Substrato enzimático

Para outros significados, consulte substrato

Em bioquímica, um substrato é a molécula sobre a qual actua uma enzima. A enzima catalisa uma reação química na qual o substrato é modificado para formar um produto. No caso em que apenas um substrato está envolvido na reação, este liga-se a uma região da enzima denominada sítio ativo, formando o complexo enzima-substrato, e a reação ocorre aí. O substrato é transformado para formar um ou mais produtos (uma vez que o substrato pode ser clivado durante a reação), que são depois libertados do sítio ativo. Desta forma, o sítio ativo fica livre para aceitar outra molécula de substrato e continuar a atuar. No caso em que mais do que um substrato está envolvido na reacção, estes têm de entrar no sítio activo e podem fazê-lo numa determinada ordem, reagindo então para formar os produtos. O sítio activo deve ter uma forma semelhante à do substrato para que possa entrar no mesmo, e deve conter aminoácidos com os grupos químicos apropriados para provocar uma reacção específica no substrato, que é a reacção característica daquela enzima. Existe especificidade enzima-substrato, uma vez que a enzima actua geralmente apenas sobre um único substrato específico ou sobre vários substratos que sejam química e estruturalmente semelhantes.

Um exemplo de uma reação enzimática é a formação da coalhada do leite por ação da enzima digestiva quimosina ou renina (não confundir com quimiocinas ou com a enzima renal renina) sobre o leite. O substrato da enzima é a proteína do leite, principalmente a caseína. Os produtos são dois polipeptídeos que são formados por clivagem (quebra) de um substrato peptídico mais longo. Outro exemplo é a decomposição química do peróxido de hidrogénio realizada pela enzima catalase, em que o substrato é convertido em água e gás oxigénio.

Uma reação enzimática pode ser esquematizada da seguinte forma:

E + S ⇌ ES → E + P

em que E = enzima, S = substrato(s) e P = produto(s).

Embora a ligação do substrato à enzima e a separação do produto sejam, em geral, processos reversíveis, a etapa intermédia, na qual a reação ocorre, pode ser irreversível (como no caso das reações da quimosina e da catalase discutidas acima) ou reversível (como em muitas reações de glicólise).

O aumento da concentração do substrato aumenta a velocidade da reação devido à probabilidade de o número de complexos enzima-substrato formados aumentar; isto ocorre até que a concentração da enzima se torne um fator limitante, uma vez que, a elevadas concentrações de substrato, a enzima está saturada e não consegue aumentar a velocidade da reação.

É importante notar que os substratos que podem actuar sobre uma enzima em experiências "in vitro" podem não ser necessariamente os substratos fisiológicos endógenos dessa enzima "in vivo". Ou seja, as enzimas não realizam necessariamente todas as reações no organismo que são possíveis em laboratório. Por exemplo, a hidrolase de amida de ácido gordo (FAAH) pode hidrolisar os endocanabinóides 2-araquidonoilglicerol (2-AG) e anandamida numa extensão comparável "in vitro", mas o bloqueio genético ou farmacológico "in vivo" da FAAH aumenta a quantidade de anandamida, mas não a de 2-AG, sugerindo que o 2-AG não é um substrato endógeno "in vivo" da FAAH. ^[1] Outro exemplo: observou-se que a quantidade de "N"-acil taurinas (NATs) aumentou drasticamente em animais que não possuem actividade de FAAH, mas, em realidae, estas substâncias "in vitro" são substratos muito fracos para FAAH. ^[2]

Em química, o termo substrato tem um significado mais abrangente. Um substrato é uma espécie química em observação que é objeto da ação de outros reagentess. Por exemplo, um composto em cuja transformação intervém um catalisador. A IUPAC adverte que o termo deve ser utilizado com cuidado, indicando claramente qual a espécie química na reação que é considerada o substrato. ^[3]

Referências