Hidrólise da acetilcolina
A enzima catalisa a reação bioquímica de hidrólise, na qual a molécula de acetilcolina interage com a água e se divide em dois componentes.
- Substrato: Acetilcolina. Sua estrutura química tem a forma $CH_3-CO-O-CH_2-CH_2-N^+(CH_3)_3$.
- Produtos da reação: Como resultado da quebra da ligação éster, são liberados colina ($HO-CH_2-CH_2-N^+(CH_3)_3$) e ácido acético ($CH_3-COOH$).
Dessa forma, a enzima promove a inativação do mediador logo após ele cumprir sua função sinalizadora.
Estrutura do centro ativo
Para que a molécula de substrato possa se ligar à enzima e sofrer conversão química, o centro ativo da aceticulinesterase possui uma estrutura estritamente específica. Ele inclui duas regiões funcionais principais:
- Centro aniônico (sítio de ligação). Esta região possui uma carga negativa ($\Theta$). Sua principal função é atrair eletrostaticamente e fixar rigidamente o substrato. A fixação ocorre devido à interação com o grupo amônio quaternário de nitrogênio carregado positivamente ($N^+$), que faz parte da acetilcolina.
- Centro estésico (sítio catalítico). É exatamente aqui que ocorre a reação química propriamente dita — a hidrólise da ligação éster da molécula do mediador.
Mecanismo da catálise normal
O processo de hidrólise em condições normais ocorre em várias etapas, determinadas pela orientação espacial do substrato:
- A molécula de acetilcolina se aproxima do centro ativo da enzima.
- O átomo de nitrogênio carregado positivamente na estrutura do substrato se liga ao sítio aniônico carregado negativamente.
- A ligação éster da molécula é posicionada com precisão no sítio catalítico (estésico).
- Ocorre a quebra química do substrato com a adição de uma molécula de água.
Inibição competitiva da enzima
Algumas substâncias químicas são capazes de bloquear a ação da aceticulinesterase. Os inibidores competitivos ocupam o centro ativo da enzima, tornando impossível a ligação do substrato natural. Como resultado, a acetilcolina não é degradada e começa a se acumular na fenda sináptica. Essas substâncias incluem:
- Proserinum (Neostigmina). Estruturalmente semelhante à acetilcolina e contém um grupo carregado positivamente. Ao ocupar o centro ativo, bloqueia fisicamente o acesso ao mediador.
- Edrophonium (Edrofônio). Também interage com o sítio aniônico da enzima. A ligação é garantida graças à carga positiva no átomo de nitrogênio e ao grupo hidroxila, que imita a estrutura do substrato natural.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Quais resíduos de aminoácidos formam o centro estésico (catalítico) da aceticulinesterase?
O centro estésico (catalítico) da aceticulinesterase é formado por radicais de três aminoácidos que compõem a «tríade catalítica». O centro catalítico da AChE humana inclui:
- Serina (Ser-203) — grupo hidroxila;
- Histidina (His-447) — anel imidazólico;
- Glutamato (Glu-334) — grupo carboxila.
A qual classe de enzimas, segundo a classificação internacional, pertence a aceticulinesterase?
A aceticulinesterase pertence à classe 3 — Hidrolases, subclasse das esterases. São enzimas que clivam ligações covalentes em ésteres com a adição de uma molécula de água.
O nome sistemático da aceticulinesterase é acetilcolina-acilhidrolase.
Onde exatamente a aceticulinesterase está localizada na sinapse neuromuscular?
As fontes indicam que a aceticulinesterase está localizada nas sinapses e degrada a acetilcolina na fenda sináptica. No entanto, a posição exata da enzima em relação às membranas pré e pós-sináptica na sinapse neuromuscular não é detalhada nos materiais apresentados.
Quais substâncias são inibidoras irreversíveis da aceticulinesterase?
Os inibidores irreversíveis da aceticulinesterase são os compostos organofosforados (COF). Eles interagem com o centro estésico da enzima, formando uma ligação covalente entre o resíduo fosforil e o grupo OH da serina.
Como exemplo de substância que participa da reação de inibição irreversível com a aceticulinesterase, menciona-se o di-isopropilfluorofosfato.
Qual é a diferença entre a aceticulinesterase verdadeira e a butirilcolinesterase (pseudocolinesterase)?
As diferenças entre a aceticulinesterase verdadeira e a butirilcolinesterase (pseudocolinesterase) residem na localização e na função:
| Característica | Acetilcolinesterase | Butirilcolinesterase |
|---|---|---|
| Localização | Nas sinapses | Plasma sanguíneo, fígado, outros órgãos |
| Função | Assegura a rápida inativação do mediador | Hidrolisa a acetilcolina extrassinapticamente |
O centro aniônico da enzima atrai o nitrogênio (A-A), enquanto o estésico (catalítico) cliva a ligação éster (E-E).
Questões de aulas e exames
Em quais produtos a acetilcolina é quebrada?
Durante a hidrólise mediada pela aceticulinesterase, formam-se colina e ácido acético.
Graças a que mecanismo o substrato é fixado no centro ativo?
O grupo amônio quaternário de nitrogênio carregado positivamente na molécula de acetilcolina é atraído para o centro aniônico carregado negativamente da enzima.
A que leva a ação da neostigmina e do edrofônio?
Estas substâncias são inibidores competitivos. Elas bloqueiam o centro ativo da enzima, fazendo com que a acetilcolina não seja hidrolisada e se acumule na fenda sináptica.
O que mais estudar sobre o tema
- Estrutura química da acetilcolina
- Mecanismos de formação e quebra de ligações éster
- Especificidade dos inibidores competitivos
- Consequências fisiológicas do acúmulo do mediador na fenda sináptica
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