Catalisadores Biológicos: Enzimas

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Vitória Mendonça 
UniCerrado- T7B 
CATALIZADORES BIOLÓGICOS 
INTRODUÇÃO 
➔ São proteínas, globulares, que catalisam 
reações, ou seja, diminuem a energia de 
ativação da reação e a aceleram 
• Sem a catálise, a maioria das reações 
químicas nos sistemas biológicos seria muito 
lenta para fornecer produtos na proporção 
adequada para sustentar a vida 
➔ Uma enzima pode ficar, temporariamente, 
ligada covalentemente à molécula que está 
sendo transformada durante estágios 
intermediários da reação, mas no final da 
mesma, a enzima estará na sua forma 
original, quando o produto é liberado 
➔ As enzimas estão, quando sempre, dentro da 
célula, e compartimentalizadas 
➔ Aceleram a velocidade das reações por 
diminuir sua energia de ativação → a 
combinação do substrato com a enzima cria 
uma nova via de reação que tem um estado 
de transição de menor energia do que na 
ausência do substrato 
➔ Estado de transição: ponto exatamente 
anterior ao substrato virar produto 
• Enzima favorece 
• Enzima não pode encaixar no substrato → 
invés de favorecer o estado de transição, ela 
estabiliza o substrato e dificulta a reação de 
acontecer → enzima não pode ser 
complementar ao substrato 
• Enzima deve ser complementar ao estado de 
transição: favorece o estado de transição, 
diminui a energia de ativação e favorece a 
formação de produtos 
 
➔ Não possibilita a reação de acontecer, 
apenas as catalisam 
• Catalizadores biológicos 
➔ Não são consumidas na reação 
• A enzima que liberou seu produto está pronta 
para interagir com outro substrato 
➔ Apresenta alta especificidade enzima-
substrato 
➔ Podem ser reguladas por diferentes 
estratégias (ativação ou inibição) 
➔ São específicas quando aos substratos, 
produtos e/ou localização tecidual 
• Cada enzima possui uma organização 
estrutural específica, permitindo a ligação 
apenas do(s) seu(s) substratos(s) 
- Há enzimas que aceitam como substrato 
qualquer açúcar de seis carbonos, enquanto 
outras só reconhecem glicose 
➔ Enzimas: proteínas 
➔ Ribozimas: RNAs 
➔ Sítio ativo ou centro ativo: é um micro-
ambiente, ou seja, região da enzima que vai 
interagir com o substrato 
• É formado por resíduos de aminoácidos e 
constitui uma cavidade com forma definida, 
que permite à enzima reconhecer seu 
substrato 
• Uma molécula, para ser aceita como 
substrato, deve ter a forma espacial 
adequada para alojar-se no centro ativo e 
grupos químicos capazes de estabelecer 
ligações com radicais do centro ativo 
• Seleciona substratos complementares 
• Especificidade eletrônica e geométrica 
• São quirais ou estereoespecíficas 
• Possui interações ES dos tipos: van der 
Waals, eletrostáticas, hidrogênio e 
hidrofóbicas 
• formam dendas e possuem arranjo pré-
definido 
• Chave e fechadura: o sítio ativo é fixo e não 
se altera → chave encaixa na fechadura 
• Encaixe induzido: o sítio ativo é moldável → 
substrato não se encaixa perfeitamente ao 
substrato, porém quando o substrato começa 
interagir com o sítio ativo, este começa a se 
moldar para encaixar com o substrato 
- Isso explica a capacidade de uma mesma 
enzima pode atuar em substratos diferentes 
- Amilase salivar pode degradar amido e 
glicogênio 
 
Vitória Mendonça 
UniCerrado- T7B 
 
➔ Enzima + substrato forma o complexo 
enzima-substrato que vai se transformar no 
complexo enzima-produto, e posteriormente, 
a enzima vai liberar seu produto 
• Enzima livre para se ligar a outro substrato 
 
➔ Cofator: 
• Orgânico ou coenzima: molécula/íon que 
possibilita a perfeita interação da enzima com 
seu substrato 
- Algumas enzimas para interagir com seu 
substrato dependem de cofatores 
- Vitaminas, no geral, são cofatores 
• Inorgânico ou íons 
• Cofatores: 
 
• Coenzimas: 
 
➔ Porção proteica da enzima sem o cofator: 
apoenzima ou apoproteína 
• Quando o cofator é uma porção não proteica: 
grupo protético 
• Cofator + porção proteica = holoenzima 
• Holoenzima = cofator + 
apoenzima/apoproteína 
 
 
CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA 
➢ Classificação: 
 
 
 
➔ Oxirredutases ou desidrogenases: enzimas 
que participam das reações de oxirredução 
• Oxidar: perder elétrons 
• Reduzir: ganhar elétrons 
➔ Transferases: reações de transferência de 
grupos 
• Transferases: cinases (colocam fosfatos) 
➔ Hidrolase: hidrólise é a quebra de substâncias 
onde a H2O entra como reagente da reação 
➔ Liases: adição de grupos às duplas ligações 
ou formação de duplas ligações por meio de 
remoção de grupos 
➔ Isomerases: transferência de grupos dentro 
da mesma molécula para formar isômeros 
➔ Ligases: reações de síntese, onde duas 
moléculas são unidas, às custas de uma 
ligação fosfato de alta energia do ATP 
➢ Nomenclatura: 
➔ Conceitual: 
• Sufixo “ase” + substrato (produto) + atividade 
- glicoquinase, glicose-6-fosfato-
desidrogenase, fosfoglicoisomerase, 
fosfoglicomutase, urease... 
• Exceções: usual e comum 
- Função sistemática: pepsina 
- Fonte: tripsina 
Vitória Mendonça 
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FATORES QUE INTERMEDEIAM A 
ATIVIDADE/CINÉTICA ENZIMÁTICA 
➔ Depende de substrato e enzima livre 
➔ Equação de Michaelis-Menten 
 
➔ Temperatura: 
• Altas: desnaturação enzimática → perda de 
função 
• Baixas: diminuição da atividade enzimática 
pela inativação da enzima, onde as moléculas 
não se movimentam ativamente 
- Oposto de desnaturação 
• pH: as enzimas possuem um pH ótimo (ou 
intervalo de pH), onde variam de acordo com 
cada enzima 
- Pepsina funciona em pH ácido, e em pH 
básico se desnatura 
- Glicose-6-fosfato funciona em pH básico, e 
em pH ácido se desnatura 
• Concentração de substrato: quantidade de 
enzimas não variam → o que varia é a 
concentração do substrato 
- Conforme aumenta a concentração de 
substrato, aumenta a velocidade de reação 
- Saturação enzimática: não adianta aumentar 
o substrato que a velocidade se mantém 
constante → momento onde há enzimas de 
menos para substrato de mais 
- Km: concentração de substrato necessário a 
ser dado para a enzima para que a mesma 
alcance metade da velocidade máxima dela 
(maior o Km mais substrato tem que dar para 
a enzima chegar em sua velocidade máxima 
// menor o Km menos substrato dá a enzima 
para chegar a velocidade máxima 
- Se uma enzima precisa de mais substrato 
para chegar a sua velocidade máxima, menor 
sua afinidade com o substrato 
- Se uma enzima precisa de menos substrato 
para chegar a sua velocidade máxima, maior 
sua afinidade com o substrato 
- Km e afinidade com o substrato são 
grandezas inversamente proporcionais 
- Menor o Km, maior a afinidade 
 
 
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
➔ Irreversível: quando há a ligação covalente de 
uma molécula/inibidor ao sítio ativo da enzima 
e a destrói por completo → reagem 
quimicamente com as enzimas, levando a 
uma inativação praticamente definitiva 
• Inibidor liga e destrói 
➔ Inativa: apoenzima 
➔ Ativa: holoenzima 
➔ Reversível: maior parte das drogas agem em 
1 e 2 
1- Competitiva: o inibidor tem o mesmo perfil de 
encaixe do substrato → os dois competem 
pelo mesmo sitio ativo da enzima 
• Captopril – ECA 
2- Não competitiva ou halostéria: o inibidor não 
apresenta o mesmo perfil de encaixe do 
substrato, se ligando a outro sítio de ligação 
da enzima, podendo esse sítio chamado 
alostérico 
• É um outro sítio de ligação ≠ do sítio ativo 
• Inibidor se liga primeiro na enzima, não 
alterando a estrutura do sítio ativo e não 
impedindo a ligação da enzima → porém 
inibe essa enzima 
• Produto em excesso 
• Modificação covalente 
• Fosforilação 
3- Incompetitiva: o inibidor se combina ao 
complexo ES (enzima-substrato) apenas 
 
 
Vitória Mendonça 
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ENZIMAS REGULATÓRIAS 
➔ Influenciam muito na velocidade de toda a 
sequencia de reações 
➔ Enzimas alostéricas: 
• Modulação positiva:ativar a enzima 
- Quando o modulador positivo se liga na 
região alostérica, a conformação do sítio ativo 
se altera, favorecendo a reação e o encaixe 
da enzima, ativando-a 
• Modulação negativa: inibir a enzima 
- Inibidor se liga ao sítio alostérico, altera o 
sítio ativo e dificulta a interação do substrato 
e enzima, inibindo-a 
 
MECANISMOS DE CATÁLISE 
➔ Catálise eletrostática por íons 
➔ Catálise ácido-básica de prótons 
➔ Catálise covalente transitória 
ENZIMAS USADAS NO DIAGNÓSTICO 
CLÍNICO DE DOENÇAS 
➔ Em algumas doenças, especialmente nas 
desordens genéticas herdadas, pode ocorrer 
uma deficiência ou mesmo ausência total de 
uma ou mias enzimas 
• Fenilcetonúria (fenilalanina hidroxilase), 
doença de von Gierke (glicose-6-fosfatase 
hepática) 
➔ Condições anormias podem ser causadas 
pela atividade excessiva de uma enzima