Aula 7- Enzimas (I) 2013

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Aula 7 – Enzimas 
Parte I 
Profa. Juliana Inaba 
• Catálise é fundamental para manutenção da vida 
 
•Sacarose + O2 = CO2 + H2O + energia G - 
 
• Catalisadores de reações, não são consumidos 
• Apresentam alta especificidade 
• Funcionam em condições amenas de pH e T 
• Importância clínica e industrial 
Catálise, qual é a sua importância? 
• Frederick W. Kuhne- ENZIMAS 
Enzimas 
Atuam em sequências 
organizadas nas 
reações químicas 
Catalisam degradação 
de nutrientes 
Catalisam a 
conservação de energia 
química 
Catalisam 
transformação de 
energia química 
Catalisam síntese e 
degradação de 
macromoléculas 
As atividades 
necessárias para 
sustentar a vida 
são coordenadas! 
Enzimas 
ENZIMAS 
• Com exceção de um seleto grupo de RNAs, TODAS AS 
ENZIMAS SÃO PROTEÍNAS 
• Sua atividade depende da conformação NATIVA da proteína. 
• Possuem massa molecular que varia de 12.000-1.000.000 
• Algumas enzimas dependem de outros grupos químicos, 
além de seus aminoácidos para possuir atividade catalítica: 
COFATORES= íons inorgânicos, como Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn 2+ 
COENZIMA= complexo orgânico ou 
metalorgânico que se liga à enzima. 
GRUPO PROSTÉTICO= coenzima ou metal ligado de 
maneira forte ou covalente à enzima. 
Coenzima A 
Coenzimas 
Holoenzimas 
Cofator/ Coenzima+ Apoenzima= Holoenzima 
Classificação das enzimas 
 
Classificação de enzimas 
Reação catalisada + ASE 
Ex) Urease – cliva uréia 
 DNA polimerase – polimerisa DNA 
Método ambíguo ex: tripsina e pepsina 
Sistema E.C -Comissão enzimática 
Exemplo: 
 E.C 2.7.1.1 
 E. C.= enzyme comission 
 2. Classe:Transferase 
 7. Subclasse: fosfotransferase. 
1. O OH é o receptor. 
 1. A glucose é o aceptor. 
EXEMPLO DE REAÇÕES CATALISADAS POR ENZIMAS: 
Como as enzimas funcionam? 
• Ambiente celular estável pH e T 
• Formação de intermediários instáveis, rearranjo de ligações 
e colisão correta 
• Fornecem um ambiente químico onde as reações se tornam 
mais favoráveis 
 
Sítio ativo 
Substrato 
COMO OCORREM AS REAÇÕES QUÍMICAS? 
S P 
Barreira de energia de ativação 
• Redução da entropia das moléculas que estão 
livres em solução 
• Camada de solvatação do reagente estabiliza as 
moléculas 
• Distorções no substrato 
• Alinhamento correto de moléculas para a reação 
 
Sobrepor essas barreiras 
E
n
er
g
ia
 L
iv
re
, 

G
 
G++uncat 
 G++cat 
 G 
Progresso de reação 
Estado de transição 
As enzimas afetam velocidade de reação 
Glucose + 6 O2 ——› 6 CO2 + 6 H2O - 2870 kJ energia 
Resumindo... 
Aumento da velocidade de reação por ação enzimática 
•O fato que diferencia as enzimas de catalisadores não enzimáticos é a 
formação do COMPLEXO ENZIMA-SUBSTRATO (ES); 
 
•A formação do complexo ES é mediada pelas mesmas forças que estabilizam 
a estrutura das proteínas 
 
•A energia derivada da interação ES é chamada de ENERGIA DE LIGAÇÃO; 
 
•A energia de ligação é a principal fonte de energia usada para diminuir a 
energia de ativação das reações 
Como as enzimas reduzem a energia de ativação? 
Grupos catalícos participam da reação 
Energia de ligação E + S  ES  E + P 
Ajuste induzido (maximização das ligações ES) 
 
Como as enzimas reduzem a energia de ativação? 
Ligação fracas são otimizados no estado de transição 
 
Sem Enzima
Enzima complementar ao substrato
Substrato Estado de 
Transição
Produto
E
n
er
g
ia
 L
iv
re
, 
G
E
n
er
g
ia
 L
iv
re
, 
G
E
n
er
g
ia
 L
iv
re
, 
GEnzima complementar ao estado de transição
Sem Enzima
Enzima complementar ao substrato
Substrato Estado de 
Transição
Produto
E
n
er
g
ia
 L
iv
re
, 
G
E
n
er
g
ia
 L
iv
re
, 
G
E
n
er
g
ia
 L
iv
re
, 
GEnzima complementar ao estado de transição
A enzima sofre mudanças conformacionais quando o 
substrato se liga, induzida por múltiplas interações 
fracas com o substrato. 
 
Isto é conhecido como AJUSTE INDUZIDO. 
Importante*** 
1) EFEITO DA TEMPERATURA SOBRE A ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO 
2) EFEITO DO pH SOBRE A ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
3) EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO SOBRE A 
ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
A velocidade da reação enzimática 
aumenta com o aumento da 
concentração do substrato . 
 
 A saturação dos sítios de ligação 
da enzima ocorre no platô, onde 
tem-se a Vmax. 
 
Mecanismos de catálise enzimática 
1. Proximidade e orientação (físico) 
 
 Os substratos se aproximam dos grupos funcionais 
catalíticos da enzima em uma orientação espacial 
apropriada para que a reação possa ocorrer. 
 Após o correto posicionamento do substrato, uma 
modificação na conformação da enzima resulta em um 
complexo enzima substrato orientado. Essa orientação leva 
o complexo enzima substrato ao ESTADO DE TRANSIÇÃO. 
MOVIMENTOS DE TRANSLAÇÃO, DE ROTAÇÃO 
MOLECULAR E DE ROTAÇÃO INTERNA NOS 
SUBSTRATOS. 
Reagentes 
Intermediário 
instável 
Produtos 
2. Catálise ácido-base 
 
A catálise ácido-base específica envolve o H+ e o OH- da água. Em geral, 
outras espécies reativas atuam como doadores e aceptores de elétrons. Nos 
dois caso, a enzima permite a formação de um estado de transição mais 
estável através da transferência de elétrons. 
2. Catálise ácido base – aminoácidos importantes 
3. Catálise covalente 
 
Um substrato ou fragmento faz ligação covalente com o aminoácido do 
sítio ativo ou um co-fator enzimático. 
 
Os intermediários podem apresentar alguma estabilidade, mas são 
originados os produtos, a enzima, ou co-factor são regenerados. 
 
Catálise das proteases de serina, como a tripsina, quimotripsina, ou 
elastase. Estas enzimas hidrolisam as ligações amida de cadeias 
polipeptídicas. 
A-B + X: A-X + B A + X: + B 
 
 
Quimiotripsina 
4. Catálise utilizando metais 
1/4 a 1/3 de todas as enzimas necessitam de um íon metálico para sua 
função. 
É freqüente o uso de co-fatores metálicos, como K+, Mg2+ e Ca2+. Dão 
estabilidade à conformação ativa ou permitem a ligação do substrato ao sitio 
ativo. 
Quando o íon metálico (Zn2+, Cu1,2+, Fe2,3+ e Co2,3+) é ligado ao sítio ativo, a 
enzima é conhecida como metaloenzima. 
Atuam como mediadores da reação de oxidação-redução (REDOX), 
alterando seu estado durante a reação ou atuam como eletrófilos. 
Participam de interação iônica com substrato ou intermediários