Tópicos de Enzimologia

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Tópicos de Enzimologia
· 
· Conceito de Enzima
Biomolécula especial;
Proteína especializada na catálise biológica;
Reguladora de complexo de reações;
Unidade funcional do metabolismo celular.
· Atuação das enzimas na cinética das reações
- Reação A -> B 
V= ou V= 
 V = k [A]
Generalizando: A + B -> C + D
V= k [A][B]
- Eficiência da catálise -> lig. Subst. – enz.
· Interação enzima-substrato 
- A especificidade das enzimas 
- Temperatura
Efeito da temperatura sobre a velocidade de uma reação catalisada por enzima.
- Potencial hidrogenioiônico (pH)
Atividade enzimática versus pH (considerando-se os outros fatores constantes).
- Concentração da enzima
Efeito da concentração da enzima sobre a velocidade inicial (V0). A concentração do substrato está acima da necessária para atingir a velocidade máxima.
- Concentração do substrato
Efeito da concentração do substrato sobre a velocidade inicial (V0) em reações catalisadas por enzimas.
· Cinética Enzimática 
- Enzima e substrato – complexo transitório 
E + S k1 -> ES
 <- K2
 K1>K2>K3
ES -> k3 E+P
E+S k1 -> ES k3 -> E+P
 <- K2
V1 = K1 [E] [S]
V3= K3 [ES] 
Em uma reação enzimática típica:
V1 > V3
- Equação de Michaelis-Menten
E+S k1 -> ES k3 -> E+P
 <- K2
Velocidade = = K3 [ES]
 Para ter utilidade, a velocidade de uma reação deve ser definida em termos de [S] e [E]. A velocidade de dissociação de ES é igual a k1 [E][S], enquanto a velocidade de dissociação de ES é igual a (k2 + K3)[ES]. O postulado do estado estacionário iguala as duas velocidades:
K1[E][S]= (k2 + k3)[ES]
[ES]= 
Michaelis e Menten introduziram uma nova constante, Km
Km= 
Determinação do Km pelo gráfico de velocidade inicial (V0) versus concentração do substrato [S]. O Km é a concentração do substrato (mol por litro) na qual a velocidade inicial da reação é metade da velocidade máxima.
· Inibidores Enzimáticos 
Conceito: Reduzem a atividade enzimática, podem ser endógenos ou exógenos, atua como regulador dos processos celulares. São de grande interesse da área farmacológica (ex.: sulfonamidas). Propriedades tóxicas.
Diferenças no mecanismo de inibição divide-os em:
- Inibidores irreversíveis: reagem com a enzima levando a uma inativação praticamente indefinida (ex.: organofosforados e aspirina).
- Inibidores reversíveis: São divididos em dois grupos: 
Competitivos: Competem com o substrato pelo centro ativo da enzima. Formam complexo enzima-inibidor
Constante do inibidor (KIc)
KIc=
Reduzem a velocidade da reação, na presença de um inibidor competitivo a velocidade máxima pode ser atingida se houver grande concentração de substrato; apresentam grande emprego terapêutico (ex.: AZT).
Inibição competitiva. Gráficos de V0 versus concentração de substrato para uma reação de Michaelis-Menten na presença de um inibidor competitivo. A segunda figura mostra o mesmo tipo de inibição em um gráfico de Lipeweaver-Ruck.
Não-competitivos: não apresentam nenhuma semelhança estrutural com o substrato da reação que inibem, altera a estrutura enzimática inviabilizando a catálise, o ponto de ligação do inibidor é a cadeia lateral de um aminoácido. A ação é altamente inespecífica. São exemplos os metais pesados (Hg, Pb e Ag) cuja ingestão direta ou indireta são muito tóxicas.
A. Efeito da concentração do substrato sobre a velocidade inicial na presença de um inibidor não-competitivo.
B. Gráfico de Lineweaver-Bruk para a reação mostrada em A.
- Antimetabólicos ou análogos substratos: apresentam fórmula estrutural semelhante a de substratos naturais, ligam ao centro ativo e geram produtos, a via metabólica que interferem fica interrompida, utilizados em tratamentos quimioterápicos.
· Regulação da atividade enzimática
Controle da quantidade de enzimas: velocidade síntese e velocidade de degradação.
Controle da atividade da enzima: mudanças estruturais da molécula enzimática.
· Zimogênio 
Enzimas que são sintetizadas na forma inativa. A ativação se dá pela hidrólise de algumas ligações peptídicas. Exemplos: pepsinogênio->pepsina, quimiotripsinogênio->quimotripsina.
· Cofatores
São moléculas ou íons que se ligam a enzimas para que elas possam realizar catálise. Podem ser: íons metálicos e moléculas orgânicas (coenzimas).
- Cofatores íons metálicos: Ligam-se a radicais de aminoácidos da cadeia protéica ou estão presentes em grupos prostéticos (ex.: grupamento Heme).
- Cofatores Coenzimas: são aceptores de átomos ou grupos funcionais, atuam retirando do substrato átomos ou grupos funcionais ou doam estes grupos a outra reação, são transportadoras de determinados grupos. Pode estar covalentemente ligada a enzima ou “livre”, estrutura química bastante variável, exemplos: NAD, FAD e outros, vitaminas.