ENZIMOLOGIA

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<p>ENZIMOLOGIA</p><p>Introdução</p><p>· Mais de 99% das reações relevantes para sistemas biológicos são catalisadas por enzimas.</p><p>São importantes do anabolismo, catabolismo na respiração celular, no fornecimento de energia para a célula e na nutrição celular. Essas pequenas moléculas estão presentes em grandes e pequenas reações para a vida.</p><p>As enzimas são importantes para a economia.</p><p>· Mercado de enzimas movimentou US$ 9 bilhões em 2019 (BBC, 2020).</p><p>Foi aplicado na indústria alimentícia, no processamento de ração animal, na fabricação de detergente, na indústria farmacêutica, na indústria química.</p><p>Breve histórico:</p><p>· 7500 anos atrás: enzima na fabricação de queijo.</p><p>· 7000 a.C.: bebida alcoólica.</p><p>· 7.000 a 3.300 a.C.: processamento do couro</p><p>A enzima é baseada em uma estrutura proteica, a maioria, são formadas por estruturas primaria com ligação peptídica.</p><p>Os aminoácidos se organiza em estruturas espacial e estabelece ligações de hidrogênio (estrutura secundaria), em seguida tem o enovelamento dos aminoácidos, pois começam apresentar reações hidrofóbicas, interações iônicas. Na reação terciaria, temos a formação ativa da enzima.</p><p>Algumas enzimas apresenta a quarta cadeia peptídica.</p><p>Explicação:</p><p>1. Aminoácidos apolares (hidrofóbicos): Possuem cadeias laterais que não interagem bem com a água. São exemplos, Alanina, Valina, Leucina, Isoleucina, Fenilalanina, Triptofano, Metionina, Prolina.</p><p>2. Aminoácidos polares não carregados: Possuem cadeias laterais que podem formar ligações de hidrogênio com a água, mas não possuem carga elétrica. Exemplos, Serina, Treonina, Asparagina, Glutamina, Tirosina, Cisteína.</p><p>3. Aminoácidos carregados negativamente (ácidos): Possuem cadeias laterais com grupos carboxilatos que são desprotonados em pH fisiológico, carregado uma carga negativa. Exemplos, Ácido Aspártico (Aspartato), Ácido Glutâmico (Glutamato).</p><p>4. Aminoácidos carregados positivamente (básicos): Possuem cadeias laterais que aceitam prótons em pH fisiológico, carregando uma carga positiva. Exemplos, Lisina, Arginina, Hostadina.</p><p>MAS NEM TODA ENZIMA É UMA PROTEÍNA!</p><p>Enzimas de RNA Catalítico ou ribossinas</p><p>· São importantes para o RNA mensageiro.</p><p>· A ribossina atua no processamento do RNA, retirando clivado as partes não codificastes do RNA mensageiro (os intros).</p><p>As enzimas são especificas, se liga ao seu reagente o substrato de forma especifica que irá gerar uma reação termodinâmica favorável, pois não terá desperdiço ou excesso de energia.</p><p>Ciclo de Krebs</p><p>Formação de Citrato:</p><p>· O acetil-CoA (2 carbonos) combina-se com oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos), catalisado pela enzima citrato sintase.</p><p>Isomerização de Citrato:</p><p>· O citrato é convertido em isocitrato através de uma reação de isomerização que envolve a formação intermediária de cis-aconitato, catalisada pela enzima aconitase.</p><p>Descarboxilação Oxidativa de Isocitrato:</p><p>· O isocitrato é oxidado e descarboxilado para formar α-cetoglutarato (5 carbonos), produzindo NADH e liberando CO₂, catalisado pela enzima isocitrato desidrogenase.</p><p>Descarboxilação Oxidativa de α-Cetoglutarato:</p><p>· O α-cetoglutarato é oxidado e descarboxilado para formar succinil-CoA (4 carbonos), produzindo NADH e liberando CO₂, catalisado pelo complexo enzim��tico α-cetoglutarato desidrogenase.</p><p>Conversão de Succinil-CoA em Succinato:</p><p>· O succinil-CoA é convertido em succinato, gerando GTP (ou ATP em algumas células) através de uma fosforilação a nível de substrato, catalisada pela enzima succinil-CoA sintetase.</p><p>Oxidação de Succinato a Fumarato:</p><p>· O succinato é oxidado a fumarato, com a produção de FADH₂, catalisada pela enzima succinato desidrogenase.</p><p>Hidratação de Fumarato a Malato:</p><p>· O fumarato é hidratado para formar malato, catalisado pela enzima fumarase.</p><p>Oxidação de Malato a Oxaloacetato:</p><p>· O malato é oxidado para regenerar oxaloacetato, produzindo NADH, catalisado pela enzima malato desidrogenase.</p><p>Resultado Final:</p><p>Cada volta completa do ciclo de Krebs gera:</p><p>· 3 moléculas de NADH,</p><p>· 1 molécula de FADH₂,</p><p>· 1 molécula de GTP (ou ATP),</p><p>· 2 moléculas de CO₂.</p><p>Esses transportadores de elétrons (NADH e FADH₂) transferem elétrons para a cadeia de transporte de elétrons na membrana interna da mitocôndria, onde sua energia é usada para produzir ATP através da fosforilação oxidativa.</p><p>Sítio Ativo local de ligação do substrato para ocorrer a catalise que vai gerar uma reação. O sitio ativo corresponde a um italy na ligação na molécula da enzima formado por uma sequência especifica de aminoácidos, que estão organizados de forma a atrair de forma especifica o substrato.</p><p>Os demais aminoácidos são responsáveis por manter essa forma da cavidade do sitio ativo e também são responsáveis por manter a estrutura tridimensional da enzima para que não ocorra a perda da atividade enzimática.</p><p>O substrato deve ter um agrupamento que favoreça a ligação da enzima com o substrato, que forma um complexo ES, que dissociar rapidamente quando ocorre uma reação liberando a enzima e agora o substrato convertido em produto.</p><p>Chave-fechadura proposto em 1894.</p><p>Porém esse modelo não explicava como a enzima é flexível, ou seja. Como exibia uma flexibilidade conformacional do ajuste induzido.</p><p>O sítio nesse modelo também sofre modificações conformacionais no momento da ligação com o seu substrato e isso favorece para a formação de ligações necessárias para que os produtos sejam liberados e também favorece para o alinhamento das demais partes das enzimas para o menor gasto de energia.</p><p>A reação enzimática ocorre quando a enzima ES se liga ao substrato, formando o complexo enzima-substrato. Os produtos P, são liberados.</p><p>K= é a constante de velocidade de cada etapa da catalise enzimática.</p><p>A enzima por ser um catalizador atua justamente nessa velocidade da reação e acelera a conversão do substrato em produto, isso tudo sem alterar o equilibro termodinâmico porque a enzima cria um ambiente especifico para que as reações aconteçam de forma termodinamicamente mais favorável, as enzimas não alteram a energia livre da reação em vez disso, elas exercem sua função catalizadora reduzindo a energia de ativação das reações químicas promovendo uma via de relação dos produtos formados de maneira rápida e com menos gasto de energia.</p><p>Energia de ativação corresponde a uma determinada quantidade de energia que os substratos necessitam para atingir um nível energético de habilidade, essa estabilidade vai desencadear a conversão em produto, a diferença da energia entre o substrato no seu estado fundamental no normal e no estado de transição que é o ponto mais alto desse gráfico é a nossa energia de ativação.</p><p>1. As enzimas atuam primeiramente direcionando o substrato para uma posição adequada para que os grupos reativos estejam disponíveis para uma reação. Essa ligação ES vai diminuir a energia de ativação, porque proporcionam a mudança na molécula de substrato que auxilia o seu estado de transição.</p><p>No ponto mais alto do gráfico, o substrato não possui mas a sua formação inicial, ou seja, não se sabe se é o S ou o P final, apresenta uma forma intermediaria.</p><p>Temperatura de 100°C e pH ácido catalisadores químicos.</p><p>Cinética enzimática, a velocidade com que uma enzima catalisa uma reação é expressa em atividade enzimática que corresponde ao número de moléculas de substrato que são convertidas em produtos por um determinado período de tempo a atividade enzimática. Ou seja, a velocidade de uma reação muda com algumas condições reacionais, como por exemplo, o pH a temperatura, a concentração de substrato e a presença de compostos, todas as células possuem um pH ótimo de atuação onde qualquer variação para mais ou para menos.</p><p>Por que esse parâmetro afeta tanto as enzimas?</p><p>Porque há presença de aminoácidos na estrutura da enzima que funcionam como ácidos ou bases doadas ou cedendo próton para o meio, portanto essas alterações no pH podem provocar mudanças nas cargas desses aminoácidos presentes na enzima que irá alterar a conformação estrutural da enzima e reduzir então afinidade da enzima pelo seu substrato.</p><p>As variações na temperatura podem</p><p>provocar modificações no equilíbrio químico e as condições entre a molécula do substrato enzima tendem a aumentar quando a gente aumenta a temperatura, porém em um certo ponto em que o aumento da temperatura pode alterar a estrutura tridimensional da enzima, que são formadas por ligações de hidrogênio que tendem a se romper em altas temperaturas e assim irá modificar a estrutura da enzima impedindo a ligação da ES.</p><p>A atividade catalítica depende da integridade da conformação nativa da enzima, se ela é desnaturada ou desassociada de sua subunidade ela geralmente perde a atividade enzimática, e se uma enzima for degradada até romper as ligações peptídicas presentes nos aminoácidos a atividade catalítica é sempre destruída, ou seja, ocorre uma desnaturação irreversível.</p><p>Desnaturação reversível: quando a enzima retorna para o seu estado ótimo há um restabelecimento da sua estrutura ela volta a aposentar sua atividade catalítica.</p><p>A presença de sais minerais, íons, solventes afetam e alteram a velocidade das reações enzimática, podendo aumentar ou inibir a atividade de uma enzima.</p><p>Outro fator é a concentração do substrato, o efeito da variação da concentração de substrato sobre a velocidade inicial, quando o substrato está em concentrações bastantes inferior da enzima, a uma predominância na forma livre da enzima, uma vez que existe a presença de moléculas de enzimas que são necessárias para poucas moléculas de substratos.</p><p>Quando se aumenta a concentração de S apresentado pelo eixo X, a um aumento na velocidade da reação, porém esse aumento só ocorre até certo ponto Vmáx, após esse ponto a velocidade da enzima não é mais alterada.</p><p>Chegamos no ponto de saturação da enzima, quando ela está na forma de ES e não mais na forma livre.</p><p>image6.png</p><p>image7.png</p><p>image8.png</p><p>image9.png</p><p>image10.png</p><p>image11.png</p><p>image12.png</p><p>image13.png</p><p>image14.png</p><p>image1.png</p><p>image2.png</p><p>image3.png</p><p>image4.png</p><p>image5.png</p>