Aula 05 -Enzimas

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ENZIMAS
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Introdução
Quase todas as reações bioquímicas são catalisadas por enzimas.
As enzimas organizam as reações (como guardas de trânsito organizando o tráfego), 
evitando que as diversas moléculas se combinem aleatoriamente, e também aceleram
e viabilizam as reações, geralmente diminuindo a energia de ativação necessária.
A maioria das reações bioquímicas não seria possível sem a existência de enzimas,
ou ocorreriam em velocidades muito lentas, incompatíveis com a manutenção da vida.
Exemplos da ação de enzimas:
- Papaína (mamão) e bromelina (abacaxi) no churrasco  amaciamento da carne
- Calpainas e catepsinas no peixe  degradação
- Problemas causados por falta / redução de atividade enzimática:
- Inativação da cadeia transportadora de elétrons (cianeto e outros venenos)
- fenilcetonúria (problemas no metabolismo da fenilalanina)
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Muitas enzimas estão restritas a certas células ou compartimentos celulares. Elas 
servem para diagnósticos de problemas de saúde específicos de órgãos/sistemas.
Enzimas cujas concentrações plasmáticas são alteradas em determinadas 
condições patológicas
Enzima Moléstia
Transaminases Hepatite
Creatina quinase, lactato desidrogenase Infarto do miocárdio
Amilase, lipase Pancreatite
Fosfatase alcalina, -glutamil transferase Processos obstrutivos biliares
Fosfatase ácida Neoplasia de próstata
Creatina quinase Lesão cerebral grave
Lactato desidrogenase Anemia hemolítica
Amilase Parotidite (caxumba)
Mas o que são enzimas?
Enzimas são proteínas* globulares que catalisam reações químicas específicas 
a velocidades adequadas para a fisiologia celular.
A substância que sofre a ação da enzima chama-se substrato. As enzimas são 
moléculas protéicas enormes, geralmente muito maiores do que os substratos
sobre os quais elas agem. O substrato une-se a uma região específica da enzima.
Esta região chama-se sítio ativo da enzima.
* sua expressão gênica geralmente é controlada por hormônios.
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a - Aproximação e orientação dos 
substratos
b - Exclusão da água
c - Estabilização do estado de 
transição
d – Transferência dos grupos
Estabilização do estado 
de transição
Estado de
transição
Estabilização do complexo
enzima substrato
EP
EPES
ES
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Barreira de Ativação 
(estado de transição)
Reagentes
Produtos
não Cat
Reação coordenada 
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Estrutura do sítio catalítico de uma enzima
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Coenzimas
Na maioria das enzimas, o sítio catalítico recebe o substrato e uma molécula
transportadora.
Esta molécula transportadora é chamada coenzima.
Durante a reação enzimática, a enzima transfere um grupo de átomos da 
coenzima para o substrato.
Após a reação, a coenzima se regenera à sua forma inicial.
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Exemplo:
A hexoquinase utiliza ATP (adenosina trifosfato) como coenzima para transformar 
glicose (substrato) em glicose-6-fosfato. O grupo fosfato adicionado à glicose provém
do ATP, que desta forma torna-se ADP (adenosina difosfato). 
Após a reação, o ADP é retransformado em ATP através de uma outra enzima 
chamada ATP sintetase, que existe na parede interna das cristas mitocondriais. 
Desta forma, como são recicladas, as coenzimas e as enzimas são necessárias em
pequenas quantidades no organismo.
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glicose glicose 6-fosfato
Vitaminas e coenzimas
Na maioria das vezes, as coenzimas são sintetizadas pelo nosso organismo
a partir de vitaminas que ingerimos na dieta.
As vitaminas são nutrientes essenciais e portanto não podem ser sintetizadas
pelo organismo, devendo ser ingeridas na dieta.
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Forma Oxidada Forma ReduzidaCoenzima
2. Flavina
Mononucleotídeo
(FMN) 
3. Flavina adenina
dinucleotídeo
(FAD) 
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Coenzimas e vitaminas
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Coenzima Grupo transportado Vitamina
Adenosina trifosfato (ATP) Fosfato -
Tiamina pirofosfato (TPP) Aldeído Tiamina (B1)
Flavina adenina dinucleotídeo (FAD) Hidrogênio Riboflavina (B2)
Coenzima A Acila Ac pantotênico
Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+) Hidreto Nicotinamida 
Piridoxal fosfato Amida Piridoxina (B6)
Biotina CO2 Biotina
Tetraidrofolato Carbono Ac fólico
Metilcobalamina Metil Cobalamina (B12)
Fatores que influenciam a velocidade das reações enzimáticas
• pH
• Temperatura
• Concentração do substrato
• Concentração da enzima
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Influência do pH na velocidade da reação enzimática
Enzima pH ótimo
Pepsina 1,5
Fosfatase ácida 4,5
Urease 6,5
Tripsina 7,8
Arginase 9,7
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 (
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)
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Influência da temperatura na velocidade da reação enzimática
Enzima Temperatura ótima
Maioria das enzimas humanas ~37C
Peroxidase do leite 70C
Maioria das enzimas são degradadas por temperaturas superiores a 60 C
V
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aç
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 (
v
)
Temperatura
Aquecimento
inativação
da enzima
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Variação da velocidade da reação enzimática 
de acordo com a variação na concentração de substrato ([S]) e de enzima (E)
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34 mortos em Islamabab – Paquistão
24 dez 2016
Ingestão de álcool adulterado
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Inibidores enzimáticos
1. Inbidores irreversíveis
reagem quimicamente com as enzimas, levando a uma inativação praticamente 
definitiva. Geralmente inespecíficos e muito tóxicos.
Exemplos: organofosforados (ligações covalentes com OH da serina)
iodoacetamida (reage com SH da cisteína)
2. Inibidores reversíveis
2.1. Competitivos – competem com o substrato pelo centro ativo da enzima, pois 
guardam semelhança estrutural com a molécula do substrato.
Exemplos:
- malonato compete com succinato pelo centro ativo da succinato desidrogenase
-AZT (3’azido-2’-desoxitimidina) compete pelo centro ativo da DNA polimerase 
-(transcriptase reversa), enzima necessária para a replicação do vírus HIV
2.2. Não competitivos – não competem com o substrato pelo centro ativo da enzima e 
não têm semelhança estrutural com a molécula do substrato. Seu efeito é provocado
por ligação a radicais que não pertencem ao centro ativo; esta ligação altera a 
estrutura enzimática a tal ponto que inviabiliza a catálise. O inibidor não-competitivo
(INC) pode também ligar-se ao complexo ES, formando o complexo ESINC, incapaz
de gerar o produto. Geralmente inespecíficos e muito tóxicos.
Exemplos: Hg2+ , Pb2+ e Ag+  reagem com SH das proteínas
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Regulação da atividade enzimática
- Concentração da enzima
- Fosforilação
- Regulação alostérica (feed back)
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Fatores que influenciam a concentração intracelular de uma enzima:
-Meia-vida da enzima
-Ritmo da síntese
-- concentração de substratos/produtos podem estimular/inibir a síntese
-- ação hormonal estimular/inibir a síntese
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Fosforilação
Muitas enzimas ficam ativas na forma fosforilada (ou seja, com grupos fosfato ligados 
à molécula) e inativas na forma desfosforiladas, ou vice-versa.
- A fosforilação é realizada por uma enzima da classe das quinases e
- A desfosforilação é realizada por uma enzima da classe das fosfatases.
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Regulação alostérica (feedback)
A enzima é ativada / inativada pela ligação de uma molécula a outra região diferente 
do sítio ativo. Esta região da molécula enzimática chama-se sítio alostérico.
A substância que se liga ao sítio alostérico é chamada de efetuador alostérico.
Efetuador alostérico negativo = inibidor alostérico
Efetuador positivo = ativador alostérico
Muitas vezes o efetuador alostérico é um produto da própria enzima alostérica ou 
produto de enzima localizada em posição subseqüente numa via metabólica.
Em geral, as enzimas alostérica ocupam posições-chave nas vias metabólicas.
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Mas, afinal, o que é o 
metabolismo?
• Conjunto das reações químicas
que permitem as células
degradar substâncias ingeridas
ou armazenadas (catabolismo),
produzir ATP (energia química)
e, assim, sintetizar (anabolismo)outros com-postos essenciais
para a sobrevivência celular.
• Simples? Não!!!
Esquema torneira-tanque
E1
E2
E3