Enzimas: Fundamentos e Cinética

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FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA 
Aula 3: Enzimas
Tema da Apresentação
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Conteúdo Programático desta aula
Introdução à Enzimologia:
. Principais funções das enzimas, Mecanismo de ação e Classificação; . Cinética enzimática:
 Fundamento da Equação de Leonor Michaelis e Maud Menten;
- Adaptações Metabólicas à atividade física e aspectos clínicos enzimológicos.
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Introdução à Enzimologia
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Funções Enzimáticas
 - São catalisadores (aceleradores) das reações químicas que ocorrem no organismo humano. Devido a essa função as enzimas representam as unidades fundamentais do metabolismo celular.
- As enzimas são amplamente utilizadas na Indústria Farmacêutica e Alimentícia.
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Observe que a enzima possui o sítio específico para a ligação do Substrato (ex: maltose). No centro ativo (catalítico) há a entrada do Substrato.
Mecanismo de ação das enzimas: modelo Chave-Fechadura 
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Classificação das enzimas
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Classificação das enzimas
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Um dos objetivos principais: Mediar as velocidades das reações.
O estudo da cinética enzimática é importante por duas razões principais:
Explicar como as enzimas trabalham; 
Prever o comportamento das enzimas em organismos vivos.
Cinética das reações enzimáticas 
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Equação de Leonor Michaelis e Maud Menten
Foi proposta em 1913 para mostrar que a transformação de um Substrato (S) em um Produto (P) necessita da interação Enzima-Substrato (ES), conhecido como o modelo “chave-fechadura”. 
Fundamento da equação
Análise da cinética enzimática.
 Etapas da equação
. Primeira etapa: ligação da Enzima (E) com um Substrato (S), formando o Complexo Enzima-Substrato (ES). 
. Segunda etapa: formação de um Produto (P) a partir do Complexo Enzima-Substrato (ES) com recuperação da forma livre da Enzima (E).
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Essas pesquisadoras propuseram que:
- Quando uma Enzima (E) se combina com um Substrato (S) ocorre a formação um Complexo Enzima-Substrato (ES), com uma constante de velocidade k1;
- O Complexo ES pode dissociar-se para E e S, com uma constante de velocidade k2;
 - Ou pode prosseguir formando o Produto (P) e a Enzima livre (E), com uma constante de velocidade k3;
- A constante de velocidade da etapa de conversão do Produto (P) e da Enzima livre (E) novamente no Complexo Enzima-Substrato (ES) é representada por k4.
OBS: k1, k2, k3 e k4 são as constantes de velocidade de cada etapa.
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Nesse caso, a velocidade da reação (V), ou seja, a velocidade de formação do Produto (P) será:
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Quando os centros catalíticos estão saturados (“cheios”) com o Substrato (S), a velocidade da reação é máxima (Vmáx). 
Nestas circunstâncias, a concentração do Substrato [S] é muito maior do que a constante de Michaelis (KM) e [S] /([S] + KM) se aproxima de 1. 
A constante de Michaelis (KM) é definida como: 
 KM = (k2 + k3)/ k1
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A equação de Michaelis e Menten descreve como a velocidade da reação (V) depende da posição do equilíbrio ligado ao Substrato (S) e da constante de velocidade k2.
Michaelis e Menten mostraram que se k2 for bem menor que k-1 (chamada a aproximação de equilíbrio), pode se obter a seguinte equação:
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Alguns tipos de Inibidores Enzimáticos
. Inibidores Competitivos: competem com o substrato pelo sítio ativo da enzima. 
· Inibidores não-competitivos: ligam-se à enzima em um lugar diferente do sítio ativo do substrato. 
· Inibidores mistos: possuem características dos inibidores citados anteriormente. Podem se ligar a qualquer parte da enzima. 
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Adaptações Metabólicas à atividade física e aspectos clínicos enzimológicos
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Certos tipos de enzimas controlam os níveis séricos de colesterol, triglicerídeos e lipoproteínas.
Os níveis dessas enzimas podem ser alterados por fármacos, pela composição corporal e pela prática de exercícios físicos.
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High Density Lipoprotein (HDL) x Low Density Lipoprotein (LDL)
Quanto mais elevado for o nível de LDL e menor o nível de HDL, contribui para o processo de aterosclerose, um dos principais fatores de risco para o desenvolvimento de distúrbios cardiovasculares, como por exemplo Infarto Agudo do Miocárcio (IAM).
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A enzima Lipase Lipoproteica (LPL), localizada nas paredes dos vasos sanguíneos e no coração, nos adipócitos e nos músculos hidrolisa os triglicerídeos das lipoproteínas VLDL e LDL e estimula a lipogênese.
A enzima Lipase Hormônio Sensível (LHS) estimula a lipólise.
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Exercícios Aeróbios e metabolismo lipídico
Aumento nos níveis de HDL;
Diminuição nos níveis de LDL;
Aumento na lipólise;
Diminuição na lipogênese.
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Avaliação de caso clínico:
Um homem de 50 anos de idade foi internado no hospital sofrendo de fadiga geral, rigidez no ombro e cefaléia. O paciente media 1,80 m de altura e pesava 84Kg. Sua pressão arterial (PA) era de 196/98 mmHg (PA ideal 120/80 mmHg). O paciente foi medicado com captopril. Após 5 dias de tratamento, sua pressão sanguínea retornou a um nível próximo do normal.
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Comentário: Mecanismo Renina/Angiotensina/Aldosterona: a enzima renina presente nas células justaglomerulares renais converte angiotensinogênio em angiotensina I, que é então proteoliticamente clivada em angiotensina II pela Enzima Convertora da Angitensina (ECA) a nível pulmonar. A angiotensina II, a nível de córtex supra-renal, estimula a liberação do hormônio aldosterona que aumenta a retenção renal de líquidos e de eletrólitos, contribuindo para a Hipertensão Arterial Sistêmica (HAS). 
A inibição da atividade da ECA  é um alvo importante para o tratamento da hipertensão. O fármaco captopril inibe a ECA competitivamente, normalizando a PA.
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Resumindo
Introdução à Enzimologia:
Principais funções das enzimas, Mecanismo de ação e Classificação; 
Cinética enzimática:
Fundamento da Equação de Leonor Michaelis e Maud Menten;
Adaptações Metabólicas à atividade física e aspectos clínicos enzimológicos.
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