Explique como o ATP regula negativamente a atividade da enzima PFK-1.

Passo 1

Neste exercício queremos entender como o ATP atua como inibidor alostérico da fosfofrutoquinase-1 (PFK-1). Vamos precisar dos conceitos de regulação alostérica de enzimas, estados conformacionais R e T, e da noção de carga energética celular.

Passo 2

A PFK-1 é a enzima que catalisa a conversão de frutose-6-fosfato em frutose-1,6-bisfosfato, sendo o passo limitante da glicólise. Como enzima alostérica, ela possui sítio ativo (onde se liga o substrato) e sítios regulatórios. Esses sítios regulatórios recebem ligantes que alteram sua conformação e afinidade pelo substrato.

Passo 3

O ATP é substrato da PFK-1, mas em concentrações elevadas ele também se liga a um sítio alostérico distinto do sítio catalítico. Quando a concentração de ATP aumenta muito, parte das moléculas de ATP ocupa esse sítio regulatório.
A ligação de ATP ao sítio alostérico estabiliza a conformação T (tensa) da PFK-1, que tem menor afinidade por frutose-6-fosfato e menor atividade catalítica. Isso provoca aumento aparente de K_M para o substrato e redução da velocidade máxima V_{\max}, diminuindo o fluxo glicolítico.

Passo 4

Do ponto de vista da célula, um nível alto de ATP indica que a demanda energética já está suprida. Logo, faz sentido inibir a glicólise naquele momento. Quando o ATP cai e o AMP/ADP sobe, esses nucleotídeos se ligam a outros sítios alostéricos e revertendo a enzima ao estado R (relaxado), restaurando a atividade de PFK-1.

Resposta

O ATP regula negativamente a PFK-1 por meio de ligação a um sítio alostérico, estabilizando a conformação T da enzima, o que diminui sua afinidade pelo substrato e reduz o fluxo glicolítico quando a célula tem alta carga energética.

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