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ENZIMAS BQ 20181-1

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ENZIMAS 
Profa Fatima Ventura Pereira Meirelles 
 PONTO DE VISTA BIOLÓGICO/BIOQUÍMICO 
 moléculas que permitem que as reações 
metabólicas ocorram a uma velocidade 
apreciável. 
 
 PROTEÍNAS RNA 
 
 
ENZIMAS: DEFINIÇÃO 
 PONTO DE VISTA TECNOLÓGICO 
 catalisadores de processos de transformação de 
matérias primas em produtos úteis. 
ENZIMAS: DEFINIÇÃO 
VANTAGENS CATÁLISE ENZIMÁTICA 
 Altas taxas de reações: 106 - 1012 vezes maior que a 
reação não catalisada 
 Condições de operação brandas: 
 - T baixas (< 100ºC); 
 - Patm; 
 - pH neutro 
• Grande especificidade: em relação a S e P 
• Geram poucos subprodutos 
• São catalisadores quirais 
• Podem ser imobilizadas para realização de processos 
contínuos e eficientes Biblioteca de proteínas 
 
E
E
S
ES
+
ES
Emil Fischer - Modelo 
da chave -fechadura 
 Capacidade de regulação: 
 - da atividade da enzima 
 pela [S] e/ou [P]; 
 pela [efetores] (geralmente alostéricos); 
 por modificação covalente 
 propriedades cinéticas das enzimas (pH, 
 T, ...) 
 - da quantidade de enzima 
 síntese/degradação 
 Enzimas não dirigem reações . Elas permitem que 
reações favoráveis ocorram mais rapidamente. 
VANTAGENS CATÁLISE ENZIMÁTICA 
LIMITAÇÕES CATÁLISE ENZIMÁTICA 
 Nem todas as reações podem ser catalisadas 
enzimaticamente 
 
 O catalisador é sensível a variações nas condições 
(pH, T,...) experimentais, exceto aquele provenientes 
de organismos extremófilos/adaptados 
è ENERGIA DE ATIVAÇÃO 
 
Ex: glicose  CO2 e H2O G’< 0 (-686.000 cal/mol) 
 
 instável (termodinamicamente) 
estável (cineticamente) 
 
 
v = f (nº de moléculas que alcançam o estado 
 intermediário / unidade de tempo 
 
 
è ENERGIA DE ATIVAÇÃO 
 
Em sistemas biológicos T  cte   Ea (enzimas) 
Enzimas não alteram o G’ ou a K’eq, apenas a velocidade. 
Assim: No equilíbrio 
 
][][ 11 PKvSKv rf  K
P
S
K
K
eq'
[ ]
[ ]
 

1
1
 
 
Na presença da Enzima, K1 e K-1 aumentam na mesma 
proporção de modo que K’eq e G’= cte. 
 
 
 Enzimas não dirigem reações . Elas permitem que 
reações favoráveis ocorram mais rapidamente pelo 
abaixamento da energia de ativação 
LIPASE: O SÍTIO ATIVO 
Estrutura tridimensional do sítio ativo 
da lipase de P.aeruginosa (modelo 
proposto por Noble e col, 1993). Em 
destaque observa-se a posição da 
tampa constituída pela -hélice e do 
sítio ativo da enzima: SER82; HIS251; 
ASP229 (reproduzido de Jaeger e col., 
1994). 
 
Esquema representativo das conformações “fechada” (A) e “aberta” (B) da lipase de 
Rhizomucor miehei adaptado de Jääskeläinen et al. (1998). 
ENZIMAS: MODO DE AÇÃO – 
ENCAIXE INDUZIDO 
 
 
 
 CO-FATORES 
 
 
• Algumas enzimas requerem co-fatores 
• Grupamentos funcionais que participam da catálise enzimática. Podem 
ser: 
 Co-enzimas Grupos prostéticos 
 
 transitoriamente permanentemente 
 associados à enzima associados à enzima 
 
 são regenerados na podem ser regenerados em 
 própria reação* reações paralelas ou acopladas 
 
* Exceto NAD+ (pode ser regenerado por outras reações) 
 HOLOENZIMA = APOENZIMA+ COFATOR 
 (ativa) (inativa) 
OBS : Muitas VITAMINAS, 
solúveis em água, são 
precursores destas moléculas e 
devem ser ingeridas pois o 
organismo não pode sintetizar. 
CLASSIFICAÇÃO INTERNACIONAL DAS ENZIMAS 
(nome das classes, números de códigos e tipos de reações catalisadas) 
1 - Óxido redutases (reações de óxido-redução) 
 1.1. Agindo em > CH - OH 
 1.2. Agindo em > C = O 
 1.3. Agindo em > C = CH 
 1.4. Agindo em > CH - NH2 
 1.5. Agindo em > CH - NH - 
 1.6. Agindo em NADH;NADPH 
2. Transferases (transferência 
 de grupos funcionais) 
 2.1. Grupos de C 
 2.2. Grupos aldeídicos ou 
 cetônicos 
 2.3. Grupos acila 
 2.4. Grupo glicosila 
 2.5. Grupo fosfato 
 2.6. Grupo contendo S 
3. Hidrolases (reações de hidrólise) 
 3.1. Ésteres 
 3.2. Ligações glicosídicas 
 3.3. Éter 
 3.4. Ligações peptídicas 
 3.5. Anidridos ácidos 
 
4. Liases (adição a duplas ligações - eliminação de 
grupos para formar duplas) 
 4.1. >C = C< 
 4.2. > C = O 
 4.3. > C = N 
5. Isomerases (reações de isomerização) 
 5.1. Racemases e epimerases 
 5.2. Cis-trans isomerases 
 5.3. Oxidoredutase intramolecular 
 5.4. Transferase intramolecular 
6. Ligases (formação de ligação com 
desdobramento do ATP) 
 6.1. C - O 
 6.2. C - S 
 6.3. C - N 
 6.4. C - C 
Ex: peptidil-L amino acido hidrolase/ 
Carboxipeptidase A ( EC.3.4.17.1) 
EC = Enzyme Commission 
3 - hidrolase 
4 - subclasse (C – N ) 
17 - subclasse - metalocarboxipeptidase (Zn2+) 
1 - número de série (arbitrário) 
 Grande especificidade: em relação a S e P 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESPECIFICIDADE: Alta  Absoluta 
 
 glicose  glicose 6P 
 frutose  frutose 6P 
Hexoquinase manose  manose 6P 
 
 
Glicose  glicose 6P hexoquinase 
 glicoquinase 
 
1 E : 3 S 
1S : 2E 
VANTAGENS CATÁLISE ENZIMÁTICA 
ESPECIFICIDADE 
 
 SELETIVIDADE x ESPECIFICIDADE 
(Ader et al, 1997: Methods in Enzymology 286,351-386) 
VANTAGENS CATÁLISE ENZIMÁTICA 
ESPECIFICIDADE 
R O
O
O R
O
O R
O
R O
O
OH
O R
O
R O
O
O R
O
OH
OH OH
O R
O
OH O R
O
OH
OH OH
OH
 LIPASE 
RE > 90% - 1,3 específica 
70 < RE< 90% - 1,3 seletiva 
RE< 70% - não específica 
Em determinadas condições as proporções entre os diferentes 
produtos é variada 
RE = excesso regioisomérico 
 (%r.e) 
= % 1,3 DAG - % 1,2 DAG 
= % 1(3) MAG - % 2 MAG 
Nomenclature 
Enzyme Names 
EC Number 
Common/ Recommended 
Name 
Systematic Name 
Synonyms 
CAS Registry Number 
 
Isolation & Preparation 
Purification 
Cloned 
Renatured 
Crystallization 
Reaction & Specificity 
Pathway 
Catalysed Reaction 
Reaction Type 
Natural Substrates and 
Products 
Substrates and Products 
Substrates 
Natural Substrate 
Products 
Natural Product 
Inhibitors 
Cofactors 
Metals/Ions 
Activating Compounds 
Ligands 
Functional Parameters 
Km Value 
Ki Value 
Turnover Number 
Specific Activity 
pH Optimum 
pH Range 
Temperature Optimum 
Temperature Range 
 
Disease & References 
 Disease 
References 
Stability 
pH Stability 
Temperature Stability 
General Stability 
Organic Solvent Stability 
Oxidation Stability 
Storage Stability 
Enzyme Structure 
Sequence/ SwissProt link 
3D-Structure/ PDB link 
Molecular Weight 
Subunits 
Posttranslational 
Modification 
Application & 
Engineering 
Engineering 
Application 
mailto:c.ebeling@uni-koeln.deWebmaster: Christian Ebeling 
- ENZIMAS - Curva de Progresso (diferentes S e E), 
curva de v x [E] e v x t, 
 - CINÉTICA ENZIMÁTICA: Equação de Michaelis- 
Menten, curva de v x [S] , gráfico de Lineweaver- 
 Burk, Importância do Km. Ordem de Reação, 
- ENZIMAS: Inibição, grau de inibição 
NO QUADRO 
CATÁLISE ENZIMÁTICA 
EQUAÇÃO DA VELOCIDADE 
 
ESTADO ESTACIONÁRIO (DEDUÇÃO NO QUADRO) 
 ES é praticamente constante ao longo do tempo: d[ES]=0 
 dt 
 vf (ES) = vd (ES)  k1[E].[S] = (k-1 + kp) [ES] 
ou seja = [E].[S] = (k-1+ kp) = KM = [E].[S] ou [ES] = [E][S] ’ 
 [ES] k1 [ES] KM 
Considerando que 
v = Kp [ES] [E]t = [E] + [ES] Vmax = Kp [E]t 
Substituindo [ES] ’ em V, dividindo ambos os lados por [E]t tem-se que 
 v = Kp [S] 
 [E]t KM + [S] 
Substituindo Vmax tem-se que v = Vmax [S] 
 KM + [S] 
 
 
 k1 kp 
 E + S ES

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