A vida biológica é geralmente impulsionada por reações enzimáticas. Durante uma reação, entradas ou substratos são convertidos em saídas ou produtos. Em um sistema biológico como uma célula humana, essas reações poderiam, teoricamente, ocorrer de maneira espontânea, mas ocorreriam tão lentamente que a célula não funcionaria adequadamente. Proteínas especiais chamadas enzimas são capazes de acelerar as reações, mas se não houvesse maneira de controlar sua atividade, os resultados seriam tão catastróficos para a célula. A inibição por retroalimentação é um dos métodos que uma célula pode usar para impedir atividade enzimática desnecessária.

Função das enzimas

Em laboratório, muitas reações podem ser realizadas sem enzimas aquecendo uma solução cheia de substratos, que adicionam energia ao sistema e aumentam as chances de os substratos esbarrarem um no outro aleatoriamente nas posições exatas necessárias para produzir o produto desejado. As células vivas não têm essa opção, por isso produzem enzimas para unir substratos e facilitar a reação entre os diferentes compostos. Reações enzimáticas ainda requerem energia, mas não tanto quanto seria necessário na ausência da enzima catalítica.

Controle de enzimas

Geralmente, há três maneiras pelas quais uma célula pode controlar a atividade de enzimas. suas enzimas. Pode controlar quanta enzima é produzida ou destruída, mas esses métodos não são tão úteis para uma célula. O terceiro método, a inibição por feedback, pode ser usado para reagir imediatamente às condições celulares. A inibição de feedback ocorre quando um dos produtos de uma cadeia de reações impede a atividade de uma enzima no início ou no meio da cadeia. Este é um processo reversível. Quando a concentração do composto inibidor diminui, ele dissocia-se da enzima, permitindo que ele catalise reações novamente.

Estudo de caso - Metabolismo de glicose

Uma das cadeias de reação mais críticas em células eucarióticas é glicólise e o ciclo do ácido cítrico. Quando a glicose entra em uma célula, uma cadeia de 20 enzimas diferentes e vários complexos de proteínas na mitocôndria trabalham juntos para transformar a glicose em ATP, um portador de energia necessário para impulsionar a vida celular. Se as células animais não pudessem controlar essa cadeia enzimática, a glicose seria extraída continuamente da corrente sanguínea, diminuindo os níveis de açúcar no sangue para um nível perigoso. Sem inibição, as cadeias enzimáticas produziriam constantemente compostos de que a célula atualmente não precisa. Isso seria um desperdício maciço de recursos celulares.

Inibição do feedback no metabolismo da glicose

O ATP, o produto final do metabolismo da glicose, é o principal inibidor de feedback para a cadeia da enzima. Quando a célula tem uma abundância de moléculas livres de ATP - o que significa que tem muitas reservas de energia e não precisa produzir mais - o composto se liga a várias enzimas ao longo da cadeia, principalmente a fosfofrutocinase e a piruvato quinase. A inibição do ATP ocorre em pontos críticos e irreversíveis no processo. O metabolismo da glicose, portanto, é suspenso até que a célula fique com pouco ATP, quando as moléculas de energia se separam das enzimas, permitindo que continuem metabolizando açúcar em energia.