Bioquímica

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Bioquímica Tema 9
Enzimas I
1- Objetivos: Parte 1 
· Caracterizar o mecanismo de ação das enzimas. 
· Descrever a importância da manutenção do pH, temperatura e cofatores na atividade enzimática. 
· Descrever cinética enzimática e determinar as constantes específicas relacionadas com a afinidade enzimática (Km e Velocidade máxima).
2- Enzimas: 
· Proteínas globulares especializadas na catálise de reações biológicas 
· Proteínas capazes de aumentar a velocidade de reações químicas específicas, sem serem consumidas no processo
As enzimas aumentam a velocidade das reações químicas diminuindo a energia de ativação (Ea ) necessária para as moléculas atingirem o estado de transição, sem alterar a variação de energia livre da reação ou o estado final de equilíbrio; portanto, o estado termodinâmico da reação não é alterado por catálise.
Energia de ativação (Ea ): quantidade de energia, em calorias, necessária para todas as moléculas de 1 mol de substância, a uma dada temperatura, atingirem o estado de transição. 
A molécula da enzima é tridimensional. 
3- Modelos de Representação: 
· Modelo Chave-fechadura: o centro ativo da enzima não ligada tem formato complementar ao do substrato. 
· Século XIX – Emil Fischer: modelo coerente com a especificidade da enzima pelo substrato - Modelo rígido, não permite adequações nas estruturas moleculares 
· Modelo do Encaixe induzido: a enzima muda de forma ao se ligar ao substrato - o centro ativo da enzima só tem um formato complementar ao do substrato após este estar ligado. 
· “turnover”: número de moléculas de substrato convertidas em produto por molécula de enzima por segundo.
4- Mecanismo de Catalise: 
· Catálise por proximidade: aproximação e orientação das moléculas de substrato, possibilitando a interação com a enzima. 
· Catálise ácido-básica: os grupos ionizáveis das cadeias laterais e das cadeias amino e carboxi terminais dos aminoácidos e os grupos prostéticos podem atuar como ácidos ou bases, carregando a molécula da enzima com cargas positivas ou negativas e facilitando a interação da enzima com o substrato. 
· Catálise por estiramento: a ligação da enzima modifica (distensão) a estrutura do substrato, favorecendo uma reação subsequente, por exemplo, uma hidrólise ácida. 
· Catálise covalente: envolve a formação de ligação covalente entre enzima e substrato. Envolve uma modificação química transitória na enzima. (vide exemplo a seguir)
5- Fatores que Alteram a Velocidade das Reações Enzimáticas: 
· Concentração da Enzima: a velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração da enzima. 
· pH: as enzimas têm um pH ótimo de atuação, no qual apresentam atividade máxima. 
· Temperatura: a velocidade das reações enzimáticas aumenta com a temperatura (ativação térmica) até que um máximo seja atingido. Acima da temperatura ótima ocorre diminuição da velocidade da reação devido à desnaturação enzimática.
· Cofatores: ENZIMA INATIVA (apoenzima) + COFATOR = ENZIMA ATIVA(holoenzima). 
· Cofatores inorgânicos = íons
· Cofatores orgânicos = vitaminas, carboidratos, lipídeos, etc (coenzima)
· Concentração do Substrato: quanto maior a concentração do substrato, mais rápida é a reação. 
Km = constante de Michaelis e Menten
Km = concentração de substrato necessária para a reação enzimática atingir metade da velocidade máxima 
Km = indica uma [substrato] para ocorrer catálise significativa Km indica a AFINIDADE da enzima pelo substrato - quanto menor o Km, maior a afinidade
Km = constante de Michaelis e Menten
Km = concentração de substrato necessária para a reação enzimática atingir metade da velocidade máxima Km = indica uma [substrato] para ocorrer catálise significativa Km indica a AFINIDADE da enzima pelo substrato - quanto menor o Km, maior a afinidade
6- Análise Gráfica: 
Análise gráfica dos valores de velocidade máxima (Vmax) e Constante de Michaelis e Menten (Km)
Estudo da atividade catalítica de uma peptidase intestinal (ENZIMA) com função de hidrolisar o peptídeo glicilglicina (SUBSTRATO), resultadando 2 moléculas do aminoácido glicina (PRODUTO).
CINÉTICA ENZIMÁTICA - Análise gráfica dos valores de velocidade máxima (Vmax) e Constante de Michaelis e Menten (Km)