Enzimas: Catalisadores Biológicos

Prévia do material em texto

SDE0024 – BIOQUIMICA 
Aula 03: ENZIMAS 
Bioquímica 
AULA 04: ENZIMAS 
• são catalisadores biológicos: elas 
aumentam a velocidade de reação das 
substâncias reagentes na formação do 
produto, sem serem consumidas durante 
a reação. 
1700 1850 1897 1926 
Estudos da digestão 
da carne por 
secreções do 
estômago 
Pasteur: A fermentação do 
açúcar em álcool por 
leveduras é catalisada por 
fermentos 
Buchner: A fermentação 
ocorre mesmo após as 
“moléculas serem removidas 
células” 
Summer: cristalizou a 
urease e postulou a ideia 
de que toda enzima é uma 
proteína 
HISTÓRICO 
São moléculas catalíticas proteicas 
 (exceto algumas que são RNA) 
 
 
- Moléculas que aumentam a velocidade 
de reações sem se alterarem neste processo 
 
 
- Catalisam os eventos metabólicos 
 
 
- Possuem substratos específicos e precisam da 
sua conformação proteica natural para 
funcionar 
 
Bioquímica 
Enzimas 
Bioquímica 
Enzimas 
Nomenclatura das enzimas 
• Nome recomendado: sufixo ase 
 
- Prefixo que designa o substrato: glicosidase, urease, amilase 
 
- Prefixo que designa a reação: lactato desidrogenase, fenilalanina 
hidroxilase 
 
Nome sistemático: sufixo ase 
 
- Nome complexo que descreve a reação: 
 D-gliceraldeído 3 fosfato: NAD Oxiredutase 
 
Bioquímica 
Propriedades das enzimas 
A região a qual o substrato se liga à enzima é chamada centro ativo 
(ou sítio ativo) da enzima. O centro ativo é formado por resíduos de 
aminoácidos que estão próximos devido à sua estrutura terciária. O 
centro ativo constitui uma cavidade com forma definida, que 
permite à enzima “reconhecer ” o substrato. 
Bioquímica 
Propriedades das enzimas 
E + S <======> ES <======> EP <======> E + P 
Bioquímica 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Enzimas 
- Eficiência catalítica 
 As reações catalisadas por enzimas são mais rápidas 
 Capacidade de transformar 100 a 1000 moléculas de substrato por segundo 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Propriedades das Enzimas 
- A atividade de uma enzima depende de sua integridade e conformação 
nativas. 
- A atividade de algumas enzimas depende de cofatores 
 
Cofator 
Inorgânico: 
Íons metálicos 
Orgânico: 
Coenzima 
cofator 
 Apoenzima (inativa) + cofator holoenzima (ativa) 
Bioquímica 
Cofator 
AULA 04: ENZIMAS 
• Compostos não proteicos adicionais que permitem algumas proteínas 
desenvolverem sua atividade completa. 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Cofatores inorgânicos 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Cofatores orgânicos - coenzimas 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Cofatores orgânicos - coenzimas 
Algumas coenzimas são carreadores transitórios de grupos funcionais ou de 
átomos específicos 
Bioquímica 
Classificação 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Cinética enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
• Para que ocorra uma reação química, 
as moléculas devem ter o melhor 
contato possível, que as possibilitem 
colidir umas com as outras, adquirindo 
um mínimo de energia que lhes permita 
atingir um estado reativo: estado de 
transição. 
Bioquímica 
Cinética enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
• Para que as moléculas reajam, é 
necessária uma quantidade inicial de 
energia no sistema: energia de ativação. 
` 
A diferença energética entre o estado 
fundamental e o estado de transição é 
chamada de Energia de Ativação. 
 Se a energia de ativação é alta a 
reação ocorre mais lentamente 
 
 As enzimas (catalisadores) 
diminuem a energia de ativação, 
acelerando a reação, à custa da energia 
de ligação liberada das ligações entre a 
enzima e o substrato. 
 
Bioquímica 
Cinética enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
• Conceito de Chave e Fechadura 
 
- É um conceito errado 
 
- Os substratos não se encaixam perfeitamente nas enzimas 
 
- A enzima deve ser complementar ao estado de transição da reação 
 
- No estado de transição há o aumento das ligações entre o substrato e 
a enzima, aumentando a energia livre, diminuindo a energia de 
ativação e aumentando a velocidade 
 
Bioquímica 
Cinética enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Energia de ativação 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Cinética enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
 
- Estuda a velocidade da reação e como ela se modifica em resposta às 
alterações do meio 
 
Concentração do substrato 
 
- Aumenta a velocidade da reação até atingir a velocidade máxima (Vmax.) 
 
E + S <===> ES <===> E + P 
 
- O patamar é alcançado quando praticamente todas as enzimas estão no 
estado ES 
 
Bioquímica 
Substrato x atividade enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Cinética enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
Constante de Michaelis-Menten (Km) 
 
 - O Km é característico de um substrato e uma enzima e representa a concentração 
necessária de substrato para saturar 50% das enzimas e atingir metade da Vm 
 
- O Km reflete o grau de afinidade entre a enzima e o substrato 
 
Baixo Km representa afinidade elevada 
Alto Km representa afinidade baixa 
Bioquímica 
Cinética enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Fatores que interferem na velocidade das reações enzimáticas 
AULA 04: ENZIMAS 
• Fatores externos 
• Temperatura 
• pH 
• Fatores internos 
• [ ] de substrato 
• [ ] de enzima 
• Presença de inibidores 
Bioquímica 
Fatores que interferem na velocidade das reações enzimáticas 
AULA 04: ENZIMAS 
Temperatura 
A elevação temperatura favorece uma 
reação enzimática. 
 
•Porém o aumento gradativo da velocidade 
se verifica enquanto a enzima conservar 
sua conformação nativa. 
 
•Acima de 50-550C, a maioria as proteínas 
globulares –enzimas inclusive- são 
desnaturadas. 
Bioquímica 
Fatores que interferem na velocidade das reações enzimáticas 
AULA 04: ENZIMAS 
pH 
Toda enzima possui um pH ótimo para sua atividade. 
 
•As enzimas apresentam grupos ionizáveis (exemplos: 
resíduos de arginina, aspartato, glutamato, histidina, 
lisina). 
•O pH ótimo depende do número de tipos de grupos 
ionizáveis que a enzima apresenta e da sequência em que 
estão organizados (estrutura primária). 
Bioquímica 
Inibição enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
• Inibição reversível 
• Inibição irreversível. 
- Inibidor é uma substância que diminui a velocidade de uma reação 
- Papel regulador importante 
Bioquímica 
Inibição enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
• Inibição competitiva 
• Inibição não competitiva 
Bioquímica 
Inibição enzimática Competitiva 
AULA 04: ENZIMAS 
Certas moléculas apresentam configuração espacial semelhante à do substrato, são 
capazes de ligar-se ao centro ativo da enzima, produzindo um complexo enzima-
inibidor, semelhante ao complexo enzima substrato. O complexo enzima-inibidor 
jamais gera produto. 
Na presença de inibidor competitivo, mas com grande concentração de substrato a 
velocidade máxima pode ser atingida. 
Para inibidores competitivos o Km muda porém a velocidade máxima não. 
 
Exemplo: AZT (3’-azido-2’-desoxitimidina), um inibidor da transcriptase reversa, 
necessária para a replicação do vírus HIV causador da AIDS. 
Bioquímica 
Inibição enzimática competitiva 
AULA 04: ENZIMAS 
Inibição competitiva 
Bioquímica 
Inibição enzimática competitiva 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Inibição enzimática não competitiva 
AULA 04: ENZIMAS 
 
– o inibidor e o substrato se ligam em diferentes 
sítios na enzima 
 
Se liga na enzima ou no complexo ES, impedindo 
que a reação ocorra 
 
A velocidade diminui e não adianta aumentar a 
quantidade de substratoBioquímica 
Inibição enzimática não competitiva 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Regulação enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
 - Regulação alostérica – agem por meio de ligações 
reversíveis e não covalentes com compostos 
regulatórios denominados moduladores alostéricos ou 
efetores alostéricos, que geralmente são metabólitos 
pequenos ou cofatores 
 
A regulação da velocidade das reações permite ao 
organismo regular suas diferentes funções. 
 
- Enzimas alostéricas são reguladas por efetores, que se 
ligam em sítios diferentes do sítio ativo do substrato. 
- O efetor pode ser negativo ou positivo. 
- Ele modifica sua afinidade ou modifica a capacidade 
catalítica da enzima. 
Bioquímica 
Regulação enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Regulação enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
 Modificação covalente 
 
- Adição ou remoção de grupos fosfato, de serina, treonina ou tirosina 
- A enzima pode se tornar mais ou menos ativa 
 
 
Bioquímica 
Regulação enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Regulação enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
Em muitos sistemas multienzimáticos, as enzimas 
regulatórias são inibidas especificamente pelo 
produto final da via metabólica sempre que a 
concentração do produto final exceder as 
necessidades celulares. 
= inibição por retroalimentação. O resultado é 
que a formação do produto final diminui a 
velocidade da via inteira. 
Bioquímica 
Regulação enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
Sintese de proteína na forma inativa – são ativadas quando segmentos peptídicos 
são removidos por proteólise. Regulação por proteólise é irreversível. 
Bioquímica 
Regulação enzimática 
AULA 04: ENZIMAS 
 
 Indução e repressão da síntese 
 
- Controle feito pelas células 
 
- São aquelas que atuam em fases do desenvolvimento ou em condições fisiológicas 
específicas 
- É mais lenta (horas ou dias) do que a condição alostérica (segundos ou minutos) 
Bioquímica 
Isoenzimas 
AULA 04: ENZIMAS 
• São enzimas que diferem na sequência de aminoácidos, mas que 
catalisam a mesma reação química. 
• Isoformas: variantes estreitamente relacionadas 
Bioquímica 
Enzimas no diagnóstico clínico 
AULA 04: ENZIMAS 
Bioquímica 
Enzimas no diagnóstico clínico 
AULA 04: ENZIMAS 
• Champe,P.C.; Harvey, R.A.; Ferrier, D.R. 
Bioquímica ilustrada, 4ª ed,2009. (MATERIAL 
DIDÁTICO) 
• Lehninger, A. Princípios de Bioquímica, 5ª 
ed, 2011. 
Bioquímica 
Referências 
AULA 04: ENZIMAS 
AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO.