Questões gerais para assimilação de conceitos

Questões gerais para assimilação de conceitos

1. Definir enzimas e enumerar algumas de suas propriedades.
2. Demonstrar que a atividade catalítica depende da integridade de estrutura protéica.
3. Definir substrato e centro ativo.
4. Dar o conceito de cofator, coenzimas, grupo prostético, apoenzima e holoenzima.
5. Como são classificadas as enzimas?
6. Desenhar um gráfico típico de Energia livre/Progresso da reação. Assinale no gráfico o que é energia de ativação.
7. Como atuam as enzimas? Por que as enzimas são catalisadoras mais eficientes do que os catalisadores inorgânicos?
8. Faça o gráfico que mostra como a concentração de substrato afeta a velocidade das reações catalisadas por enzimas. Determine neste gráfico Vmax e Km.
9. Quando v = Vmax?
10. Escreva a recíproca da equação de Michaelis-Menten como proposto por Lineweaver-Burk.
11. Interpretar as curvas de atividade enzimática em função do pH e temperatura.
12. Citar como a concentração de enzima influência a velocidade da reação catalisada quando o substrato está em concentrações saturantes.
13. Dar o conceito de inibição irreversível, exemplificando.
14. Quais são os tipos de inibição reversível?
15. Definir inibidor competitivo. Dar as características da inibição competitiva e do inibidor competitivo.
16. Definir inibição não competitiva, dando as características deste tipo de  inibição.
17. Por que a inibição não competitiva não pode ser revertida quando a (S) é saturante?
18. Mostrar graficamente as diferenças entre inibição competitiva e não competitiva, utilizando os gráficos de Michaelis-Menten e Lineweaver-Burk.
19. Definir enzimas alostéricas e sítios alostéricos.
20. Dar um exemplo de uma enzima regulatória, regulada covalentemente.
21. O que acontece quando um sítio alostérico é ocupado por um modulador positivo?
22. As enzimas alostéricas seguem o modelo proposto por Michaelis-Menten?

Quais as diferenças observadas para o modelo alostérico?

1. Desenhe um modelo esquemático das interações entre as subunidades de uma enzima alostérica.
2. Dar o significado de KM, KS e kcat. Qual a finalidade de se determinar estes parâmetros cinéticos?

 Questões Específicas para raciocínio científico

1. Conservando o sabor doce do milho – O sabor adocicado do milho recém-colhido é devido ao alto nível de açúcar nos grãos. O milho comprado no mercado (vários dias após a colheita) não é mais tão doce, porque cerca de 50% do açúcar livre do milho é convertido em amido um dia após a colheita. Para preservar o sabor doce do milho fresco as espigas descascadas são mergulhadas em água fervente por alguns minutos (“branqueamento”) e então resfriadas em água fria. O milho tratado dessa maneira e depois guardado em congelador mantém seu sabor adocicado. Qual é a base bioquímica deste procedimento?
2. Aumento da velocidade pela urease – A enzima urease aumenta a velocidade de hidrólise da uréia em pH 8,0 e a 20ºC por um fator de 1014. Se uma dada quantidade de urease pode hidrolisar completamente uma dada quantidade de uréia em 5min a 20ºC e pH 8,0, quanto levaria para que a mesma quantidade de uréia seja hidrolisada na ausência de urease? Suponha que ambas as reações ocorram em meio estéreis, de forma que a uréia não possa ser atacada por microorganismos.
3. Características dos sítios ativos de enzimas – O sítio ativo de uma enzima consiste geralmente de uma fenda ou bolsa na superfície da mesma e na superfície das paredes desta fenda estão as cadeias laterais dos aminoácidos necessárias para ligar o substrato e catalisar sua transformação química. A carboxipeptidase com uma única cadeia de 307 aminoácidos é uma enzima que remove em seqüência o resíduo C-terminal de substratos peptídicos. Os dois  grupos catalíticos essenciais no sítio ativo são fornecidos por Arg145 e Glu270.

1. Explique como esses dois aminoácidos, tão distantes na seqüência primária, podem catalisar uma reação que ocorre no espaço de poucos décimos de nanômetro.
2. Se apenas esses dois grupos catalíticos estão envolvidos no mecanismo de hidrólise, por que é necessário que a enzima contenha um número tão grande de resíduos de aminoácidos?

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1. Ensaio quantitativo da desidrogenase láctica – A enzima desidrogenase láctica de músculo catalisa a reação:

                                           O                                                       OH

                                              ⎪⎪                                                           ⎪

CH3−C−COO-  +  NADH  + H+  ⎯⎯⎯• CH3−C−COO-  +  NAD+

                                          ⎪

                                          H

                                         Piruvato                                                   Lactato

                   

NADH e NAD+ são, respectivamente, as formas reduzidas e oxidada da coenzima NAD. Em contraste com aquelas do NAD+, soluções de NADH absorvem luz em 340nm. Esta propriedade é empregada na determinação da concentração de NADH em solução, pela medida em um espectrofotômetro da quantidade de luz absorvida em 340nm pela solução. Explique como essas propriedades do NADH podem ser usadas para a montagem de um ensaio quantitativo da desidrogenase láctica.

[S](M)                    Vo (μM/min)

2,5 x 10-6                       28

4,0 x 10-6                       40

1 x 10-5                       70

2 x 10-5                       95

4 x 10-5                     112

1 x 10-4                     128

2 x 10-3                     139

1 x 10-2                     140

1. Determinação aproximada de Vmáx e de Km por inspeção – Embora existam métodos gráficos para a determinação acurada dos valores de Vmáx e de Km de uma reação catalisada enzimaticamente, esses valores podem ser determinados rapidamente a partir das velocidades iniciais obtidas em concentrações crescentes do substrato. Usando as definições de Km e Vmáx estime os valores aproximados destas constantes para a reação enzimática que fornece  os seguintes resultados:   

[S](mM)                 Produtor formado (μmol/min)

1,5                                      0,21

2,0                                      0,24

3,0                                      0,28

4,0                                      0,33

8,0                                      0,40

16,0                                      0,45

1. Análise gráfica dos valores de Vmáx e Km – Os dados experimentais abaixo foram coletados durante um estudo da atividade catalítica de uma peptidase intestinal capaz de hidrolisar o peptídio glicilglicina:

                Glicilglicina + H2O  → 2 glicina

A partir destes dados determine, por análise gráfica (veja Adendo 8-1-Lehninger), os valores de Km e de Vmáx para esta preparação de enzima e seu substrato.

1. Proteção de uma enzima contra a desnaturação pelo calor – Quando uma solução de enzima é aquecida, ocorre uma progressiva perda da atividade catalítica com o tempo. Esta inativação é o resultado do desenovelamento da molécula da enzima nativa para uma conformação enrolada ao acaso, devido ao aumento da energia térmica das moléculas de enzima. Uma solução de hexoquinase incubada a 45ºC perde 50% de sua atividade em 12min, mas quando a hexoquinase é incubada a 45ºC na presença de grandes concentrações de um dos substratos, ela perde apenas 3% de sua atividade após o mesmo período de tempo. Explique porque a desnaturação da hexoquinase é retardada na presença de um dos seus substratos.[pic 3]
2. Inibição da anidrase carbônica pela acetazolamida – A anidrase carbônica é fortemente inibida pela droga acetazolamida, ela é empregada também para aumentar a secreção de urina e para tratar o glaucoma, doença caracterizada pela pressão excessivamente alta no interior do globo ocular. Nestes e em outros processos secretórios a anidrase carbônica desempenha um importante papel, já que ela participa na regulação do conteúdo de bicarbonato e o pH de muitos fluidos do corpo. A figura ao lado ilustra a variação da velocidade de reação em função da concentração de substrato para a reação catalisada pela anidrase carbônica. Quando o experimento é repetido na presença de acetazolamida, obtém-se a curva de baixo. Da inspeção das duas curvas e do seu conhecimento das propriedades cinéticas sobre inibidores competitivos e não competitivos, determine a natureza da inibição provocada pela acetazolamida. Explique.[pic 4]
3. O pH ótimo da lisozima – A atividade enzimática da lisozima tem um valor ótimo em pH 5,2.

O sítio ativo da lisozima contém dois aminoácidos essenciais para a catálise: Glu35 e Asp52. Os valores de pKa das carboxilas das cadeias laterais desses dois resíduos são, respectivamente, 5,9 e 4,5. Qual o estado de ionização (protonado ou não protonado) de cada um desses resíduos no pH ótimo da lisozima? Como os estados de ionização destes dois resíduos de aminoácidos podem explicar o perfil de atividade (mostrado acima) da lisozima em função do pH?

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