Enzimologia: Conhecimentos Básicos

Enzymology

• Definition: Enzymes are biological molecules, typically proteins, that speed up chemical reactions in living organisms.
• Characteristics:
  • Highly specific: Enzymes only catalyze one specific reaction or a small group of related reactions.
  • High efficiency: Enzymes can increase reaction rates by up to 10^6 times.
  • Optimum pH and temperature: Enzymes function best within a specific pH and temperature range.
• Types of Enzymes:
  • Oxidoreductases: Catalyze oxidation and reduction reactions.
  • Transferases: Facilitate the transfer of functional groups between molecules.
  • Hydrolases: Catalyze the hydrolysis of various bonds.
  • Lyases: Catalyze the cleavage of various bonds without hydrolysis or oxidation.
  • Isomerases: Catalyze the conversion of one molecule into its isomer.
  • Ligases: Catalyze the formation of new bonds between molecules.

Protein Structure

• Primary Structure:
  • The sequence of amino acids in a protein.
  • Determines the protein's overall properties and function.
• Secondary Structure:
  • Refers to the specific arrangements of amino acids, such as:
    • Alpha helices (α-helices)
    • Beta sheets (β-sheets)
    • Beta turns (β-turns)
  • Stabilized by hydrogen bonds between amino acids.
• Tertiary Structure:
  • The 3D shape of a protein.
  • Determined by the interactions between amino acids, including:
    • Hydrogen bonds
    • Ionic bonds
    • Disulfide bonds
    • Hydrophobic interactions
• Quaternary Structure:
  • The arrangement of multiple polypeptide chains (subunits) in a protein.
  • Found in proteins with multiple subunits.

Lipid Metabolism

• Lipid Types:
  • Triglycerides (TG): Composed of glycerol and three fatty acid chains.
  • Phospholipids (PL): Composed of glycerol, two fatty acid chains, and a phosphate group.
  • Sterols (ST): Include cholesterol and its derivatives.
• Fatty Acid Oxidation:
  • Beta-oxidation: The breakdown of fatty acids into acetyl-CoA, which enters the citric acid cycle.
  • Alpha-oxidation: The breakdown of fatty acids into propionyl-CoA, which enters the citric acid cycle.
• Fatty Acid Synthesis:
  • Occurs in the cytosol and involves the condensation of acetyl-CoA units.
  • Regulated by enzymes such as acetyl-CoA carboxylase and fatty acid synthase.
• Lipid Transport:
  • Lipoproteins: Complexes of lipids and proteins that transport lipids in the bloodstream.
  • Chylomicrons: Transport dietary lipids from the intestine to the bloodstream.
  • VLDL (Very-Low-Density Lipoprotein): Transports endogenous lipids from the liver to peripheral tissues.

Enzimologia

• Definição: Enzimas são moléculas biológicas, tipicamente proteínas, que aumentam a velocidade de reações químicas em organismos vivos.
• Características:
  • Especificidade alta: Enzimas catalisam apenas uma reação específica ou um pequeno grupo de reações relacionadas.
  • Eficiência alta: Enzimas podem aumentar a taxa de reação em até 10^6 vezes.
  • pH e temperatura ótimos: Enzimas funcionam melhor dentro de um intervalo específico de pH e temperatura.

Tipos de Enzimas:

• Oxidorredutases: Catalisam reações de oxidação e redução.
• Transferases: Facilitam a transferência de grupos funcionais entre moléculas.
• Hidrolases: Catalisam a hidrólise de vários tipos de ligações.
• Liaases: Catalisam a clivagem de vários tipos de ligações sem hidrólise ou oxidação.
• Isomerases: Catalisam a conversão de uma molécula em seu isômero.
• Ligases: Catalisam a formação de novas ligações entre moléculas.

Estrutura de Proteínas

Estrutura Primária:

• ** Sequência de aminoácidos:** Determina as propriedades e a função geral da proteína.

Estrutura Secundária:

• Arranjos específicos de aminoácidos: Incluem:
  • Alfa-hélices (α-hélices)
  • Folhas beta (β-folhas)
  • Giros beta (β-giros)
• Estabilizada por ligações de hidrogênio entre aminoácidos.

Estrutura Terciária:

• Forma 3D da proteína: Determinada pelas interações entre aminoácidos, incluindo:
  • Ligações de hidrogênio
  • Ligações iônicas
  • Ligações dissulfeto
  • Interações hidrofóbicas

Estrutura Quaternária:

• Arranjo de cadeias polipeptídicas (subunidades) na proteína: Encontrada em proteínas com múltiplas subunidades.

Metabolismo de Lipídios

Tipos de Lipídios:

• Triglicerídeos (TG): Compostos por glicerol e três cadeias de ácido graxo.
• Fosfolipídios (PL): Compostos por glicerol, duas cadeias de ácido graxo e um grupo fosfato.
• sterolos (ST): Incluem o colesterol e seus derivados.

Oxidação de Ácidos Graxos:

• Beta-oxidação: Quebra de ácidos graxos em aceto-CoA, que entra no ciclo do ácido cítrico.
• Alfa-oxidação: Quebra de ácidos graxos em propionil-CoA, que entra no ciclo do ácido cítrico.

Síntese de Ácidos Graxos:

• Ocorre no citosol: Envolve a condensação de unidades de aceto-CoA.
• Regulada por enzimas: Como a aceto-CoA carboxilase e a sintase de ácido graxo.

Transporte de Lipídios:

• Lipoproteínas: Complexos de lipídios e proteínas que transportam lipídios no sangue.
• Quilomicrons: Transportam lipídios dietéticos da intestine para o sangue.
• VLDL (Lipoproteína de Baixa Densidade): Transporta lipídios endógenos do fígado para os tecidos periféricos.