradável e resistente a condições extremas de temperatura e pressão, mantendo sua aplicação alinhada com a narrativa da sustentabilidade[(cite:#50)].\\
 Existem muitos projetos de pesquisas científicas que identificam enzimas aptas para a produção da bioenergia, isto é, aquelas que são capazes de degradar a biomassa para que assim se otimizem os processos de produção desse novo modelo energético. Uma das pesquisas, com participação: da Universidade de York, FAPESP e do conselho do Reino Unido, busca alternativas para substituição do combustível a base de petróleo, buscando como ideia central de projeto, encontrar diferentes enzimas para a produção dos biocombustíveis e energia elétrica[(cite:> Alisson, E. (2016). <<FAPESP e BBSRC aplicam 19 milhões de reais em Pesquisas Sobre Biocombustíveis Avançados>>. [[http://agencia.fapesp.br/fapesp-e-bbsrc-aplicam-r-19-milhoes-em-pesquisas-sobre-biocombustiveis-avancados/24222/|Agência FAPESP]])].\\