Aula_4_Enzima_Escola_Saúde_14-03-15

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Modelo tridimensional de uma enzima
Aula 4 Bioq. I
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	Praticamente todas as reações no corpo são mediadas por enzimas, proteínas catalizadoras que aumentam a velocidade das reações sem serem, elas próprias, alteradas neste processo. Entre as muitas reações biológicas que são energicamente possíveis, as enzimas canalizam seletivamente os reatantes (denominado substrato) para rotas úteis. Assim, as enzimas dirigem todos os eventos metabólicos.
Fig. 5.1 Diagrama mostrando a variação de energia livre em função do caminho de uma reação espontânea hipotética. Na presença do catalisador, a reação ocorre por um caminho alternativo com energia de ativação (Ea) menor. 
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II-	NOMECLATURA
 Nome recomendado: sufixo "ase" 
Exemplo: glicosidase, urease, sacarase ou 
A descrição da ação realizada: Exemplo: lactato desidrogenase e adenilato ciclase.
Exceção:	tripsina e pepsina.
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As enzimas podem ser classificadas em seis classes principais de acordo com a natureza das reações que catalisam:
Oxido – Redutases :	Catalizam a transferencia de elétrons.
Transferases : Catalizsam a transferencia de substancias
Hidrolases : Catalisam a hidrólise (quebra) das substancias.
Liases : Catalisam a adição de grupos as dupla ligações ou remoção de grupos, 			deixando dupla ligação.
Isomerases : Catalisam a transformação de estrutura CIS em TRANS e vice – versa.
Ligases :	Catalizam a união das substancias. 
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Sítios Ativos/ Centro Catalítico
	Enzimas são catalizadores protéicos que aumentam a velocidade de uma reação química e não são consumidas durante a reação que catalizam.
As moléculas das enzimas contém uma fenda especial denominada sitio ativo. O sitio ativo liga-se ao substrato, formando um complexo enzima-substrato (ES). O (ES) é convertido a enzima-produto (EP), que se dissocia em enzima e produto.
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Modelo chave fechadura para a enzima
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Enzimas
Componentes da Reação Enzimática
E + S 		 E S 		 P + E
E - Enzima
S - Substrato(s)
ES - Complexo Enzima -Substrato
P – Produto(s)
Modelo chave fechadura para a enzima
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Enzimas - Via Metabólica
Substrato inicial
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	A maioria das reações catalisadas pelas enzimas são altamente eficientes, ocorrendo 103 a 108 vezes mais rápido do que as não catalisadas. Cada molécula de enzima é capaz de transformar 100 a 1000 moléculas de substrato em produto por segundo. O número de moléculas de substrato convertidas em produto por segundo é denominado número de Turnover.
2. Eficiência Catalítica
3. Especificidade
As enzimas são altamente específicas, interagindo com alguns substratos específicos e catalisando um tipo de reação química.
4. Co-fatores:
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 cofatores podem ser íon metálicos ou moléculas orgânicas, não protéicas, de complexidade variada, que recebem o nome de coenzimas. As coenzimas são derivadas de vitaminas. Algumas enzimas requerem ambos.
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 Íons Metálicos: ZN2+ ou Fe2+
 Coenzimas: Moléculas Orgânicas (Vitaminas)
Enzima
Complexo
Enzima-substrato
Produto
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a. Íons Metálicos
Algumas enzimas que contem ou requerem íons metalicos como cofatores :
Zn2+	álcool desidrogenase
Mg2+	fosfotransferase
Fe2+ ou Fe3+ catalase
Cu2+ (Cu+) citocromo oxidase
K+ e Mg2+	 piruvato fosfoquinase
Os cofatores não-proteícos mais comumente encontrados são Zn e Fe. As enzimas que requerem íons metalicos são algumas vezes denominadas Metaloenzimas.
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b. Coenzimas
	A estrutura química das coenzimas é bastante variável. Muitas coenzimas apresentam em sua molécula um componente orgânico que não pode ser sintetizando pelo organismo de animais superiores. Este componente ou um precursor imediato pode então, ser obtido pelo organismo através da dieta, constituindo uma Vitamina.
As Vitaminas são divididas em hidrossolúveis e lipossolúveis. São as vitaminas hidrossolúveis, as que tem função, de coenzimas ou fazem parte de moléculas de coenzimas.
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5. Localização intracelular:
Ciclo do Ác. Cítrico
Oxidação de Ác. Graxos
 Descarboxilação do piruvato
Mitocôndria
Citosol
Glicólise
Ciclo das hexoses
Síntese de Ác. Graxos
Núcleo
Síntese de 
DNA e RNA
Lisossoma
Degradação de 
macromoléculas 
complexas
As enzimas são localizadas em organelas específicas dentro da célula. Essa compartimentação serve para isolar o substrato da reação ou produto de outras reações competitivas, para fornecer um ambiente favorável para a reação e para organizar as milhares de enzimas presentes na célula em rotas úteis.
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V. Fatores que afetam a velocidade da reação química:
2. Temperatura
3. pH
1. Concentração do substrato
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[Substrato]
Velocidade da reação(Vo)
Vmáx
0
0
1. Concentração do substrato
Velocidade de uma reação (v) é o nº de Moléculas de substrato convertidas em produto por unidade de tempo.
 V= (Mol/min)
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 Concentração do substrato
A velocidade de uma reação (v) é o número de molécula de substrato convertidas em produto por unidade de tempo, e geralmente é expresso como micromoles de produto formados por minuto. 
A velocidade de uma reação catalisada por enzimas aumenta conforme a concentração do substrato até atingir uma velocidade máxima (Vmax.). 
A obtenção de um platô na velocidade de reação em altas concentrações de substrato reflete a saturação pelo substrato de todos os sítios de ligação disponíveis na enzima. 
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2. Temperatura 
10
20
30
50
40
60
Temperatura (ºC)
Velocidade da reação(Vo)
Inativação 
Térmica da enzima
Aumento do nº de moléculas com energia para atravessar barreira de energia e formar os produtos da reação.
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 3. pH 
4
2
12
6
8
10
14
Pepsina
Tripsina
pH
Velocidade da reação(Vo)
O pH no qual a atividade máxima da enzima é atingida difere para cada enzima, e freqüentemente reflete a [H+] na qual a enzima funciona no corpo. Por exemplo, a pepsina, uma enzima digestiva no estômago, é ao máxima atividade em pH = 2, enquanto outras enzimas, destinadas a funcionar em pH neutro, são desnaturadas neste ambiente ácido. 
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VI. Inibição Enzimática:
Quanto ao Tipo:
Inespecífica - Inibidor a atividade de todas
 as enzimas
Ex. agentes desnaturantes
Específica - Inibidor a atividade de uma única 
 enzima ou de um grupo restrito de
 enzimas
Irreversível
Reversível
Competitivo
Não-Competitivo
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Inibição enzimática irreversível
 Inibidor se combina com um grupo funcional
 (sítio ativo) da enzima
 Inibidor se liga a enzima formando um complexo 
 ESTÁVEL
 Forma-se uma ligação COVALENTE entre a enzima 
 e o substrato
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Inibição Enzimática Irreversível
COO-
O
C
O
+
CH3
Ciclo
Oxigenase
O
H
Ciclo
Oxigenase
O
C
O
CH3
+
COO-
OH
Aspirina
Acetilsalicilato
Ativa
Inibida
Salicilato
Ácido Araquidônico
Prostaglandinas
Processos Fisiológicos
Ex.:sensação de dor
Ciclo-oxigenase
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2.	Inibidores Reversíveis
Os inibidores reversíveis se dividem em dois grupos: 
		os competitivos e não competitivos
Os competitivos ocorrem quando o inibidor liga-se irreversívelmente ao mesmo sítio que o substrato normalmente ocuparia e, assim, compete com o substrato por aquele sítio.
Os não competitivos ocorrem quando o inibidor e o substrato ligam-se em diferentes sítios na enzima.
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a- Inibição enzimática reversível competitiva 
Ocorre quando o inibidor liga-se reversivelmente ao mesmo sítio ativo que o substrato.
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Inibição Competitiva
Intoxicação por metanol
URINA
Metanol
Álcool
Desidrogenase
Formaldeído
Administração 
de Etanol
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b- Inibição enzimática reversível não-competitiva
Ocorre quando o substrato e o inibidos se ligam em locais diferentes sobre a enzima. O inibidor pode ligar-se tanto à enzima livre quanto ao complexo ES.
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 3.			Inibidores enzimáticos como drogas
 No mínimo a metade das dez drogas mais comumente prescritas nos EUA agem como inibidores de enzimas. 
 Por exemplo, os antibióticos lactâmicos amplamente prescritos, como a penicilina e amoxacilina, atuam inibindo uma ou mais enzimas da síntese da parede celular bacteriana. 
As drogas podem agir inibindo reações extracelulares. Isto é ilustrado pelos inibidores da enzima conversora da angiotensina (ECA), que diminuem a pressão arterial bloqueando a enzima que cliva a angiotensina I para formar o potente vasoconstritor angiotensina II. Estas drogas, que incluem o captopril, enalapril e lisinopril, causam vasodilatação e uma resultante redução na pressão arterial.
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do nível plasmático
de enzimas intracelulares
devido à lesão celular
Enzimas
Renovação celular Normal
Célula doente ou exposta ao trauma
Capilar
1. Enzimas no Diagnóstico Clínico
VII. IMPORTÂNCIA PRÁTICA
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Boni
Boni
Boni
Boni
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3. Enzimas na Clínica
Doenças cardíacas(IAM) AST , LD, CK 
Doenças hepáticas (Hepatites): ALT, GGT, LD
Pancreatite: lipase, amilase
Caxumba: amilase
Doenças ósseas: fosfatase alcalina
Câncer de próstata: fosfatase ácida, PSA
Hemólise: LDH
2. Desordens genéticas hereditárias
Albinismo
Galactosemia
Fenilcetonúria
	
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4. Na Indústria química, preparo de alimentos, agricultura.
 
 Caracterização de variedades de milho, feijão, soja, etc, através de isoenzimas.
Transformação industrial de dissacarídeos em frutose pelo frutose isomerase
 Uso em Biologia e Genética Molecular - Engenharia Genética .
 Fabricação de pães, vinhos, cervejas, produtos fermentados.
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4º Roteiro de Estudos:  
Conceitue e Classifique as enzimas de acordo com as reações que elas catalisam?
Conceitue e Classifique e exemplifique cofatores enzimáticos? 
Qual é a diferencia entre cofator enzimático e coenzimas?
Definir sítio catalítico ou sítio ativo?
Como são formadas as enzimas e qual o seu principal papel biológico?
O que pode ocorrer com a eficiência catalítica das enzimas com a variação brusca de temperatura e pH?
O que é especificidade de uma enzima? 
O que é o pH ótimo de uma enzima?
Como a ação das enzimas pode ser neutralizada? Esta neutralização pode ser irreversível? Explique. 
Quais os fatores que podem influenciar na velocidade de uma reação química?
Como as enzimas podem ser classificadas? Explique.
Definir vitaminas relacionando sua função com a atividade enzimática.
O metanol, por ação de álcool desidrogenase, é convertido a formaldeído, extremamente tóxico. A intoxicação por metanol pode ser tratada por ingestão de doses elevadas de etanol. Como se justifica esta terapia?
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