enzimas

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ENZIMAS 
Enzimas são proteínas especializadas que funcionam na 
aceleração de reações químicas. 
Importância da catálise: 
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 
reação a enzima estará na sua forma original, quando o 
produto é liberado. 
Função: catalisadores biológicos. 
exceção: grupo de RNA catalítico 
(ribozimas) 
ENZIMAS 
* As enzimas podem aumentar a velocidade de uma 
reação por um fator de até 1017 vezes mais do que 
a reação não catalisada. 
Propriedades das Enzimas 
 
 • São catalisadores biológicos extremamente eficientes e aceleram a 
velocidade da reação, transformando de 100 a 1000 moléculas de 
substrato em produto por minuto de reação. 
 
• Atuam em concentrações muito baixas 
 
• Atuam em condições específicas de temperatura e pH 
 
• Possuem todas as características das proteínas 
 
• Podem ter sua concentração e atividade reguladas 
 
• Estão quase sempre dentro da célula, e compartimentalizadas. 
 
ENZIMAS 
As enzimas são fundamentais para processos 
bioquímicos celulares tais como: 
- degradação das moléculas nutrientes; 
- transformação e conservação da energia química; 
- síntese de macromoléculas biológicas a partir de 
moléculas precursoras simples; 
As enzimas apresentam um alto grau de 
especificidade: cada enzima possui uma 
organização estrutural específica, permitindo a 
ligação apenas do(s) seu(s) substrato(s). 
*há enzimas que aceitam como substrato qualquer 
açúcar de seis carbonos, enquanto outras só 
reconhecem a glicose. 
ENZIMAS 
- condições anormais podem ser causadas pela 
atividade excessiva de uma enzima; 
- medidas da atividade de enzimas no plasma 
sangüíneo, eritrócitos ou amostras de tecido são 
importantes no diagnóstico de várias doenças; VER 
Importância prática do estudo das enzimas: 
- muitos fármacos exercem seu efeito biológico por 
meio de interações com as enzimas. 
- em algumas doenças, especialmente nas 
desordens genéticas herdadas, pode ocorrer uma 
deficiência ou mesmo a ausência total de uma ou 
mais enzimas; 
Enzimas na Clínica 
As enzimas podem ser utilizadas nas Análises Clínicas de 2 formas 
principais: 
 
• Como reagentes altamente específicos e sensíveis em reações 
colorimétricas quantitativas 
• Como indicadoras de lesão celular e tecidual: o extravasamento de 
enzimas do meio intra para o meio extracelular leva a um aumento da 
atividade destas no sangue; esta atividade pode ser medida e fornece 
importante informação diagnóstica e de evolução de um quadro clínico. A 
distribuição órgão-específica de algumas destas enzimas permite a 
localização da lesão com bastante precisão. 
Exemplos de doenças que podem ser diagnosticadas e 
acompanhadas enzimaticamente são: 
• Infarto Agudo do Miocárdio (Creatina quinase, Lactato desidrogenase) 
• Hepatite (Transaminases: ALT, AST) 
• Pancreatite (Amilase, Lipase) 
• Câncer de próstata (Fosfatase ácida prostática) VOLTAR 
Nomenclatura das enzimas 
 
Existem 3 métodos para nomenclatura enzimática: 
 • Nome Oficial: Mais complexo, nos dá informações 
precisas sobre a função metabólica da enzima. Ex: 
ATP:Glicose:Fosfo-Transferase 
EC X.X.X.X (Enzyme Commission) 
• Nome Clássico: Mais curto e utilizado no dia a dia de 
quem trabalha com enzimas; utiliza o sufixo "ase" para 
caracterizar a enzima. Ex: Urease, Hexoquinase, 
Peptidase, etc. 
• Nome Trivial: Consagrados pelo uso. Ex: Tripsina, 
Pepsina, Ptialina. 
ENZIMAS 
- urease = catalisa a hidrólise da uréia 
- DNA polimerase = catalisa a polimerização dos 
nucleotídeos para formar o DNA 
Muitas enzimas são nomeadas pela adição do 
sufixo “ase” ao nome do seu substrato, ou à palavra 
ou frase que descreve sua atividade: 
ENZIMAS 
Classificação das Enzimas 
As enzimas são divididas em seis grandes classes, 
cada uma com subclasses, de acordo com o tipo de 
reação que catalisam: 
* Oxidação do etanol pela álcool desidrogenase. 
Classe 1: Óxido-redutases  transferência de elétrons (íons 
hidreto ou átomos de H). Ex: desidrogenases, redutases, oxidases e 
peroxidases. 
* Reação catalisada por uma aminotransferase. 
Classe 2: Transferases  reações de transferência de grupos. 
Ex: quinases, transcarboxilases e aminotransferases. 
Classe 3: Hidrolases  reações de hidrólise. Ex: amilase, urease, 
pepsina, tripsina, quimotripsina e várias peptidases e esterases. 
* A reação da fumarase. 
Classe 4: Liases  adição de grupos às duplas ligações ou 
formação de duplas ligações por meio de remoção de grupos. 
Classe 5: Isomerases  transferência de grupos dentro da mesma 
molécula para formar isômeros. 
Classe 6: Ligases  reações de síntese, onde duas moléculas são 
unidas, às custas de uma ligação fosfato de alta energia do ATP. 
* Reação da piruvato carboxilase. 
ENZIMAS 
Como as enzimas funcionam? 
- as enzimas aceleram a velocidade das reações 
por diminuir sua energia de ativação: vídeo 
A0037601.mov
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. vídeo 
A0221002.mov
A0221002.mov
ENZIMAS 
- o centro ativo é formado por resíduos de aminoácidos e 
constitui uma cavidade com forma definida, que permite à 
enzima “reconhecer” seu substrato; vídeo 
- 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 
os radicais do centro ativo; 
Interação enzima-substrato: 
- a ligação com o substrato dá-se em uma região 
pequena e bem definida da enzima, chamada centro 
ativo (ou sítio ativo); 
A0017501.MOV
vídeo 
A0220001.mov
Álcool desidrogenase com etanol ligado a um Zn2+ e NAD+ no sítio 
ativo. A maioria dos aminoácidos da proteína não está em contato 
com o substrato. (Uma subunidade do dímero é apresentada como 
fitas, e a outra como átomos) 
ENZIMAS 
- na verdade, a aproximação e a ligação do substrato 
induz na enzima uma mudança conformacional, 
tornando-a ideal para a catálise (modelo do ajuste 
induzido) 
Interação enzima-substrato: 
* a relação substrato-enzima não deve ser entendida 
como um modelo rígido de chave-fechadura (este modelo 
exemplifica a especificidade de uma enzima pelo seu 
substrato, mas não explica toda a complexidade da 
relação estabelecida entre eles durante a catálise); 
Modelo da chave-fechadura. 
Modelo do ajuste induzido e tensão do substrato: 
a) Aproximação entre substrato e enzima induz a formação do sítio 
ativo. 
b) Tensão no substrato induzida pela ligação do substrato à 
enzima, contorce os ângulos normais de ligação e “ativa” o 
substrato. 
ENZIMAS 
- portanto, a atividade enzimática é dependente das 
características do meio, principalmente do pH e da 
temperatura; 
Fatores que interferem na atividade enzimática: 
- a estrutura e a forma do centro ativo são uma 
decorrência da estrutura tridimensional da enzima e 
podem ser afetadas por quaisquer agentes capazes de 
provocar mudanças conformacionais na proteína; 
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As enzimas têm um pH ótimo (ou um intervalo de pH) no qual a sua 
atividade é máxima: em um pH maior ou menor, a atividade diminui. 
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Fosfatase alcalina: 
pH ótimo = 10 
Como ocorre com a maioria das reações químicas, a velocidade da reação 
enzimática, que a 0°C apresenta valores próximos de zero, é favorecida pela 
elevação da temperatura. 
* O gradativo aumentoda velocidade só se verifica enquanto a enzima 
conservar a sua estrutura nativa. 
ENZIMAS 
- os inibidores normalmente encontrados nas células 
constituem um mecanismo importante de controle da 
atividade enzimática; 
Inibidores Enzimáticos: 
- a atividade enzimática pode ser diminuída por várias 
substâncias (constituintes normais ou estranhas às 
células) provocando alterações significativas no 
organismo; 
- o uso in vitro de inibidores tem trazido um grande 
conhecimento sobre a estrutura das enzimas, a 
organização do centro ativo e o mecanismo de catálise. 
ENZIMAS 
- as propriedades tóxicas de muitos inibidores possibilita 
também o seu emprego no combate contra insetos 
(inseticidas); 
Inibidores Enzimáticos: 
- muitos medicamentos de uso na prática terapêutica 
baseiam suas propriedades na inibição específica de 
certas enzimas; 
*os inibidores enzimáticos podem ser agrupados em 
duas categorias, de acordo com a estabilidade de sua 
ligação com a molécula de enzima, em inibidores 
reversíveis e irreversíveis. 
ENZIMAS 
Inibidores Enzimáticos: 
-os inibidores reversíveis são divididos em dois grupos: 
os competitivos e os não-competitivos, baseando-se na 
competição (ou não) entre o inibidor e o substrato pelo 
centro ativo da enzima; 
* Os inibidores competitivos competem com o substrato pelo centro 
ativo da enzima por apresentarem configuração espacial semelhante 
à do substrato: 
ENZIMAS 
Inibidores Enzimáticos: 
* Um exemplo clássico de inibição competitiva é a ação do malonato 
sobre a reação catalisada pela succinato desidrogenase: 
O AZT, usado no tratamento da AIDS é um inibidor competitivo da 
DNA polimerase (transcriptase reversa), necessária para a 
replicação do vírus HIV. 
ENZIMAS 
Inibidores Enzimáticos: 
* Os inibidores não-competitivos não possuem qualquer semelhança 
estrutural com o substrato da reação que inibem e seu efeito é 
provocado pela ligação a radicais não pertencentes ao centro ativo. 
*Ex: metais pesados como Hg2+, Pb2+ e Ag2+, que reagem com os 
grupos -SH das proteínas. 
ENZIMAS 
Inibidores Enzimáticos: 
-os inibidores irreversíveis reagem quimicamente com as 
enzimas, levando a uma inativação praticamente 
definitiva; 
Ex: compostos organofosforados  formam ligações covalentes com 
o grupo -OH de resíduos de serina 
Aspirina  transfere seu grupo acetil para o grupo -OH de um 
resíduo de serina na molécula da ciclooxigenase, inativando-a 
Penicilina  liga-se especificamente as enzimas da via de síntese 
da parede bacteriana, tornando-as susceptíveis à lise 
ENZIMAS 
Regulação da atividade enzimática: 
* Basicamente, existem dois mecanismos para a regulação da 
atividade enzimática: 
1. Controle da disponibilidade de enzimas exercido sobre as 
velocidades de síntese e de degradação das enzimas que 
determinam sua concentração celular; 
2. Controle da atividade da enzima, efetuado por mudanças 
estruturais da molécula enzimática e que redundam em alterações 
da velocidade de catálise. 
*Este efeito pode ser exercido mediante união não-covalente de 
moduladores (enzimas alostéricas), ou por modificação covalente da 
enzima. 
ENZIMAS 
Regulação da atividade enzimática: 
* As enzimas alostéricas funcionam por meio de ligação não-
covalente de compostos reguladores chamados moduladores 
alostéricos. 
* As enzimas alostéricas sofrem mudanças conformacionais em 
resposta à ligação do modulador: 
ENZIMAS 
Regulação da atividade enzimática: 
* A etapa reguladora em muitas vias metabólicas é catalisada por 
uma enzima alostérica. 
* Em alguns sistemas multienzimáticos, a enzima reguladora é 
inibida pelo produto final da via sempre que a sua concentração 
exceder as necessidades celulares: 
*Inibição por feedback. 
ENZIMAS 
Regulação da atividade enzimática: 
* Algumas enzimas reguladoras sofrem modificação covalente 
reversível. 
* Entre os grupos modificadores estão: fosfato, adenosina 
monofosfato, uridila monofosfato, adenosina difosfato ribose e 
grupos metila: 
ENZIMAS 
Regulação da atividade enzimática: 
* Algumas enzimas são sintetizadas em uma forma inativa, o 
zimogênio. 
* Para que o zimogênio adquira as propriedades de enzima, é 
necessário que haja hidrólise de determinadas ligações peptídicas e 
conseqüente remoção da cadeia de aminoácidos. 
ENZIMAS 
Cofatores são imprescindíveis para a atividade de algumas enzimas: 
* Muitas enzimas necessitam da associação com outras moléculas 
ou íons para exercer seu papel catalítico. 
* Esses componentes da reação enzimática são genericamente 
chamados cofatores, os quais podem ser íons metálicos (Ca, Mg, 
Mn, Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Se e outros) ou moléculas orgânicas, não-
protéicas (coenzimas). 
Estes cofatores não estão ligados permanentemente à molécula da 
enzima mas, na ausência deles, a enzima é inativa; 
 
A fração protéica de uma enzima, na ausência do seu cofator, é 
chamada de APOENZIMA; 
Enzima + Cofator, chamamos de HOLOENZIMA. 
ENZIMAS 
Cofatores são imprescindíveis para a atividade de algumas enzimas: 
* As enzimas que precisam de íons são chamadas metaloenzimas. 
*Exemplos de metaloenzimas e seus correspondentes íons: 
-Anidrase carbônica (Zn2+) 
-Piruvato quinase (K+ , Mg2+) 
-ATPase (Na+ , Mg2+) 
-Urease (Ni2+) 
* Papel do Mg na atividade da hexoquinase: o Mg 
fica coordenado com o ATP, “enfraquecendo” a 
ligação fosfato terminal do ATP, facilitando a 
transferência do fosfato à glicose. 
*Funções do Zn na 
anidrase carbônica: o 
Zn ligado à enzima 
gera um próton e uma 
hidroxila a partir da 
água, que são então 
adicionados ao CO2. 
Zn2+ no mecanismo de reação da carboxipeptidase A. Zn2+ ligado a enzima gera uma hidroxila 
nucleofílica a partir de água ligada, que ataca a carbonila da ligação peptídica, como indicado 
pela seta. Glu 270 ajuda por puxar o próton da água ligada ao zinco. (Redesenhado de Lipscomb, 
W. N. Robert A. Welch Found. Conf. Chem. Res. 15:140, 1971) 
As coenzimas são geralmente derivadas de alguma vitamina hidrossolúvel: 
* Nicotinamida adenina dinucleotídeo 
(NAD+)