A Especificidade Enzimática

Especificidade enzimática

        As enzimas são muito específicas, descriminando substratos com estruturas muito semelhantes. Esta especificidade pode ser relativa a apenas um substrato ou a vários substratos ao mesmo tempo.

        

        Torna-se então necessário compreender as bases moleculares da especificidade enzimática:

• Identificação de resíduos de aminoácido do sítio activo que interagem com o estado de transição de diversos substratos;
• Determinação das energias destas interacções e consequentemente da sua importância relativa na catálise.

        Vários tipos de reacções químicas ocorrem entre os substratos e os grupos funcionais das enzimas. Os grupos funcionais catalíticos da enzima podem formar uma ligação covalente transitória com o substrato e activá-lo para a reacção (em grande parte dos casos, estas reacções ocorrem somente no local activo da enzima). As interacções covalentes entre as enzimas e o substrato baixam a energia da activação (logo, aceleram a reacção) ao fornecerem um “caminho” de reacção alternativo, de baixa energia.

        Existem também as interacções não covalentes. Muita da energia requerida para baixar energias da activação é derivada das interacções fracas, não covalentes entre a enzima e o substrato. Acredita-se que a eficiência catalítica das enzimas se deve à formação de um complexo entre a enzima e o estado de transição do substrato (complexo ES). A interacção entre o substrato e a enzima neste complexo é mediada pelas mesmas forças que estabilizam a estrutura da proteína, incluindo ligações do hidrogénio e interacções hidrofóbicas e iónicas. A formação de cada interacção fraca no complexo do ES é acompanhada pela liberação de um pouco de energia livre que fornece um grau de estabilidade à interacção. Logo, a especificidade enzimática é função das interacções não-covalentes entre a enzima e o substrato no estado de transição. A energia derivada da interacção do complexo enzima-substrato é designada de energia de ligação. A energia de ligação é a maior fonte de energia livre utilizada pelas enzimas para baixar a energia de activação das reacções.

        

        A especificidade das enzimas deve-se também à existência na superfície da enzima de um local denominado sítio de ligação do substrato. O sítio de ligação do substrato de uma enzima é dado por um arranjo tridimensional especial dos aminoácidos de uma determinada região da molécula, geralmente complementar à molécula do substrato. O sítio de ligação do substrato é capaz de reconhecer inclusive isómeros ópticos "D" e "L" de um mesmo composto. No sítio activo, que pode coincidir com o sítio de ligação ou estar muito próximo dele, ocorre a reacção enzimática.

        

        Alguns modelos procuram explicar a especificidade substrato/enzima:

• Modelo Chave/Fechadura: prevê um encaixe perfeito do substrato no sítio de ligação, que seria rígido como uma fechadura (fig. b);
• Modelo do Ajuste Induzido: existe um sítio de ligação não totalmente pré-formado, mas sim moldável à molécula do substrato – a enzima ajusta-se à molécula do substrato na sua presença, sendo complementar ao seu estado de transição (fig. c);
• Evidências experimentais sugerem um terceiro modelo que combina o ajuste induzido a uma "torção" da molécula do substrato, que o "activaria" e o prepararia para a sua transformação em produto.[pic 1]

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