2024318_10295_Aula 03 - Enzimas e metabolismo de proteínas

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ENZIMAS
Professor Dsc. Natalia R. Bernardes
Enzimas
 Características das Enzimas
Aceleram a velocidade de uma 
reação, sem participar dela como 
reagente ou produto, com alta 
eficiência
São sintetizadas por células vivas 
e atuam em quase todas as reações 
químicas do metabolismo dos 
organismos vivos 
Convertem uma substância, 
chamada de substrato, em 
outra denominada produto
Estão quase sempre dentro da 
célula e compartimentalizadas
São extremamente específicas 
para a reação que catalisam
Quase todas as enzimas são de 
origem proteica, com exceção de 
algumas RNA catalíticas riboenzimas
Enzimas
 Função das Enzimas
 Catálise de reações
Enzimas
 Estrutura das Enzimas
As moléculas enzimáticas contem uma região 
especifica, em forma de fenda ou bolso, chamada 
de sitio ativo. Este sítio contém cadeias laterais de 
aminoácidos que participam da ligação com o 
substrato e da catalise
Enzimas
 Cofatores Enzimáticos
Muitas enzimas contêm pequenas moléculas ou íons metálicos que participam diretamente da ligação 
ao substrato ou da catálise. Denominados grupamentos prostéticos, cofatores e coenzimas, eles 
aumentam o repertório de capacidades catalíticas. 
Muitas coenzimas, cofatores e grupamentos 
prostéticos são derivados das vitaminas B
Os cofatores associam-se de maneira 
reversível a enzimas ou substratos. 
Enzimas
 Cofatores e Coenzimas
Enzimas
 Cofatores e Coenzimas
Maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis, sendo classificado como transportadoras de H e 
transportadoras de grupos químicos
Enzimas
 Teorias de Especificidade
 Teoria da chave-fechadura (Emil Fischer): onde a chave (o substrato), deve-
se ajustar à fechadura (a enzima), de modo que cada enzima aja sobre um 
número muito limitado de compostos.
Enzimas
 Teorias de Especificidade
 Modelo do Ajuste induzido: prevê um sitio de ligação não totalmente pré-
formado, mas sim moldável a molécula do substrato; a enzima se ajustaria a 
molécula do substrato na sua presença.
Enzimas
 Fatores que alteram a atividade enzimática
Valores extremos de pH também podem levar a ̀ 
desnaturação da enzima, pois a estrutura da 
molécula proteica cataliticamente ativa depende 
do caráter iônico das cadeias laterais dos 
aminoácidos.
O pH no qual a atividade máxima da enzima e ́ 
atingida difere para cada enzima e, geralmente, 
reflete a [H+] na qual a enzima funciona no 
organismo. Por exemplo, a pepsina, uma enzima 
digestiva do estômago, apresenta atividade 
máxima em pH 2, enquanto outras enzimas, 
destinadas a funcionar em pH neutro, desnaturam 
em meio com essa acidez
Enzimas
 Fatores que alteram a atividade enzimática
A velocidade de reação aumenta com a 
temperatura, até ́ um pico de velocidade ser 
atingido. Uma elevação maior da temperatura 
resulta em redução na velocidade de reação 
como resultado da desnaturação da enzima, 
induzida pela temperatura
A temperatura ótima para a maioria das 
enzimas humanas está entre 35 e 40 ºC. As 
enzimas humanas começam a desnaturar em 
temperaturas acima de 40 ºC,
Enzimas
 Fatores que alteram a atividade enzimática
A velocidade de uma reação (v) é o número de 
moléculas de substrato convertidas em produto 
por unidade de tempo. 
A velocidade de uma reação catalisada por enzima 
aumenta com a concentração do substrato, até́ uma 
velocidade máxima (Vma ́x) ser atingida. 
A obtenção de um platô na velocidade de reação em 
altas concentrações de substrato reflete a saturação, 
pelo substrato, de todos os sítios de ligação disponíveis 
nas moléculas enzimáticas presentes.
Enzimas
 Inibição Enzimática Qualquer substância que possa diminuir a 
velocidade das reações catalisadas por enzimas 
e ́ chamada de inibidor. Em geral, inibidores 
irreversíveis ligam-se às enzimas por meio de 
ligações covalentes. Inibidores reversíveis 
ligam-se às enzimas por meio de ligações não 
covalentes
Enzimas
 Inibição Enzimática
Substrato
Inibidor
Inibidor Reversível Competitivo: compete com o 
substrato pelo centro ativo da enzima. 
Apresentam configuração semelhante ao 
substrato e por isso são capazes de se ligarem 
ao centro ativo da enzima. Eles produzem um 
complexo enzima-inibidor - semelhante ao 
complexo enzima-substrato.
Enzimas
 Inibição Enzimática
Substrato
Inibidor
Inibidor Reversível Não Competitivo: Não tem 
semelhança estrutural com o substrato de reação 
que inibem. A sua inibição se dá pela sua 
ligação a radicais que não pertencem ao grupo 
ativo. Esta ligação vai alterar a estrutura da 
enzima e inviabiliza a sua catálise.
Enzimas
 Inibição Enzimática
Inibição Enzimática Irreversível: se ligam as 
enzimas levando a inativação definitiva desta. 
Estes inibidores são muito tóxicos para 
o organismo já que não são específicos, sendo 
capazes de inativar qualquer enzima.
METABOLISMO DE 
PROTEÍNAS E AMINOÁCIDOS
Professor Dsc. Natalia Ribeiro Bernardes
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Metabolismo de proteínas 
Ao contrário do que ocorre com as gorduras e os carboidratos, 
os aminoácidos não são armazenados pelo organismo, isto 
é, não há proteínas cuja única função seja manter um 
suprimento de aminoácidos para utilização posterior
Os aminoácidos devem ser obtidos: da dieta (aminoácidos 
essenciais), sintetizados pelo organismo (aminoácidos não 
essenciais) ou produzidos pela degradação proteica normal. 
Quaisquer aminoácidos em excesso em relação às 
necessidades biossintéticas da célula são rapidamente 
degradados.
Os aminoácidos livres estão presentes em todo o organismo, 
como por exemplo, nas células, no sangue e nos fluidos 
extracelulares.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Metabolismo de proteínas 
Proteínas derivados 
da Dieta
Aminoácidos 
Hidrólise de Proteínas 
do Corpo
Novas Proteínas 
para o corpo
Amônia 
Ureia
Excretado
Síntese dos não 
essenciais
α-cetoácidos
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Turnover Proteico
RENOVAÇÃO PROTEICA: A renovação proteica resulta da síntese e 
da degradação simultâneas de proteínas. Em adultos alimentados e 
saudáveis, a quantidade total de proteína no organismo permanece 
constante, pois a velocidade de síntese proteica é suficiente apenas 
para substituir a proteína degradada.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Renovação Proteica
Em adultos saudáveis: a quantidade total de proteína corporal 
permanece constante, pois a taxa de síntese proteica é suficiente 
apenas para substituir a proteína degradada. Estima-se que leva à 
hidrólise e à ressíntese de 300 a 400 g de proteína corporal por dia.
Taxa de renovação de acordo com o tipo de proteína: 
(1) As de curta duração (p. ex., muitas proteínas reguladoras e 
proteínas organizadas de forma errônea) são degradadas 
rapidamente, apresentando meias-vidas de minutos ou horas. 
(2) As de longa duração, com meias-vidas de dias a semanas, 
constituem a maioria das proteínas celulares. Proteínas estruturais, 
como o colágeno, são metabolicamente estáveis e apresentam 
meias-vidas de meses a anos.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Degradação de proteínas: dependentes de ATP
As proteínas destinadas à degradação pelo sistema ubiquitina-
proteassomo são inicialmente ligadas covalentemente à 
ubiquitina (requer energia na forma de ATP), uma pequena 
proteína globular não enzimática.
As proteínas marcadas com ubiquitina são então reconhecidas 
por um grande complexo proteolítico macromolecular, com 
formato de barril, denominado proteassomo, que funciona 
como "lata de lixo"
O proteassomo desenrola, desubiquitina e corta a proteína-
alvo em fragmentos, posteriormente degradados em 
aminoácidos, que entram no conjunto dos aminoácidos.
Os proteassomos degradam principalmente proteínas endógenas, ou seja, 
proteínas sintetizadas dentro da própria célula.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Degradação de proteínas: independentes de ATP
As enzimaslisossomais (hidrolases ácidas) degradam principalmente proteínas extracelulares, como 
proteínas plasmáticas, captadas pela célula por endocitose, e proteínas de superfície da membrana 
celular, utilizadas na endocitose mediada por receptor.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Digestão de Proteínas
Começa no estômago: O ácido contido na secreção gástrica 
desnaturar proteínas, tornando-as assim mais suscetíveis à hidrolise 
subsequente por proteases. A pepsina libera peptídeos e poucos 
aminoácidos livres a partir das proteínas da dieta.
No intestino delgado, os grandes polipeptídios produzidos no 
estômago pela ação da pepsina são clivados por um grupo de 
proteases pancreáticas, resultando em oligopeptídeos e 
aminoácidos.
No intestino delgado, a enzima aminopeptidase, que cliva 
repetidamente o resíduo N-terminal dos oligopeptídeos, produzindo 
peptídeos ainda menores e aminoácidos livres.
Os aminoácidos, dipeptídeos e os tripeptídeos são captados pelos 
enterócitos. Os peptídeos são hidrolisados no citosol, produzindo 
aminoácidos, antes de serem liberados para o sistema porta por 
difusão facilitada.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Digestão de Proteínas
Ativação dos zimogênios. A enteropeptidase, uma enzima sintetizada por células da mucosa intestinal 
e ali presente na superfície luminal da membrana em forma de escova - converte o zimogênio 
pancreático. Clivagem das proteínas da dieta por proteases do pâncreas. As ligações peptídicas 
suscetíveis à hidrólise estão mostradas para cada uma das cinco principais proteases pancreáticas.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Absorção de Proteínas
A superfície luminal do intestino contém a enzima 
aminopeptidase – uma exopeptidase que cliva 
repetidamente o resíduo N-terminal dos oligopeptídeos, 
produzindo peptídeos ainda menores e aminoácidos 
livres.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Manutenção dos aminoácidos no sangue
A manutenção das concentrações de 
aminoácidos no plasma circulante, no estado 
de equilíbrio dinâmico entre as refeições, 
depende do equilíbrio efetivo entre a liberação 
das reservas endógenas de proteínas e a sua 
utilização por vários tecidos.
O músculo gera mais da metade do reservatório corporal total de aminoácidos livres, e o fígado 
constitui o local das enzimas do ciclo da ureia necessárias para o processamento do excesso de 
nitrogênio.
As concentrações de aminoácidos livres nos 
fluidos extracelulares são significativamente 
mais baixas que aquelas dentro das células do 
organismo. Esse gradiente de concentração é 
mantido por sistemas de transporte ativo.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Catabolismo dos Aminoácidos: Remoção do Nitrogênio
 Transaminação
Aminotransferase: enzimas encontradas no citosol e na 
mitocôndria das células em todo o organismo, 
especialmente no fígado, rins, intestino e músculo. 
Todos os aminoácidos sofrem transaminação, com exceção 
da lisina e da treonina, que perdem seus grupos amino 
por desaminac ̧ão
Sua remoção, essencial para a produção de energia a 
partir de qualquer aminoácido, é um passo obrigatório no 
catabolismo de todos os aminoácidos.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Catabolismo dos Aminoácidos: Remoção do Nitrogênio
 Desaminação Oxidativa
Resulta na liberação do grupo amino como amônia 
livre (NH3). Essas reações ocorrem principalmente no 
fígado e no rim. 
Elas fornecem cetoácidos, que podem entrar nas 
vias centrais do metabolismo energético, e amônia, 
fonte de nitrogênio na síntese de ureia.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Catabolismo dos Aminoácidos: Remoção do Nitrogênio
Ações combinadas das reações das aminotransferases e da glutamato-desidrogenase
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Catabolismo dos Aminoácidos: Transporte da Amônia
Dois mecanismos são utilizados em humanos para o transporte da 
amônia dos tecidos periféricos até o fígado para sua conversão 
final em ureia:
Utiliza glutamina-sintetase para combinar amônia (NH3) com 
glutamato e formar glutamina - forma não tóxica de transporte da 
amônia
A glutamina é transportada no sangue para o fígado, onde é 
clivada pela glutaminase para produzir glutamato e amônia livre, 
onde acontece o ciclo da uréia
PRESENTE NA MAIORIA DOS TECIDOS
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Biossíntese da Ureia
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Biossíntese da Ureia
ETAPAS DO CICLO DA URÉIA
1 - Formação do carbamoil-fosfato. A 
formação de carbamoil-fosfato pela 
carbamoi/-fosfato-sintetase I é impulsionada 
pela clivagem de duas moléculas de ATP. A 
amônia incorporada no carbamoil-fosfato
2 - Formação de citrulina. A porção 
carbamoila do carbamoil-fosfato é 
transferida para a ornitina ao mesmo tempo 
em que é hidrolisada uma ligação fosfato de 
alta energia, sendo o fosfato liberado como 
Pi. O produto da reação, a citrulina, é 
transportado para o citosol.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Biossíntese da Ureia
ETAPAS DO CICLO DA URÉIA
3 - Síntese do argininossuccinato. A citrulina 
condensa-se com o aspartato para formar 
argininossuccinato. O grupo a-amino do 
aspartato fornece o segundo nitrogênio que, 
no final, será incorporado na ureia.
4 - Clivagem do argininossuccinato: é 
clivado, produzindo arginina e fumarato. A 
arginina formada nessa reação serve como 
precursor imediato da ureia. O fumarato 
produzido no ciclo da ureia é hidratado, 
gerando malato,
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Biossíntese da Ureia
ETAPAS DO CICLO DA URÉIA
5 - Clivagem da arginina: resultando em 
ornitina e ureia. A arginase cliva a arginina 
em ornitina e ureia. Essa enzima ocorre 
quase exclusivamente no fígado.
6 - Depois de sair do fígado por difusão, a 
ureia é transportada no sangue até os rins, 
onde é filtrada e excretada na urina. Parte 
da ureia difunde do sangue para o intestino, 
onde é clivada em C02 e NH3 pela urease 
bacteriana. Essa amônia é parcialmente 
perdida nas fezes e parcialmente 
reabsorvida para o sangue.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Catabolismo dos Aminoácidos: Biossíntese da Ureia
O ciclo da Uréia funciona de forma 
conectada ao ciclo de Krebs. O fumarato, 
que é um sub-produto do ciclo da Uréia é 
metabolizado pelo Ciclo de Krebs que por 
vez o converte em oxaloacetato, que pode 
ser convertido em aspartato que é utilizado 
pelo Ciclo da Uréia.
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Catabolismo dos Aminoácidos: Metabolismo da Amônia 
Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
 Catabolismo dos Aminoácidos: Intoxicação por Amônia 
É resultado de um desbalanço entre o catabolismo 
(degradação) e o anabolismo (formação) de proteínas. 
Primária: causada por um erro no metabolismo do 
ciclo da ureia, que nas mitocôndrias e citosol, contando 
com a participação de diferentes enzimas. Neste caso, 
há a redução da atividade de alguma dessas enzimas.
Secundária: causada por defeitos metabólicos, 
podendo ser por redução da atividade de enzimas que 
não participam do ciclo da ureia, ou então, por 
disfunção de células que contribuem significativamente 
para o metabolismo.
•Diminuição da ingestão de alimentos;
•Letargia;
•Taquipneia;
•Hipotermia;
•Vômitos;
•Ataxia;
•Convulsões;
•Hepatomegalia;
•Coma.
•Encefalopatia
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	Slide 2: Enzimas
	Slide 3: Enzimas
	Slide 4: Enzimas
	Slide 5: Enzimas
	Slide 6: Enzimas
	Slide 7: Enzimas
	Slide 8: Enzimas
	Slide 9: Enzimas
	Slide 10: Enzimas
	Slide 11: Enzimas
	Slide 12: Enzimas
	Slide 13: Enzimas
	Slide 14: Enzimas
	Slide 15: Enzimas
	Slide 16: Enzimas
	Slide 17: Metabolismo de Proteínas e aminoácidos
	Slide 18: Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
	Slide 19: Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
	Slide 20: Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
	Slide 21: Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
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	Slide 23: Metabolismo de Proteínas eAminoácidos
	Slide 24: Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
	Slide 25: Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
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	Slide 27: Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
	Slide 28: Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
	Slide 29: Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
	Slide 30: Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
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	Slide 33: Metabolismo de Proteínas e Aminoácidos
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