1. METABOLISMO
Série de reações químicas que ocorrem nos seres vivos, transformando os componentes químicos que os constituem. O metabolismo se divide em: reações de síntese (anabolismo) e reações de desassimilação (catabolismo).
1.1 ANABOLISMO
Reações de biossíntese, dependentes de energia, que utilizam moléculas precursoras menores e simples para obtenção de componentes mais complexos (assimilação).
Exemplos: fotossíntese, quimiossíntese, síntese proteica, síntese de carboidratos e proteínas, mitose, musculação.
Hormônios anabólicos: insulina, testosterona, estrógeno...
1.2 CATABOLISMO
Reações que degradam compostos complexos, produzindo energia e gerando moléculas mais simples (desassimilação).
Exemplos: digestão, respiração celular, fermentação, exercício físico aeróbico, etc.
Hormônios catabólicos: cortisol, glucagon, adrenalina, citocinas...
Diferenças entre anabolismo e catabolismo:
- Anabolismo e catabolismo são processos metabólicos opostos e complementares, é necessário que ocorram em equilíbrio para que o organismo funcione adequadamente.
- O catabolismo produz energia em forma de ATP (trifosfato de adenosina), que é utilizada nas reações anabólicas.
2. ENZIMAS
São proteínas catalisadoras, isto é, aceleram as reações químicas, sem alterá-las e sem serem alteradas. Apresentam alta especificidade com o seu substrato, catalisando reações específicas.
As enzimas diminuem a energia de ativação (energia mínima necessária para uma reação química ocorrer).
2.1 SUBSTRATO
Composto ou molécula que interage com o sítio ativo da enzima. A grande especificidade enzima-substrato está relacionada com à forma tridimensional de ambos. Se encaixam perfeitamente, o que caracteriza a Teoria Chave-Fechadura.
Sítio ativo: pequeno local da enzima onde ocorre a reação química, onde o substrato se liga.
OBS: após ocorrer a reação, a enzima continua quimicamente intacta, podendo ser usada novamente no
mesmo tipo de reação.
Nomenclatura de enzimas: geralmente, o nome dessas proteínas é baseado no tipo de substrato que elas atuam mais o sufixo ase.
Exemplos: proteases (atuam sobre proteínas), lipases (atuam sobre lipídios), amilases (degradam o amido), etc.
Algumas exceções: ptialina, pepsina, tripsina.
2.2 FATORES QUE AFETAM A ATIVIDADE ENZIMÁTICA
a) Temperatura: a velocidade das reações químicas aumenta com a elevação da temperatura até um limite (temperatura ótima). Após o limite, ocorre desnaturação proteica, alterando a forma da enzima, a inativando.
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| Efeito da temperatura na ação enzimática |
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| Comparação entre temperaturas ótimas de enzimas humanas e de bactérias extremófilas |
b) pH: índice que informa o quanto uma solução é ácida, neutra ou básica. A escala varia de 0-14, em que: o pH = 7 é neutro; pH abaixo de 7 = ácido e pH acima de 7 = básico.
Cada enzima tem um pH ótimo, alterações no pH podem desnaturar as enzimas, inativando-as.
Exemplos: pH ótimo da pepsina (produzida no estômago) = 2 (ácido); pH ótimo da tripsina (produzida no pâncreas) = 8.
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| Comparação entre o pH ótimo da pepsina (ácido) e o pH ótimo da tripsina (básico) |
A velocidade da reação aumenta com a concentração de substratos, porém se torna constante quando a concentração de enzimas é menor que a de substratos.
Cada enzima é capaz de catalisar uma reação por vez! Portanto, quando todas as enzimas já estiverem ligadas aos substratos, o excedente de substratos deve "aguardar" a disponibilidade dessas enzimas, por isso a taxa de reação diminui com a diminuição das enzimas disponíveis.
Dica: imagine que os substratos serão transportados em barcos (as enzimas) para atravessar um rio (a reação), e há uma quantidade limitada de barcos. Se a quantidade de enzimas for menor que a de substratos, em determinado momento, todos os "barcos estarão ocupados". É necessário que eles concluam a travessia para transportar outros passageiros!
No gráfico, a reta crescente passa a se tornar uma constante, onde todas as enzimas estão ligadas a substratos.
Relação entre a taxa de reação e a concentração de substrato
Geralmente, a concentração de enzimas é menor que a de substratos, devido a isso, a concentração de enzima e a atividade enzimática são diretamente proporcionais.
TÓPICOS ABORDADOS
1.Metabolismo: anabolismo e catabolismo
2. Enzimas
- Substrato
- Complexo enzima/substrato
- Nomenclatura de enzimas
3. Fatores que alteram a atividade enzimática: temperatura e pH
4. Relação da velocidade da reação com a concentração de substratos
EXERCÍCIOS
1.(MACK-SP) Para inibir a ação de uma enzima, pode-se fornecer à célula uma substância que ocupe o sítio ativo dessa enzima. Para isso, essa substância deve:
A) Estar na mesma concentração da enzima.
B) Ter a mesma estrutura espacial do substrato da enzima.
C) Recobrir toda a molécula da enzima.
D) Ter a mesma função biológica do substrato da enzima.
E) Promover a desnaturação dessa enzima.
2. (UEMS) Qual o composto biológico que tem como função facilitar e aumentar a velocidade das reações envolvendo biomoléculas orgânicas nas células?
A) Esteroides
B) Carboidratos
C) Polissacarídios
D) Lipídios
E) Proteína com função enzimática
03. (UESPI) O funcionamento dos organismos vivos depende de enzimas, as quais são essenciais às reações metabólicas celulares. Essas moléculas:
A) Possuem cadeias nucleotídicas com dobramentos tridimensionais que reconhecem o substrato numa reação do tipo chave-fechadura.
B) Diminuem a energia de ativação necessária à conversão dos reagentes em produtos.
C) Aumentam a velocidade das reações químicas quando submetidas a pH maior que 8,0 e menor que 6,0.
D) São desnaturadas em temperaturas próximas de 0°C, paralisando as reações químicas metabólicas.
E) São consumidas em reações metabólicas exotérmicas, mas não alteram o equilíbrio químico.
04. (Mackenzie-SP) Considerando-se a definição de enzimas, assinale a alternativa correta.
I. São catalisadores orgânicos, de natureza protéica,
sensíveis às variações de temperatura.
II. São substâncias químicas, de natureza lipídica, sendo consumidas durante o processo químico.
III. Apresentam uma região chamada sítio ativo, à qual se adapta a molécula do substrato.
A) Apenas a afirmativa I é correta.
B) Apenas as afirmativas II e III são corretas.
C) Apenas as afirmativas I e III são corretas.
D) Todas as afirmativas são corretas.
E) Nenhuma afirmativa é correta.
05. (UPF/2015.2) A maioria das reações metabólicas de um organismo somente ocorre se houver a presença de enzimas. Sobre as enzimas, analise as afirmativas abaixo.
I. A ação enzimática sofre influência de fatores como temperatura e potencial de hidrogênio; variações nesses fatores alteram a funcionalidade enzimática.
II. São formadas por aminoácidos e algumas delas podem conter também componentes não proteicos adicionais, como, por exemplo, carboidratos, lipídios, metais ou fosfatos.
III. Apresentam alteração em sua estrutura após a reação que catalisam, uma vez que perdem aminoácidos durante o processo.
IV. A ligação da enzima com seu respectivo substrato tem elevada especificidade. Assim, alterações na forma tridimensional da enzima podem torná-la afuncional, porque impedem o encaixe de seu centro ativo ao substrato.
Está correto apenas o que se afirma em:
A) I, II e IV.
B) I , II e III.
C) II, III e IV.
D) III e IV.
E) I, III e IV.
06. Observe as afirmativas abaixo e marque aquela que melhor explica o que é metabolismo:
A) Toda reação química que garante a síntese de substâncias em nosso organismo.
B) Toda reação química que promove a degradação de substâncias em nosso organismo.
C) Conjunto de todas as reações químicas que ocorrem em nosso corpo.
D) Conjunto de todas as reações químicas que utilizam energia.
E) Conjunto de todas as reações químicas que produzem energia.
07. Sobre o catabolismo, marque a alternativa correta:
A) No catabolismo ocorrem a degradação e a síntese de biomoléculas.
B) No catabolismo ocorre a produção de ATP.
C) No catabolismo, a síntese de moléculas leva à
produção de grande quantidade de ATP.
D) Um exemplo de catabolismo é a produção de proteínas.
E) O catabolismo ocorre sempre quando o corpo não necessita de energia.
08. (ENEM 2018) Anabolismo e catabolismo são processos celulares antagônicos, que são controlados principalmente pela ação hormonal. Por exemplo, no fígado a insulina atua como um hormônio com ação anabólica, enquanto o glucagon tem ação catabólica e ambos são secretados em resposta ao nível de glicose sanguínea.
Em caso de um indivíduo com hipoglicemia, o hormônio citado que atua no catabolismo induzirá o organismo a
A) Realizar a fermentação lática.
B) Metabolizar aerobicamente a glicose.
C) Produzir aminoácidos a partir de ácidos graxos.
D) Transformar ácidos graxos em glicogênio.
E) Estimular a utilização do glicogênio.
09. (FMP/2016) O gráfico a seguir mostra como a concentração do substrato afeta a taxa de reação química:
O modo de ação das enzimas e a análise do gráfico permitem concluir que
A) Todas as moléculas de enzimas estão unidas às moléculas de substrato quando a reação catalisada atinge a taxa máxima.
B) Com uma mesma concentração de substrato, a taxa de reação com enzima é menor que a taxa de reação sem enzima.
C) A reação sem enzima possui energia de ativação menor do que a reação com enzima.
D) O aumento da taxa de reação com enzima é inversamente proporcional ao aumento da concentração do substrato.
E) A concentração do substrato não interfere na taxa de reação com enzimas porque estas são inespecíficas.
Respostas: 1 - B, 2 - E, 3 - B, 4 - C, 5 - A, 6 - C, 7 - B, 8 - E, 9 - A.
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