Bioquímica das Enzimas

Prévia do material em texto

Giovanna Paim
Enzimas
O nosso organismo não pode esperar tanto tempo para produzir energia. As reações 
químicas que ocorrem em nossas células devem ocorrem numa escala de tempo compatível 
com a vida, portanto, precisam ser aceleradas, ou catalisadas 
# Definição
• Enzimas são proteínas catalisadoras de reações bioquímicas.
• Catalisadores têm a função de acelerar a velocidade das reações, ao diminuir a energia 
de ativação necessária. 
• Na presença de enzimas, a variação de energia é bem menor, possibilitando que as 
reações ocorram de maneira mais facilitada. 
• Meios de representar uma reação enzimática:
• A enzima NÃO é consumida durante a reação
• Cada enzima tem uma meia vida de eliminação pré estabelecida (tempo determinado 
em que a substância tem sua concentração reduzida pela metade) 
• As enzimas estão mais concentradas no meio intracelular, onde são produzidas, pois 
são macromoléculas proteicas, sofrendo dificuldades para sair da célula
# Enzimas não funcionais plasmáticas (ENFP)
• Exerce sua função no meio intracelular
• Quando a célula sofre lise, por uma agressão biológica ou física, as ENFP, por 
consequência, são distribuídas para o plasma sanguíneo
• ENFP são encontradas no plasma em situações de renovação celular, entretanto se 
encontrarmos quantidades elevadas de ENFP no plasma sanguíneo é um sinal de 
[S] = concentração de substrato
[P] = concentração de produto
A seta indica o sentido da reação
[ES] = complexo enzima substrato
Giovanna Paim
enfermidades que levam a agressão tecidual. Logo, ENFP funcionam como marcadoras 
de lesão tecidual. 
• Portanto, exames que quantificam as ENFP no meio extracelular auxiliam no diagnóstico,
prognóstico de doenças e no acompanhamento de tratamentos. 
• Exemplos: Alanina amino transferase(TGP), realiza a transferência do radical amina do 
aminoácido alanina, é um marcador de hepatopatites. Já, aspartato amino transferase 
(TGO), é uma marcadora de infarto agudo do miocárdio e acompanhamento de lesões 
hepáticas 
# Enzimas funcionais plasmáticas (EFP)
• Exerce sua função no plasma sanguíneo. (meio extracelular)
# Estrutura enzimática
• O que diferencia uma enzima de uma proteína não enzimática é o seu sítio ativo 
(catalítico), uma microrregião formada por aminoácidos na qual o substrato é 
reconhecido, ou seja, local no qual o substrato interage com a enzima para que seja 
convertido em produto. 
• Apoenzima corresponde a parte proteica da enzima →
• Cofatores metálicos íons inorgânicos como Fe→ 2+, Zn 2+, Mg2+, que auxiliam as 
enzimas, por exemplo ao conferir estabilidade da ligação entre os aminoácidos do sítio 
ativo. 
• Coenzimas substâncias orgânicas, geralmente derivadas de vitaminas., essenciais para→
o processo catalítico. Ex: o NAD funciona como um aceptor final de hidrogênios 
liberados em reações como na desidrogenação do álcool
• Grupo prostético partes não proteicas que participam da estrutura enzimática→
Giovanna Paim
• Holoenzima termo que corresponde ao conjunto da apoenzima com seus cofatores→
metálicos e suas coenzimas. 
• Isoenzimas enzimas com diferença estrutural sutil, que realizam a mesma função.. →
Logo, a diferença estrutural não altera sua funcionalidade, geralmente a diferença é um
aminoácido distante do sítio ativo..
Exemplo: A creatina-quinase é uma enzima que permite a formação do ATP no interior do 
músculo cardíaco e do músculo esquelético. Entretanto, temos dois tipos de creatina-quinase: a
CK-MB (músculo cardíaco) e CK-MM (músculo esquelético), em exames de sangue deve-se 
realizar a distinção entre essas isoenzimas, pois CK-MB elevada pode indicar infarto do 
miocárdio. 
# Classificação das enzimas
1. Oxidorredutases
• Catálise de reação de oxidação-redução.
• Exemplo: desidrogenases e peroxidases
2. Transferases
• Catalisam a transferência de radicais.
• Exemplo: quinases (transferência de fosfato) e transaminases (transferência de 
grupamento amina)
3. Hidrolases
• Catalisam reações de hidrólise, ou seja, reações em que moléculas de água quebram 
ligações químicas. 
A (red) + B (ox) A (ox) + B (red)→
A-B + C A + B-C→
A-B + H2O A-H + B-OH→
Giovanna Paim
• Exemplos: proteases, lipases e amilases.
4. Liases
• Catalisam reações de quebra de modo geral.
• Exemplo: citrato-liase
5. Isomerases
• Catalisam reações de isomeração (alterações estruturais) 
• Exemplos: mutases, epimerases e triosefosfato isomerase
6. Ligases
• Catalisa a ligação ou a união de dois substratos. 
• Requerem uso de energia na forma de ATP
• Exemplo: piruvato carboxilase
# Modelos de reconhecimento enzimático
• Molde de Fischer / Chave-Fechadura → o sítio ativo da enzima é pré-formado e tem a 
forma complementar à molécula do substrato. Desse modo, tanto a enzima como o 
substrato são fatores rígidos, ou seja, não apresentam flexibilidade e, por isso, as 
reações enzimáticas apresentam alta especificidade 
• Molde de Koshland/ Encaixe induzido → o contato com a molécula do substrato induz 
mudanças conformacionais na enzima, que otimizam as interações com os resíduos do 
sítio ativo. 
X-A-B-Y XA + XB→
A + B + ATP A-B + ADP + Pi→
A B⇌
Giovanna Paim
# Especificidade enzimática
• Capacidade da enzima de reconhecer o substrato, mesmo que ele esteja numa 
quantidade muito pequena e misturado a outras tantas substâncias no líquido biológico.
• A enzima pode apresentar especificidade absoluta, quando atua apenas sobre um 
substrato, diferenciando, inclusive, isômeros; ou especificidade relativa, quando a enzima 
reconhece um pequeno grupo de substâncias distintas. 
# Cinética química
• Cinética de primeira ordem proporcionalidade entre a concentração do substrato e →
a velocidade. Logo, quanto maior a concentração do substrato maior a velocidade.
• Cinética de ordem zero não há mais proporcionalidade entre a concentração do →
substrato, ou seja, o aumento de substrato não interfere na velocidade, já que essa 
alcançou seu valor máximo.
• Constante de Michaelis-Mentis (Km) → corresponde à concentração do substrato no 
momento em que a reação atinge a metade da velocidade máxima. É utilizado para 
determinarmos a especificidade do substrato com a enzima, ou seja, quanto menor o 
Km, mais “verdadeiro” é o substrato.
Obs: Enzima constitucional é aquela formada em velocidade constante, mantendo uma 
concentração relativamente estável. [E]. Seu gráfico tem caráter hiperbólico (velocidade x 
concentração de substrato)
Enzima induzida é aquela que sua concentração varia dependendo de fatores ambientais. 
# Fatores que alteram a velocidade da reação enzimática
A grande variável é a concentração do substrato, já que os outros três fatores tendem
a se manter constante. 
• Concentração da enzima aumento proporcional, quanto mais enzima maior a →
velocidade. Gráfico configura-se como uma reta.
• Concentração do substrato 
• pH Velocidade máxima corresponde ao seu pH ótimo.→
Giovanna Paim
• Temperatura → a temperatura corporal (36-36,7 °C) é ideal para o funcionamento das
enzimas. Alterações bruscas na temperatura podem alterar a conformação nativa das 
enzimas, reduzindo ou provocando a perda de sua função biológica. Em temperaturas 
muito altas ocorre a desnaturação, que é irreversível. Já, em temperaturas muito baixas
a enzima encontra-se em estado de latência. 
# Inibição enzimática
Inibidor enzimático é qualquer fator que possa reduzir ou impedir a catálise enzimática. A 
inibição enzimática nem sempre é algo prejudicial., já que muitos medicamentos têm como 
ação farmacológica a inibição enzimática.. Pode ser classificada quanto a alguns fatores:
• Competitivo inibidor se liga ao sítio ativo, assim, está competindo com o substrato. →
• Não competitivo inibidor atua em diferentes regiões da proteína, mas altera de tal →
forma a conformação da proteína que o sítio ativo não consegue ligar-se ao substrato.
• Reversível quando a ligação do inibidor com a enzima é física, que é mais fraca→
• Irreversível quando a ligação do inibidor com a enzima équímica, sendo uma ligação→
mais forte. 
• Incompetitiva o inibidor atua no complexo substrato. →
➔ Inibição competitiva
A velocidade máxima da reação não é alterada, o que se altera é o KM,. Necessita-se aumentar
a quantidade de substrato para alcançar a velocidade máxima. 
Ex: Medicamentos antibacterianos conhecidos como “sulfonamidas” inibem enzimas, que 
participam da formação do ácido fólico (essencial para a produção dos ác. nucleicos) pelas 
bactérias. Logo, as bactérias não conseguem produzir ácido nucleicos e, assim, são incapazes 
de se reproduzir. 
Giovanna Paim
Ex2: Os anticolinesterásicos inibem a ação da enzima acetilcolinesterase, dessa forma há o 
aumento da concentração de acetilcolina na fenda sináptica. São utilizados no tratamento da 
miastenia gravis (doença na qual os anticorpos começam a destruir os receptores da 
acetilcolina, que diminuem sua resposta) e outras enfermidades. 
Os anticolinesterásicos podem ser reversíveis como a neostigmina ou irreversíveis 
como os organofosforados (malatiol), usados na composição de pesticidas. Em caso de 
inibidores irreversíveis é necessário a utilização de antídotos, já no de reversíveis o próprio 
substrato desloca o inibidor. 
➔ Inibição 
não 
competitiva
Ocorre diminuição da velocidade máxima da reação, entretanto a KM é inalterada. 
 Ex: Intoxicação por chumbo (saturnismo). 
# Regulação enzimática 
Grupos de enzimas podem trabalhar em conjunto para realizar uma via metabólica, em 
que o produto de uma reação enzimática é o substrato para a próxima reação. 
• Enzima reguladora (“marca-passo”) controla a atividade das demais enzimas, já que 
controla a etapa-chave de uma via metabólica. Geralmente, ocupa a posição inicial da 
sequência reacional. Essa regulação é essencial para a manutenção da homeostasia. 
Giovanna Paim
# Regulação enzimática alostérica 
As enzimas reguladoras alostéricas possuem além do sítio ativo, outro local de ligação 
chamado de sítio alostérico. 
Quando uma substância denominado efetor (regulador) se liga ao sítio alostérico de 
forma reversível (através de uma ligação física), promove uma alteração conformacional 
espacial do sítio ativo, podendo aumentar ou reduzir a atividade enzimática..
As enzimas alostéricas podem ser de 2 tipos segundo a natureza do efetor:
• Enzima heterotrópica a regulação é efetuada por um efetor diferente do substrato. →
Geralmente, funciona com “feedback negativo”, diminuindo a velocidade da reação.
• Enzima homotrópica a regulação é efetuada pelo substrato, ou seja, o efetor é o →
próprio substrato. Mesmo com pequenas concentrações de substrato, a reação 
rapidamente alcança a velocidade máxima.. Geralmente, funciona como “feedback 
positivo”, aumentando a velocidade da reação (Gráfico sigmoidal)
# Regulação enzimática não alostérica
Outra classe de enzimas regulatórias são aquelas reguladas por modificações covalentes..
reversíveis Grupos químicos são acrescentados ou retirados de resíduos de aminoácidos da 
enzima regulatória, alterando sua atividade, por intermédio de outra enzima. 
Ex: Enzima glicogênio fosforilase, que degrada o glicogênio para disponibilizar glicose Essa 
enzimas podem existir em duas isoformas: glicogênio fosforilase ativa, que é fosforilada, ou 
glicogênio fosforilase inativa, que é desfosforilada. A inserção do grupo fosfato é realizada por 
ação da enzima fosforilase cinase, que se torna ativa quando a glicemia é baixa, por ação da 
adrenalina (músculos) ou glucagon (fígado) 
Quando a glicemia retorna a níveis normais ou está alta, a própria glicose penetra nos 
hepatócitos e se liga alostericamente à enzima fosforilase a fosfatase (PP1), que, por sua vez, 
torna-se ativada e desfosforila a glicogênio fosforilase a, formando a glicogênio fosforilase b 
(menos ativa). Assim, o aumento da glicemia, inteligentemente, inibe a glicogenólise. 
Giovanna Paim
# Regulação gênica 
A enzima constitucional tem sua concentração constante. Já, a adaptativa pode ter sua 
produção aumentada ou diminuída conforme situações. 
• Tolerância metabólica ao álcool o álcool pode atuar como um indutor enzimático, →
levando a uma maior expressão gênica de formação de proteínas enzimáticas pelo 
sistema citocromos P-450 das células hepáticas. Leva a tolerância cruzada a outras 
substâncias, já que o citocromos P-450 não está restrito ao álcool.