Enzimas e Coenzimas - Bioquímica - Super Material - SanarFlix

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SUMÁRIO
1. Introdução ..................................................................... 3
2. Propriedades e ações das enzimas .................... 6
3. Cinética enzimática .................................................17
4. Inibidores enzimáticos ...........................................20
5. Cofatores e coenzimas ..........................................24
Referências Bibliográficas ........................................27
3ENZIMAS E COENZIMAS
1. INTRODUÇÃO
São duas as condições fundamentais 
para haver vida. Primeiro, o organis-
mo deve ser capaz de se autorre-
plicar; segundo, ele deve ser capaz 
de catalisar reações químicas com 
eficiência e seletividade. A impor-
tância central da catálise pode pa-
recer surpreendente, mas é fácil de 
demonstrar. 
Os sistemas vivos fazem uso da ener-
gia do ambiente. Muitos humanos, 
por exemplo, consomem quantidades 
substanciais de sacarose (o açúcar 
comum) como combustível, geral-
mente na forma de comidas e bebidas 
doces. A conversão de sacarose em 
CO2 e H2O, em presença de oxigênio, 
é um processo altamente exergônico, 
liberando energia livre que pode ser 
usada para pensar, mover-se, sen-
tir gostos e enxergar. Entretanto, um 
saco de açúcar pode permanecer na 
prateleira por anos a fio sem qualquer 
conversão evidente em CO2 e H2O. 
Embora esse processo químico seja 
termodinamicamente favorável, ele é 
muito lento. Mesmo assim, quando 
a sacarose é consumida por seres 
humanos (ou por qualquer outro 
organismo), ela libera sua energia 
química em segundos. A diferença 
é a catálise. Sem catálise, as reações 
químicas como aquelas da oxidação 
da sacarose poderão não ocorrer na 
escala de tempo adequada e então 
não podem sustentar a vida.
CONCEITO! Catálise, em química, é o 
aumento da velocidade de uma reação, 
devido à adição de uma substância (ca-
talisador); sendo assim, a catálise pode 
ser simplesmente definida como sendo 
a ação do catalisador. Esta substância, 
que normalmente está presente em 
pequenas quantidades, pode ser recu-
perada ao final da reação, não sendo 
consumida pela mesma. Por sua vez, as 
enzimas consistem nos catalisadores 
biológicos, as quais participam das rea-
ções bioquímicas.
Neste SuperMaterial, o foco se vol-
tará para os catalisadores das re-
ações dos sistemas biológicos: as 
enzimas, as proteínas mais notáveis 
e mais altamente especializadas. As 
enzimas têm um poder catalítico ex-
traordinário, geralmente muito maior 
do que os catalisadores sintéticos ou 
inorgânicos. Elas têm um alto grau de 
especificidade para os seus respecti-
vos substratos, aceleram as reações 
químicas e atuam em soluções aquo-
sas sob condições suaves de tem-
peratura e pH. Poucos catalisadores 
não biológicos têm esse conjunto de 
propriedades. 
Importância das enzimas
As enzimas estão no centro de cada 
um dos processos bioquímicos. Atu-
ando em sequências organizadas, 
elas catalisam cada uma das reações 
das centenas de etapas que degra-
dam as moléculas dos nutrientes, que 
4ENZIMAS E COENZIMAS
conservam e transformam energia 
química e que constroem as macro-
moléculas biológicas a partir de pre-
cursores elementares. 
O estudo das enzimas tem imensa im-
portância prática. Em algumas doen-
ças, especialmente nas doenças ge-
néticas hereditárias, pode haver uma 
deficiência ou mesmo ausência total 
de uma ou mais enzimas. Outras do-
enças podem ser causadas pela ati-
vidade excessiva de determinada en-
zima. A determinação das atividades 
de enzimas no plasma sanguíneo, nas 
hemácias ou em amostras de tecidos 
é importante no diagnóstico de certas 
enfermidades. Muitos medicamentos 
agem por interação com enzimas. As 
enzimas também são ferramentas 
importantes na engenharia química, 
tecnologia de alimentos e agricultura. 
Perspectiva histórica
Em grande parte, a história inicial da 
enzimologia, o estudo das enzimas, 
se confunde com a própria histó-
ria da bioquímica. Essas disciplinas 
evoluíram juntas a partir das investi-
gações feitas no século XIX sobre a 
fermentação e a digestão. Aceita-se 
amplamente que as pesquisas sobre 
a fermentação começaram em 1810 
com a determinação, feita por Joseph 
Gay-Lussac, de que os principais 
produtos da decomposição do açúcar 
por leveduras são etanol e CO2. 
Jacob Berzelius, em 1835, na pri-
meira teoria geral proposta para a 
catálise química, mostrou que um ex-
trato de malte conhecido como dias-
tase (agora sabe-se que contém a 
enzima α-amilase) catalisa a hidrólise 
do amido com mais eficiência do que 
o ácido sulfúrico. Mais ainda, embora 
os ácidos minerais mimetizem o efei-
to da diastase, eles não são capazes 
de reproduzir a maioria das demais 
reações bioquímicas no laborató-
rio, fato que levou Louis Pasteur, na 
metade do século XIX, a propor que 
o processo de fermentação ocorre-
ria apenas em células vivas. Assim, 
como era comum naquela época, 
Pasteur supôs que os sistemas vivos 
seriam dotados de uma “força vital” 
que permitiria que eles se evadissem 
das leis da natureza que governam a 
matéria inanimada. Outros, entretan-
to, notavelmente Justus von Liebig, 
argumentavam que os processos bio-
lógicos eram causados pela ação de 
substâncias químicas que então eram 
conhecidas como “fermentos”. Na re-
alidade, o nome “enzima” (do grego: 
en, no + zyme, levedura) foi cunha-
do em 1878 por Friedrich Wilhelm 
Kühne, em uma tentativa de enfatizar 
que havia alguma coisa dentro das 
leveduras, que não a própria levedu-
ra, que catalisaria as reações de fer-
mentação. Todavia, foi somente em 
1897 que Eduard Buchner obteve 
um extrato de levedura livre de cé-
lulas capaz de executar a síntese do 
5ENZIMAS E COENZIMAS
etanol a partir da glicose (fermenta-
ção alcoólica). 
A descoberta de Emil Fischer, em 
1894, de que as enzimas glicolíticas 
podem diferenciar entre açúcares es-
tereoisômeros levou à formulação da 
hipótese da chave e fechadura. A 
especificidade de uma enzima (a fe-
chadura) por seu substrato (a chave) 
provém das suas formas geométricas 
complementares. Mesmo assim, até 
o século XX já estar bem avançado, 
a composição química das enzimas 
não estava firmemente estabelecida. 
James Sumner, em 1926, ao cristali-
zar a primeira enzima, a urease do fei-
jão-de-porco, que catalisa a hidrólise 
da ureia em NH3 e CO2, demonstrou 
que esses cristais eram constituídos 
de proteína. Como a preparação de 
Sumner era algo impura, a natureza 
proteica das enzimas não foi ampla-
mente aceita até a metade da década 
de 1930, quando John Northrop e 
Moses Kunitz mostraram haver uma 
correlação direta entre as atividades 
enzimáticas de cristais de pepsina, 
tripsina e quimotripsina e as quan-
tidades de proteínas presentes. 
Desde então experiências en-
zimológicas têm demons-
trado amplamente que 
as enzimas são prote-
ínas (embora recen-
temente foi mostrado 
que o RNA também 
pode ter propriedades 
catalíticas). 
Embora a enzimologia como área de 
estudo tenha uma história longa, a 
maioria dos conhecimentos sobre a 
natureza e as funções das enzimas 
é fruto do trabalho dos últimos 50 
anos. Somente com o aparecimento 
das técnicas modernas para separa-
ção e análise é que o isolamento e a 
caracterização de enzimas deixaram 
de ser uma tarefa monumental. Foi 
somente em 1963 que a primeira se-
quência de aminoácidos de uma en-
zima; da ribonuclease pancreática 
bovina A, foi completamente deter-
minada. Apenas em 1965 foi eluci-
dada a primeira estrutura por raios X 
de uma enzima; da lisozima da clara 
de ovo. Desde então, dezenas de mi-
lhares de enzimas foram purificadas 
e caracterizadas em maior ou menor 
grau. Essa aventura da humanidade 
tem avançado aceleradamente.
6ENZIMAS E COENZIMAS
SAIBA MAIS! 
Durante muito tempo, admitiu se que todos os catalisadores biológicos fossem proteínas. No 
início da década de 1980, entretanto, verificou-se que moléculas de RNA catalisavam rea-
ções químicas celulares. A descoberta foi surpreendente e este tipo particular de catalisador 
recebeu o nome de ribozima. Comporta-se deforma semelhante às proteínas enzimáticas. 
Sua atuação nas reações metabólicas está restrita a alguns casos especiais, porém impor-
tantes. Cerca de 10 anos depois da identificação das ribozimas, foram selecionados, in vitro, 
pequenos segmentos de DNA com atividade catalítica, as desoxirribozimas, que, todavia, 
não são encontradas na natureza. 
Diante da maior atuação das proteínas como enzimas, focaremos na atuação das mesmas 
nas reações bioquímicas do organismo. 
2. PROPRIEDADES E 
AÇÕES DAS ENZIMAS
Nomenclatura das Enzimas
Muitas enzimas receberam seus no-
mes pela adição do sufixo “ase” ao 
nome dos seus substratos ou a uma 
palavra que descreve sua atividade. 
Assim, a urease catalisa a hidrólise da 
ureia e a DNA-polimerase catalisa a 
polimerização de nucleotídeos para 
formar DNA. Outras enzimas foram 
batizadas pelos seus descobrido-
res em razão de uma função ampla, 
antes que fosse conhecida a reação 
específica catalisada por elas. Por 
exemplo, uma enzima conhecida por 
atuar na digestão de alimentos foi de-
nominada pepsina, do grego pepsis 
(digestão), e a lisozima foi denomina-
da pela sua capacidade de lisar (de-
gradar) a parede de bactérias. Outras 
foram ainda denominadas a partir de 
sua fonte: a tripsina, denominada em 
parte do grego tryein (desgastar), foi 
obtida esfregando tecido pancreáti-
co com glicerina. Às vezes, a mesma 
enzima tem dois ou mais nomes, ou 
duas enzimas têm o mesmo nome. 
Devido a essa ambiguidade e tam-
bém ao número cada vez maior de 
enzimas que são descobertas, os bio-
químicos, por meio de um acordo in-
ternacional, adotaram um sistema de 
nomenclatura e classificação de enzi-
mas. Esse sistema divide as enzimas 
em seis classes, cada uma com sub-
classes, com base nos tipos de rea-
ções que catalisam (Tabela 1). 
Para cada enzima, são designados 
dois nomes e uma classificação de 
quatro números da Comissão de En-
zimas (número E. C., do inglês Enzy-
me Commission). O nome aceito ou 
o recomendado é conveniente para o 
uso cotidiano e geralmente foi o pri-
meiro nome adotado. O nome siste-
mático é usado para minimizar a am-
biguidade. Ele é formado pelo nome 
do(s) substrato(s) da enzima, seguido 
7ENZIMAS E COENZIMAS
por uma palavra terminando em -ase, 
que especifica o tipo de reação que a 
enzima catalisa, de acordo com o gru-
po de classificação principal.
Como exemplo, o nome sistemáti-
co da enzima que catalisa a reação 
ATP + D-glicose α ADP + D-gli-
cose-6-fosfato é ATP: glicose-fos-
fotransferase, indicando que ela 
catalisa a transferência de um grupo 
fosforribosil do ATP para a glicose. 
Seu número da Comissão de Enzi-
mas é 2.7.1.1. O primeiro número (2) 
indica o nome da classe (transferase); 
o segundo número (7), a subclasse 
(fosfotransferase); o terceiro núme-
ro (1), uma fosfotransferase que tem 
um grupo hidroxila como aceptor, e o 
quarto número (1), D-glicose como o 
aceptor do grupo fosforil. O nome co-
mum desta enzima, que é usado com 
maior frequência, é hexocinase.
NÚMERO DA CLAS-
SE (1º NÚMERO 
E.C.)
NOME DA 
CLASSE
TIPO DE REAÇÃO CATALISADA
1 Oxidorredutases Transferência de elétrons (íons hidrido ou átomos de H)
2 Transferases Reações de transferência de grupos
3 Hidrolases
Reações de hidrólise (transferência de grupos funcionais para a 
água)
4 Liases
Clivagem de C–C, C–O, C–N ou outras ligações por eliminação, rom-
pimento de ligações duplas ou anéis, ou adição de grupos a ligações 
duplas.
5 Isomerases
Transferência de grupos dentro de uma mesma molécula produzin-
do formas isoméricas
6 Ligases
Formação de ligações C–C, C–S, C–O e C–N por reações de conden-
sação acopladas à hidrólise de ATP ou cofatores similares
Tabela 1. Classificação internacional das enzimas. Fonte: Nelson (2014)
Interação entre a enzima e o seu 
substrato
A catálise enzimática das reações é 
essencial para os sistemas vivos. Nas 
condições biológicas relevantes, as 
reações não catalisadas tendem a ser 
lentas – a maioria das moléculas bio-
lógicas é muito estável nas condições 
internas das células com pH neutro, 
temperaturas amenas e ambiente 
aquoso. Além disso, muitos proces-
sos químicos corriqueiros, como a for-
mação transitória de intermediários 
instáveis carregados ou a colisão de 
duas ou mais moléculas exatamente 
na orientação exata necessária para 
que as reações ocorram, são desfa-
voráveis ou improváveis no ambiente 
celular. As reações necessárias para 
digerir os alimentos, enviar sinais 
8ENZIMAS E COENZIMAS
nervosos ou contrair os músculos 
simplesmente não ocorrem em velo-
cidades adequadas sem catálise. 
As enzimas contornam esses proble-
mas ao proporcionarem um ambiente 
específico adequado para que uma 
dada reação possa ocorrer mais rapi-
damente. A propriedade característi-
ca das reações catalisadas por enzi-
mas é que a reação ocorre confinada 
em um bolsão da enzima denomina-
do sítio ativo (Figura 1). A molécula 
que liga no sítio ativo e sobre a qual a 
enzima age é denominada substrato. 
O contorno da superfície do sítio ativo 
é delimitado por resíduos de amino-
ácidos com grupos nas cadeias late-
rais que ligam o substrato e que ca-
talisam a sua transformação química. 
Frequentemente, o sítio ativo engloba 
o substrato, sequestrando-o com-
pletamente da solução. O complexo 
enzima-substrato, cuja existência foi 
primeiramente proposta por Charles-
-Adolphe Wurtz em 1880, é funda-
mental para a ação enzimática.
Figura 1. Complexo enzima-substrato ilustrando a 
complementaridade física e geométrica entre enzima e 
substrato. Fonte: Voet (2013)
As forças não covalentes por meio 
das quais os substratos e outras mo-
léculas ligam-se às enzimas são, em 
caráter, similares às forças que de-
terminam a própria conformação das 
proteínas: ambas envolvem intera-
ções de van der Waals, eletrostáti-
cas, hidrofóbicas e ligações de hi-
drogênio. De uma maneira geral, um 
sítio de ligação de um substrato con-
siste em uma reentrância ou fenda na 
superfície da molécula de enzima que 
é, na sua estrutura, complementar ao 
substrato (complementaridade geo-
métrica). Além disso, os aminoácidos 
9ENZIMAS E COENZIMAS
que formam o sítio ativo estão orga-
nizados de tal modo que interagem 
especificamente com o substrato de 
uma maneira que envolve atração 
(complementaridade eletrônica). As 
moléculas que diferirem do substrato 
quanto à forma ou à distribuição dos 
grupos funcionais não se ligarão pro-
dutivamente à enzima, isto é, elas não 
formarão complexos enzima-substra-
to que levem à formação de produtos. 
O sítio de ligação ao substrato, de 
acordo com a hipótese chave e fe-
chadura, já existe mesmo na ausên-
cia de ligação do substrato ou pode, 
como é sugerido pela hipótese do 
ajuste induzido, formar-se sobre o 
substrato à medida que ele se liga à 
enzima. Estudos por raios X indicam 
que os sítios de ligação ao substra-
to da maioria das enzimas estão em 
grande parte pré-formados, mas a 
maioria deles apresenta ao menos 
algum grau de ajuste induzido ao se 
ligar ao substrato.
Atuação das enzimas na cinética 
das reações 
Uma reação enzimática simples pode 
ser escrita como:
E + S ⇌ ES ⇌ EP ⇌ E + P
onde E, S e P representam enzima, 
substrato e produto, respectivamen-
te; ES e EP são complexos transi-
tórios da enzima com o substrato e 
com o produto. 
Para entender a catálise, deve-se pri-
meiro avaliar a importância de distin-
guir entre o equilíbrio e a velocidade 
de uma reação. A função do catali-
sador é aumentar a velocidade da 
reação. A catálise não afeta o equi-
líbrio da reação. Qualquer reação, 
como S ⇌ P, pode ser descrita por 
um diagrama de coordenadas da re-
ação (Figura 2), que representa a va-
riação de energia durante a reação. A 
energia é descrita nos sistemas bioló-
gicos, em termos de energia livre, G.
SAIBA MAIS! 
Para descrever a variação de energia livre das reações, químicos definiram um conjunto de 
condições padrão (temperatura de 298 K; pressão parcial de cada gás de 1 atm e concen-
tração de cada soluto de 1 M) e expressam asmudanças de energia livre de um sistema 
reagindo sob essas condições como ΔG°, a variação de energia livre padrão. Uma vez que 
os sistemas bioquímicos geralmente envolvem concentrações de H+ muito abaixo de 1 M, 
bioquímicos definiram uma variação de energia livre padrão bioquímica, ΔG’°, a variação 
de energia livre padrão em pH 7,0. 
10ENZIMAS E COENZIMAS
No diagrama de coordenadas da re-
ação, a energia livre do sistema é co-
locada no gráfico em função do pro-
gresso da reação (a coordenada da 
reação). O eixo horizontal (coorde-
nada da reação) reflete as mudanças 
químicas progressivas (p. ex., quebra 
ou formação da ligação) à medida que 
S é convertido em P. O ponto de par-
tida tanto da reação direta quanto da 
reação reversa é denominado esta-
do fundamental, a contribuição que 
uma molécula (S ou P) fornece para 
a energia livre do sistema, sob dadas 
condições do sistema.
Estado de transição
S
Estado 
fundamental P
Estado 
fundamental
Coordenada da reação
En
er
gi
a 
liv
re
, G
Figura 2. Diagrama da coordenada da reação. Fonte: Nelson (2014)
O equilíbrio entre S e P reflete a di-
ferença entre as energias livres dos 
seus estados fundamentais. No 
exemplo mostrado na Figura 2, a 
energia livre do estado fundamental 
de P é menor do que a de S, e então 
ΔG’° para a reação é negativa (reação 
exergônica) e o equilíbrio favorece 
mais P que S. A posição e a direção 
do equilíbrio não são afetadas pe-
los catalisadores. 
Porém, um equilíbrio favorável não 
significa que a conversão S → P ocor-
ra em uma velocidade detectável. Um 
exemplo já dado é a conversão de sa-
carose em CO2 e H2O, em presença 
de oxigênio; este é um processo al-
tamente exergônico, porém, um saco 
de açúcar pode permanecer na pra-
teleira por anos a fio sem qualquer 
conversão evidente em CO2 e H2O. 
Embora esse processo químico seja 
11ENZIMAS E COENZIMAS
termodinamicamente favorável, ele é 
muito lento.
A velocidade da reação depende de 
um parâmetro totalmente diferente. 
Há uma barreira energética entre S e 
P: a energia necessária para alinhar 
os grupos reagentes, para a forma-
ção de cargas instáveis transitórias, 
rearranjos de ligações e ainda outras 
transformações necessárias para que 
a reação ocorra em qualquer direção. 
Isso é ilustrado pela curva de ener-
gia na Figura 2. Para que a reação 
ocorra, as moléculas devem suplan-
tar essa barreira e atingir um nível de 
energia mais alto. O topo da curva de 
energia é um ponto a partir do qual o 
decaimento para o estado S ou para o 
estado P tem a mesma probabilidade 
de ocorrer (nos dois casos a curva é 
descendente). Isso é denominado es-
tado de transição. O estado de tran-
sição não é uma forma química com 
alguma estabilidade significativa e 
não deve ser confundido com os in-
termediários da reação (como ES ou 
EP). 
CONCEITO! O estado de transição é um 
momento molecular transitório em que 
eventos como a quebra de ligação, a for-
mação de ligação ou o desenvolvimento 
de carga ocorrem com a mesma proba-
bilidade de seguirem tanto para formar 
novamente o substrato como para for-
mar o produto. 
A diferença entre os níveis energéti-
cos do estado basal e do estado de 
transição é a energia de ativação, 
ΔG‡. A velocidade da reação refle-
te essa energia de ativação: uma 
energia de ativação maior corres-
ponde a uma reação mais lenta. A 
velocidade da reação pode aumentar 
pela elevação da temperatura e/ou 
da pressão, o que aumenta o número 
de moléculas com energia suficiente 
para suplantar a barreira energética. 
Alternativamente, a energia de ativa-
ção pode ser diminuída pela adição 
de um catalisador (Figura 3). Os ca-
talisadores aumentam a velocida-
de das reações por diminuírem as 
energias de ativação. 
As enzimas não são exceções à regra 
de que os catalisadores não afetam o 
equilíbrio da reação. As flechas bidi-
recionais na equação (E + S ⇌ ES 
⇌ EP ⇌ E + P) indicam isso: qual-
quer enzima que catalise a reação S 
→ P também catalisa a reação P → S. 
O papel da enzima é acelerar a in-
terconversão entre S e P. A enzima 
não é gasta no processo e o ponto 
de equilíbrio não é afetado. Entre-
tanto, a reação atinge o equilíbrio 
muito mais rapidamente quando a 
enzima apropriada estiver presen-
te, pois a velocidade da reação é 
aumentada.
12ENZIMAS E COENZIMAS
Figura 3. Diagrama da coordenada da reação comparando uma reação catalisada por enzima com uma não catalisa-
da. Fonte: Nelson (2014)
durante a reação catalisada pela 
enzima. Muitos tipos de reações quí-
micas ocorrem entre substratos e 
grupos funcionais da enzima (cadeias 
específicas de aminoácidos, íons me-
tálicos e coenzimas). Grupos funcio-
nais catalíticos na enzima podem for-
mar ligações covalentes transitórias 
com um substrato e ativá-lo para a 
reação, ou um grupo pode ser tran-
sitoriamente transferido do substrato 
para a enzima. Geralmente, essas re-
ações ocorrem apenas no sítio ativo 
da enzima. Interações covalentes en-
tre enzimas e substratos diminuem a 
energia de ativação, acelerando a re-
ação, por fornecerem condições para 
que a reação ocorra por uma via alter-
nativa de baixa energia. 
Estado de transição
S
Estado 
fundamental
P
Estado 
fundamental
Coordenada da reação
En
er
gi
a 
liv
re
, G
Modo de ação das enzimas
As enzimas são catalisadores extra-
ordinários. O aumento de velocidade 
conferido pelas enzimas situa-se na 
faixa de 5 a 17 ordens de magnitu-
de. As enzimas também são muito 
específicas, distinguindo facilmente 
substratos com estruturas muito se-
melhantes. Como é que esse enorme 
e altamente seletivo aumento de ve-
locidade pode ser explicado? Qual é 
a fonte de energia para essa grande 
diminuição nas energias de ativação 
de reações específicas? A resposta 
para essas questões tem duas partes 
distintas, embora interligadas. 
A primeira parte baseia-se no re-
arranjo de ligações covalentes 
13ENZIMAS E COENZIMAS
A segunda parte da explicação fun-
damenta-se em interações não co-
valentes entre enzima e substrato. 
É importante lembrar que interações 
fracas não covalentes ajudam a esta-
bilizar a estrutura das proteínas e as 
interações proteína-proteína. Essas 
mesmas interações são cruciais para 
a formação de complexos entre pro-
teínas e moléculas pequenas, incluin-
do os substratos de enzimas. Muito 
da energia necessária para diminuir 
a energia de ativação provém de in-
terações fracas não covalentes entre 
substrato e enzima. O que realmente 
distingue as enzimas de outros cata-
lisadores é a formação de um com-
plexo ES específico. A interação entre 
substrato e enzima nesse complexo 
é mediada pelas mesmas forças que 
estabilizam a estrutura das proteí-
nas, incluindo ligações de hidrogênio 
e interações hidrofóbicas e iônicas. A 
formação de cada interação fraca no 
complexo ES é acompanhada pela li-
beração de uma pequena quantidade 
de energia livre que estabiliza a inte-
ração. A energia proveniente da inte-
ração enzima-substrato é denomina-
da energia de ligação, ΔGB. O seu 
significado abrange mais que uma 
simples interação enzima-substrato. 
A energia de ligação é a principal 
fonte de energia livre utilizada pe-
las enzimas para a diminuição da 
energia de ativação das reações. 
Dois princípios fundamentais in-
ter-relacionados possibilitam uma 
explicação geral de como as enzi-
mas utilizam a energia de ligação não 
covalente. 
• Muito do poder catalítico das enzi-
mas provém basicamente da ener-
gia livre liberada na formação de 
muitas ligações fracas e interações 
entre a enzima e seu substrato. 
Essa energia de ligação contribui 
tanto para a especificidade como 
também para a catálise. 
• Interações fracas são otimizadas 
no estado de transição da reação. 
Os sítios ativos das enzimas são 
complementares não aos subs-
tratos por si mesmos, mas aos es-
tados de transição pelos quais os 
substratos passam ao serem con-
vertidos em produtos durante a re-
ação enzimática.
As interações fracas entre enzima 
e substrato são otimizadas no 
estado de transiçãoPara entendermos a ação das enzi-
mas, considere, por exemplo, uma 
reação imaginária, a quebra de um 
bastão de metal magnetizado; a rea-
ção não catalisada está mostrada na 
Figura 4a. Duas enzimas imaginárias 
– duas “bastonases” – poderiam ca-
talisar essa reação. Ambas utilizam 
forças magnéticas como paradigma 
para a energia de ligação utilizada por 
enzimas reais. 
14ENZIMAS E COENZIMAS
A noção moderna da catálise enzi-
mática, primeiramente proposta por 
Michael Polanyi (1921) e Haldane 
(1930), foi elaborada por Linus Pau-
ling em 1946 e por William P. Jencks 
na década de 1970. Para poder ca-
talisar reações, as enzimas devem 
ser complementares ao estado de 
transição da reação. Isso significa 
que interações ótimas entre substra-
tos e enzimas só ocorrem no estado 
de transição. 
A Figura 4b demonstra como uma 
enzima dessas pode funcionar. O 
bastão de metal liga-se à bastona-
se, mas apenas um subconjunto das 
interações magnéticas possíveis é 
usado para formar o complexo ES. O 
substrato ligado ainda deve ter au-
mento na energia livre para atingir o 
estado de transição. Agora, entretan-
to, o aumento de energia livre neces-
sário para tensionar o bastão em uma 
curvatura e quebrar parcialmente a 
conformação é compensado (“pago”) 
pelas interações (energia de liga-
ção) que se formam entre a enzima 
e o substrato no estado de transição. 
Muitas dessas interações envolvem 
partes do bastão distantes do ponto 
de quebra. Assim, as interações en-
tre a bastonase e as regiões não rea-
gentes do bastão fornecem parte da 
energia necessária para catalisar a 
quebra do bastão.
Figura 4. Proposta de uma enzima imaginária (bastonase) que catalise a quebra de um bastão metálico. Fonte: Adap-
tado de Nelson (2014)
15ENZIMAS E COENZIMAS
agem segundo um princípio análogo. 
No complexo ES há a formação de 
interações fracas, mas a completa 
complementaridade entre o subs-
trato e a enzima ocorre apenas 
quando o substrato estiver no es-
tado de transição. Esta hipótese do 
ajuste da enzima ao substrato na sua 
conformação de transição é chamada 
de hipótese do ajuste induzido.
A energia livre (energia de ligação) 
liberada durante a formação dessas 
interações compensa parcialmente 
a energia necessária para atingir o 
topo da curva de energia. A soma da 
energia de ativação ΔG‡ desfavorável 
(positiva) e a energia de ligação favo-
rável ΔGB (negativa) resulta em uma 
redução líquida da energia de ativa-
ção (Figura 5).
SE LIGA! Antes da quebra, o bastão 
primeiro deve ser curvado (o estado 
de transição). Uma enzima com bolsão 
complementar ao estado de transição 
da reação ajuda a desestabilizar o bas-
tão, contribuindo para a catálise da re-
ação. A energia de ligação das intera-
ções magnéticas compensa o aumento 
da energia livre necessária para curvar 
o bastão. Os diagramas das coordena-
das das reações (à direita) mostram as 
consequências energéticas da comple-
mentaridade ao estado de transição (os 
complexos EP estão omitidos). ΔGM, a 
diferença entre as energias dos estados 
de transição da reação catalisada e da 
não catalisada, reflete a contribuição das 
interações magnéticas entre o bastão e 
a bastonase. 
Esse “pagamento de energia” tradu-
z-se em diminuição efetiva na ener-
gia de ativação e aumento na velo-
cidade da reação. As enzimas reais 
Coordenada da reação
En
er
gi
a 
liv
re
, G
P
S
Figura 5. Papel da energia de ligação na catálise. Fonte: Nelson (2014)
16ENZIMAS E COENZIMAS
Fatores que interferem na 
atividade enzimática: pH e 
temperatura
A estrutura e a forma do sítio ativo 
são uma decorrência da estrutura 
tridimensional da enzima e podem 
ser afetadas por quaisquer agentes 
capazes de provocar mudanças na 
conformação da proteína. Isto torna a 
atividade enzimática dependente das 
características do meio, notadamente 
do pH e da temperatura.
As considerações referentes a am-
plas variações de pH são pertinentes 
ao estudo da atividade enzimática in 
vitro. Os seres vivos têm suas rea-
ções ocorrendo em ambiente tampo-
nado, já que todas as células dispõem 
de mecanismos para manutenção do 
pH. Mesmo assim, microambientes 
celulares podem apresentar peque-
nas variações de pH que afetam a 
atividade das enzimas e que servem 
para o controle de sua ação. A tem-
peratura tem influência decisiva so-
bre a distribuição geográfica dos se-
res vivos. Microrganismos, vegetais e 
animais ectotérmicos têm suas ativi-
dades vitais inteiramente dependen-
tes da temperatura ambiente; aves e 
mamíferos, endotérmicos, são menos 
afetados.
pH do meio: Para a maioria das enzi-
mas existe um valor de pH no qual a 
sua atividade é máxima - a velocida-
de da reação diminui à medida que o 
pH se afasta desse valor ótimo. Ele é 
característico para cada enzima, mas, 
com frequência, está próximo do pH 
neutro. A influência do pH sobre a 
catálise enzimática pode ser melhor 
compreendida lembrando que as en-
zimas apresentam grupos ionizáveis 
nos resíduos de aminoácidos. Alguns 
destes grupos podem fazer parte do 
sítio ativo ou serem importantes na 
manutenção da estrutura espacial da 
molécula. Existe uma concentração 
hidrogeniônica que propicia um de-
terminado arranjo de grupos protona-
dos e desprotonados que leva a mo-
lécula de enzima à conformação ideal 
para exercer seu papel catalítico. Este 
pH ótimo decorre do número e tipo 
de grupos ionizáveis que uma enzima 
apresenta e da sequência em que es-
tão organizados, ou seja, depende de 
sua estrutura primária. 
Por outro lado, quando o substrato 
contém grupos ionizáveis, as varia-
ções de pH também poderão afetar 
suas cargas. A eficiência da catálise 
dependerá, então, de encontrarem-
-se, enzima e substrato, com confor-
mação e carga adequadas para per-
mitir a interação.
Temperatura: A velocidade de rea-
ção enzimática, a 0°C, apresenta va-
lores próximos de zero. A elevação 
da temperatura aumenta a velocida-
de somente enquanto a enzima con-
servar sua estrutura nativa. Acima 
de 50 - 55°C, a maioria das enzimas 
são desnaturadas, acarretando a per-
da do poder de catálise. Entre 0°C e 
17ENZIMAS E COENZIMAS
50°C, vive a grande maioria dos seres 
vivos; há entretanto, exceções, entre 
as quais a mais notável é representa-
da por bactérias que vivem em águas 
termais, com temperaturas ao redor 
de 100°C. 
3. CINÉTICA ENZIMÁTICA
Um fator-chave que afeta a velocida-
de das reações catalisadas por enzi-
mas é a concentração do substrato, 
[S]. Entretanto, o estudo dos efeitos 
da concentração do substrato é com-
plicado pelo fato de [S] modificar-se 
durante o curso de uma reação in vi-
tro à medida que o substrato é con-
vertido em produto. Uma abordagem 
que simplifica os experimentos de 
cinética enzimática é medir a velo-
cidade inicial, designada como V0. 
Em uma reação típica, a enzima pode 
estar presente em quantidades nano-
molares, enquanto [S] pode estar em 
uma ordem de magnitude cinco ou 
seis vezes maior. Se apenas o início 
da reação for monitorado (frequente-
mente os primeiros 60 segundos, ou 
menos), a mudança em [S] pode estar 
limitada a alguns poucos pontos per-
centuais e [S] pode ser considerada 
constante. V0 pode ser explorado em 
função de [S], que é ajustada pelo in-
vestigador. O efeito da variação de 
[S] sobre V0 quando a concentra-
ção da enzima é mantida constante 
está mostrado na Figura 6. 
Em concentrações relativamente bai-
xas de substrato, V0 aumenta quase 
linearmente com o aumento de [S]. 
Em altas concentrações de substrato, 
V0 aumenta em pequenas quantida-
des em resposta ao aumento da [S]. 
Enfim, é atingido um ponto além do 
qual o aumento de [S] leva a um au-
mento insignificantemente pequeno 
em V0. Essa região de V0 tipo platô 
está próxima à velocidade máxima, 
Vmáx. 
O complexo ES é a chave para en-
tender este comportamento catalí-
tico, e por isso foi o ponto inicial da 
nossa discussão sobre catálise. O pa-
drão da cinética mostrada na Figura 
6 levou Victor Henri, seguindo o ca-
minho proposto por Wurtz, a propor, 
em 1903, que a combinaçãode uma 
enzima com a molécula do subs-
trato formando um complexo ES é 
uma etapa necessária na catálise 
enzimática. Essa ideia foi ampliada 
em uma teoria geral de ação de enzi-
mas, particularmente por Leonor Mi-
chaelis e Maud Menten, em 1913. Os 
dois postularam que a enzima primei-
ramente combina-se de modo rever-
sível com o substrato, formando um 
complexo enzima-substrato em uma 
etapa reversível e relativamente rápi-
da: E + S ⇌ ES. Então, o complexo 
ES é rompido em uma segunda etapa 
mais lenta, fornecendo a enzima livre 
e o produto P: ES ⇌ E + P
Uma vez que a segunda reação, por 
ser mais lenta, limita a velocidade da 
18ENZIMAS E COENZIMAS
reação total, a velocidade total deve 
ser proporcional à concentração das 
espécies que reagem na segunda 
etapa, isto é, ES.
Em determinado instante de uma re-
ação catalisada por enzima, a enzima 
existe em duas formas, na forma livre 
ou não combinada (E) na forma com-
binada (ES). Em baixa [S], a maior 
parte da enzima está na forma não 
combinada E. Assim, a velocidade é 
proporcional à [S] porque o equilíbrio 
da equação E + S ⇌ ES é deslocado 
na direção da formação de mais ES à 
medida que [S] aumenta. Ou seja, a 
velocidade de formação do comple-
xo ES aumenta com o incremento de 
substrato no meio. A velocidade ini-
cial máxima de uma reação catalisada 
(Vmáx) ocorre quando quase toda a 
enzima estiver presente como com-
plexo ES e [E] é desprezível. Nessas 
condições, a enzima está “saturada” 
com o substrato, e então um incre-
mento de [S] não produz efeito na ve-
locidade. Essa condição ocorre quan-
do [S] for alta o suficiente para que 
essencialmente toda a enzima livre 
se converta na forma ES. 
Após o rompimento do complexo ES, 
fornecendo produto (P), a enzima fica 
livre para catalisar a reação de mais 
uma molécula do substrato (e sob 
condições saturantes segue fazendo 
isso rapidamente). O efeito da satu-
ração é uma característica que dife-
rencia a catálise enzimática, sendo 
responsável pelo platô observado na 
Figura 6. Às vezes, o padrão mostra-
do na Figura 6 é denominado ciné-
tica de saturação.
Figura 6. Efeito da concentração do substrato sobre a 
velocidade inicial de uma reação catalisada por enzima. 
Fonte: Nelson (2014)
A curva que expressa a relação en-
tre [S] e V0 (Figura 6) tem a mesma 
forma geral para a maioria das enzi-
mas (aproximadamente uma hipér-
bole retangular) e pode ser expressa 
algebricamente pela equação de Mi-
chaelis-Menten. Michaelis e Menten 
deduziram essa equação partindo da 
sua hipótese básica de que a etapa 
limitante da velocidade em uma re-
ação enzimática é a quebra do com-
plexo ES em produto e enzima livre. A 
equação é: 
V0 = Vmáx[S] / Km + [S]
A constante de Michaelis Menten 
(Km) é numericamente igual à 
concentração de substrato que 
19ENZIMAS E COENZIMAS
determina a metade da velocidade 
máxima, o que permite a determi-
nação experimental desta constan-
te. As enzimas que seguem a lógica 
da equação de Michaelis-Menten são 
chamadas de enzima Michaelianas. 
Elas possuem apenas um sítio-ati-
vo e sua cinética depende somente 
da presença ou não do substrato no 
meio.
As enzimas que possuem mais de um 
sítio-ativo são chamadas de enzimas 
não-Michaelianas ou alostéricas. 
Elas não obedecem a equação de Mi-
chaelis-Menten. Os sítios adicionais 
são sítios reguladores, chamados de 
alostéricos. A cinética destas enzi-
mas é modulada a partir da ligação 
de uma substância (um neurotrans-
missor, um hormônio, um mensagei-
ro intracelular, etc.) ao sítio alostéri-
co, atuando na dependência desta 
ligação, além da própria presença do 
substrato. Por conta disso, sua curva 
de cinética não segue o padrão da 
curva da Figura 6. 
SE LIGA! O valor do Km indica o grau 
de afinidade da enzima pelo substrato. 
Recordando o conceito de que o Km é 
a concentração do substrato necessária 
para que a enzima atinja a metade de 
sua Vmáx de reação, podemos observar 
num gráfico Velocidade x Substrato (Fi-
gura 7), que quanto menor o Km, menor 
a quantidade de substrato necessária 
para atingir esta velocidade, o que deno-
ta maior afinidade da enzima em ques-
tão com seu substrato. Ou seja, quanto 
menor o Km de uma enzima, maior é 
sua afinidade com seu substrato.
Figura 7. Comparação da cinética de três enzi-
mas com Km progressivamente maiores.
20ENZIMAS E COENZIMAS
4. INIBIDORES 
ENZIMÁTICOS
A atividade enzimática pode ser di-
minuída pela ação de substâncias, 
genericamente chamadas de inibi-
dores. Algumas destas substâncias 
são constituintes normais das células, 
outras são estranhas aos organis-
mos. Os inibidores enzimáticos en-
contrados nas células que cumprem 
um papel regulador importante são 
designados alostéricos. Como es-
tes inibidores são produzidos pelas 
próprias células, a variação de sua 
MAPA MENTAL CINÉTICA ENZIMÁTICA
Velocidade da reação enzimática X 
Concentração do substrato no meio
CINÉTICA 
ENZIMÁTICA
A velocidade de formação do complexo enzima-substrato 
aumenta com o incremento de substrato no meio
Quando a enzima se encontra saturada, acréscimos subsequentes na 
concentração do substrato leva a um aumento insignificantemente pequeno da 
velocidade de reação. Esta é a velocidade máxima (Vmáx) da reação enzimática
A constante de Michaelis- Menten (Km) é numericamente igual à concentração de 
substrato que determina a metade da velocidade máxima da reação enzimática
O valor do Km indica o grau de afinidade da enzima pelo substrato
Quanto menor o Km, menor a quantidade de substrato necessária para atingir a 
Vmáx/2, o que denota maior afinidade da enzima em questão com seu substrato
21ENZIMAS E COENZIMAS
concentração é um recurso por elas 
largamente empregado no controle 
da velocidade das reações. 
Adicionalmente, o uso in vitro de ini-
bidores tem trazido um enorme vo-
lume de conhecimento sobre a es-
trutura das enzimas, a organização 
do centro ativo, o mecanismo de ca-
tálise etc., além de contribuir para a 
elucidação da sequência de reações 
que compõem uma via metabólica. A 
possibilidade de inibir reações enzi-
máticas é também um campo aberto 
para aplicações farmacológicas. Mui-
tos medicamentos de uso corrente 
na prática terapêutica baseiam suas 
propriedades na inibição específica 
de certas enzimas. 
Embora exista grande variação quan-
to aos mecanismos de inibição, po-
de-se agrupar os inibidores em duas 
grandes categorias, irreversíveis e re-
versíveis, segundo a estabilidade de 
sua ligação com a molécula de enzi-
ma. Os inibidores irreversíveis rea-
gem com as enzimas, levando a uma 
inativação praticamente definitiva. 
Alguns exemplos são os compostos 
organofosforados, que constituem o 
princípio ativo de muitos inseticidas; 
eles formam ligações covalentes com 
o grupo OH de resíduos de serina. 
Os inibidores reversíveis são clas-
sicamente divididos em três grupos: 
os competitivos, os não competi-
tivos e os mistos, que podem atuar 
como inibidores competitivos e não 
competitivos. 
Inibidores reversíveis 
competitivos
Os inibidores competitivos (IC), por 
apresentarem configuração espacial 
semelhante à do substrato, são ca-
pazes de ligarem-se ao centro ativo 
da enzima, produzindo um comple-
xo enzima inibidor (EIC) (Figura 8).
A constante de equilíbrio da reação E 
+ Ic ⇌ EIC é chamada de constan-
te do inibidor (KI), e mede a afinida-
de da enzima pelo inibidor, como o 
Km mede a afinidade da enzima pelo 
substrato. O complexo EIC jamais 
gera produto e a atividade enzimática 
ficará diminuída proporcionalmente à 
fração de enzima que estiver ligada 
ao inibidor. Uma vez que este tipo de 
inibidor se liga ao mesmo sítio onde 
se liga o substrato, a ligação do ini-
bidor e a ligação do substrato a uma 
dada molécula de enzima são even-
tos mutuamente exclusivos. 
Quando a molécula da enzima é libe-
rada (seja por dissociação do comple-
xo EIC ou por decomposição do com-
plexo ES em E + P), ela irá associar-se 
a novas moléculas de substrato ou de 
inibidor, com uma probabilidade que 
dependeráde suas concentrações 
e das afinidades entre a enzima e o 
substrato e entre a enzima e o ini-
bidor. Em concentrações baixas de 
substrato, será encontrada uma fra-
ção das enzimas associada ao subs-
trato (gerando produto) e uma fração 
ligada ao inibidor e a velocidade da 
22ENZIMAS E COENZIMAS
reação ficará reduzida. Se a concen-
tração do substrato for muito grande 
em relação à concentração do inibi-
dor competitivo, a probabilidade de 
formação do complexo ES é pratica-
mente 100%, e tudo se passa como 
se não houvesse inibidor presente no 
meio de reação. A velocidade máxi-
ma da reação será idêntica à veloci-
dade máxima da reação na ausência 
do inibidor, mas só será obtida com 
concentrações de substrato maiores 
do que as da reação não inibida.
Por outro lado, se a concentração do 
inibidor competitivo for exagerada-
mente alta em relação à concentração 
do substrato, a probabilidade de a en-
zima livre ligar-se ao substrato será, 
praticamente, nula e a velocidade da 
reação será zero.
Visto que mesmo na presença de ini-
bidor competitivo a velocidade máxi-
ma pode ser atingida, há, neste caso, 
uma aparente alteração do valor do 
Km, que parece maior do que o da 
reação sem inibidor. Ou seja, o ini-
bidor competitivo atua diminuindo 
a afinidade da enzima com o seu 
substrato. É claro, entretanto, que 
este valor não pode ser usado como 
uma medida de Km, cuja determi-
nação deve ser feita na ausência de 
inibidores. A nova constante, medida 
em presença de inibidores, é chama-
da Km aparente.
Figura 8. Inibição competitiva de uma enzima. 
Fonte: Nelson (2014)
Inibidores reversíveis 
não-competitivos
Os inibidores pertencentes a esta 
classe não guardam qualquer seme-
lhança estrutural com o substrato da 
reação que inibem. Seu efeito é pro-
vocado por ligação a grupamentos 
que não pertencem ao centro ativo 
(Figura 9); esta ligação altera a es-
trutura enzimática a tal ponto que in-
viabiliza a catálise. O ponto de ligação 
do inibidor não competitivo (INC) é 
23ENZIMAS E COENZIMAS
a cadeia lateral de um aminoácido (o 
grupo OH de serina, ou o grupo SH 
de cisteína, por exemplo). Como estes 
grupos são frequentes nas enzimas, 
a ação de inibidores não competitivos 
é bastante inespecífica, o mesmo ini-
bidor podendo atuar sobre um gran-
de número de enzimas (ao contrário 
do que ocorre com os inibidores com-
petitivos). A reação do inibidor não 
competitivo com a enzima pode ser 
representada por: E + INc ⇌ EINC
O que diferencia este tipo de inibidor 
dos inibidores irreversíveis é que, no 
caso destes últimos, uma molécula 
enzimática ligada ao inibidor está de-
finitivamente inativada, enquanto, no 
caso dos inibidores reversíveis não 
competitivos, uma molécula de en-
zima, que em um instante está liga-
da ao inibidor (inativa), pode encon-
trar-se livre (ativa) em um momento 
seguinte. Sendo assim, o fato de a 
ligação do inibidor não competitivo 
à molécula de enzima ser reversível 
não diminui seu poder de ação. 
Como o sítio de ligação do inibidor não 
competitivo é diferente do sítio ativo, 
em alguns casos é possível a ligação 
concomitante de inibidor e substra-
to à enzima, formando um comple-
xo ternário ESINC, incapaz de gerar 
produto. Na presença de um inibidor 
não competitivo, tudo se passa como 
se efetivamente houvesse uma con-
centração menor de enzimas. Uma 
vez que a velocidade da reação en-
zimática é diretamente proporcional 
à concentração de enzimas ativas, a 
velocidade de reação será menor 
do que na ausência do inibidor para 
qualquer concentração de substra-
to; é claro que a velocidade máxima 
da reação também será reduzida. 
Ainda mais, já que o substrato e o 
inibidor não-competitivo não compe-
tem pelo mesmo sítio de ligação na 
enzima, aumentos na concentração 
do substrato não podem anular ou 
mesmo atenuar o efeito do inibidor. 
As características descritas permitem 
prever, para o inibidor não competiti-
vo, uma cinética diferente da do ini-
bidor competitivo. Além disso, com 
inibidores não competitivos, o valor 
do Km aparente coincide com o va-
lor do Km. Isto porque as velocida-
des medidas resultam da ação de 
enzimas que não estão ligadas ao 
inibidor e que conservam a mesma 
afinidade pelo seu substrato. 
SE LIGA! No caso da inibição não com-
petitiva, a constante de dissociação do 
complexo EINC e a própria concentração 
do inibidor interferem no valor de Vmáx, 
e não no de Km, ao contrário do que 
ocorre com o inibidor competitivo. 
24ENZIMAS E COENZIMAS
Figura 9. Inibição não competitiva de uma enzima. 
Fonte: Nelson (2014)
5. COFATORES E 
COENZIMAS
A maioria das enzimas necessita da 
associação com outras moléculas ou 
íons para exercer seu papel catalítico. 
Esses componentes da reação enzi-
mática são genericamente chama-
dos cofatores. Os cofatores podem 
ser íons metálicos ou moléculas orgâ-
nicas, não proteicas, de complexidade 
variada, que recebem o nome de co-
enzimas. Íons metálicos como Zn2+, 
Fe2+, Cu2+ e Co2+ costumam fazer 
parte da estrutura da enzima ou por 
ligarem-se a cadeias laterais de ami-
noácidos, frequentemente perten-
centes ao sítio ativo da enzima, ou por 
estarem presentes em grupos pros-
téticos como, por exemplo, o heme. 
Outros íons metálicos como Na+, K+, 
Mg2+, Mn2+e Ca2+ associam-se 
fraca e reversivelmente à enzima, ao 
substrato ou à co-
enzima. É o caso de 
reações catalisadas 
por quinases, que 
utilizam como co-
enzima o comple-
xo ATP–Mg2+: na 
ausência de Mg2+, 
o ATP não se liga à 
enzima. 
As coenzimas atu-
am como aceptores 
de átomos ou gru-
pos funcionais do substrato em uma 
dada reação e como doadores destes 
mesmos grupos ao participarem de 
outra reação e, por isto, diz-se que as 
coenzimas são transportadoras de 
determinados grupos (Tabela 2). 
Durante a catálise, coenzima e subs-
trato acham se alojados no centro ati-
vo da enzima, consistindo a reação 
na remoção de um grupo químico do 
substrato e sua transferência para a 
coenzima, ou vice versa. 
Fica evidente que as coenzimas não 
apenas sofrem modificações em sua 
estrutura ao participar de uma reação 
enzimática, mas são necessárias em 
quantidades estequiométricas em re-
lação ao substrato. Todavia, o fato de 
as coenzimas serem constantemente 
recicladas, oscilando entre duas for-
mas, permite que suas concentrações 
celulares possam ser bastante redu-
zidas, muito menores do que as con-
centrações de substrato. 
25ENZIMAS E COENZIMAS
Nem sempre é imediata a distinção 
entre substrato e coenzima. Um cri-
tério diferencial é o fato de, em rea-
ções metabólicas subsequentes, o 
substrato sofrer novas alterações, 
enquanto a coenzima volta à sua 
forma original. A coenzima pode en-
contrar-se covalentemente ligada à 
molécula enzimática, constituindo um 
grupo prostético, como a flavina ade-
nina dinucleotídio (FAD), uma coenzi-
ma transportadora de hidrogênio. Ou 
a coenzima pode ser uma molécula 
“livre”, reunindo-se à enzima apenas 
no momento da catálise, como acon-
tece com a nicotinamida adenina di-
nucleotídio (NAD+). 
Algumas coenzimas, como o ATP e o 
GTP, são integralmente sintetizadas 
pelas células. Outras apresentam em 
sua molécula um componente orgâ-
nico que não pode ser sintetizado 
pelos animais superiores. Este com-
ponente, ou um seu precursor, deve 
então ser obtido da dieta, constituin-
do uma vitamina. As vitaminas são 
compostos orgânicos sintetizados 
por plantas ou microrganismos, indis-
pensáveis ao crescimento e às fun-
ções normais dos animais superiores. 
Ao contrário de carboidratos, proteí-
nas e lipídios, são requeridos na die-
ta em pequenas quantidades (micro-
gramas ou miligramas diários), já que 
são precursores de coenzimas, cujas 
concentrações celulares são muito 
pequenas, por serem constantemen-
te recicladas.
COENZIMA GRUPO TRANSPORTADO VITAMINA
Adenosina trifosfato (ATP) Fosfato -------------------
Tiamina pirofosfato (TPP) Aldeído Tiamina (B1 )
Flavina adenina dinucleotídio (FAD) Hidrogênio Riboflavina (B2)
Nicotinamida adenina dinucleotídio (NAD)Hidreto Nicotinamida (B3 )
Coenzima A Acila Ácido pantotênico (B5 )
Piridoxal-fosfato Amino Piridoxina (B6 )
Biotina CO2 Biotina (B7 )
Tetraidrofolato Carbono Ácido fólico (B9 )
Metilcobalamina Metil Cobalamina (B12)
Tabela 2. Grupos transportados por coenzimas e vitaminas presentes em suas moléculas. Fonte: Nelson (2014)
26ENZIMAS E COENZIMAS
MAPA MENTAL FINAL
Os substratos interagem 
com os sítios ativos 
das enzimas através de 
complementaridade 
geométrica e 
complementaridade 
eletrônica
ENZIMAS E 
COENZIMAS
Hipótese do ajuste induzido
Catálise: É o aumento da 
velocidade de uma reação, 
devido à adição de uma 
substância (catalisador)
A estrutura e a ação 
enzimática são uma 
decorrência da estrutura 
tridimensional da enzima 
e podem ser afetadas por 
alterações no pH e da 
temperatura do meio
Cofatores são íons 
ou moléculas cuja sua 
associação com as enzimas 
é necessária para que 
elas exerçam o seu papel 
catalítico 
Inibidores enzimáticos
As enzimas consistem 
nos catalisadores 
biológicos, as quais 
participam das reações 
bioquímicas
Os catalisadores 
aumentam a 
velocidade das reações 
por diminuírem as 
energias de ativação 
das reações
A energia de ligação é a principal fonte de 
energia livre utilizada pelas enzimas para a 
diminuição da energia de ativação das reações.
Coenzimas são moléculas 
orgânicas, não proteicas, 
que atuam como cofatores
Inibidores Irreversíveis
Inibidores Reversíveis
Inibidor Misto
Inibidor Não 
Competitivo
Inibidor Competitivo
Atua diminuindo a 
velocidade de reação 
máxima enzimática
Atua diminuindo a 
afinidade da enzima 
com o seu substrato
27ENZIMAS E COENZIMAS
REFERÊNCIAS 
BIBLIOGRÁFICAS 
Marzzoco A, Torres BB. Bioquímica Básica. 4. ed. – Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2015.
Nelson DL, Cox MM. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 6. ed. – Porto Alegre: Artmed, 
2014.
Voet D, Voet JG. Bioquímica. 4. ed. – Porto Alegre: Artmed, 2013.
28ENZIMAS E COENZIMAS