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31/08/2015 1 Cinética Enzimática Profª MSc Juliana Huss Enzimas • Definição: – Catalisadores biológicos (aceleram a velocidade); – Longas cadeias de pequenas moléculas chamadas aminoácidos. • Função: – Viabilizar a atividade das células, quebrando moléculas ou juntando-as para formar novos compostos. • Com exceção de um pequeno grupo de moléculas de RNA com propriedades catalíticas, chamadas de RIBOZIMAS, todas as enzimas são PROTEÍNAS (globulares, de estrutura terciária). RNA Estrutura Enzimática Ribozimas Se covalente Apoenzima ou Apoproteína Holoenzima Cofator Proteína Pode ser: • íon inorgânico • molécula orgânica Coenzima Grupo Prostético Cofator ENZIMAS • Apresentam alto grau de especificidade; • São produtos naturais biológicos; • São altamente eficientes, acelerando a velocidade das reações (108 a 1011 + rápida); • São econômicas, reduzindo a energia de ativação; • Não são tóxicas; • Condições favoráveis de pH, temperatura, polaridade do solvente e força iônica. • Não são consumidas na reação H2O2 H2O O2 + Catalase E + S E + P • Atuam em pequenas concentrações 1 molécula de Catalase decompõe 5 000 000 de moléculas de H2O2 pH = 6,8 em 1 min Número de renovação = n° de moléculas de substrato convertidas em produto por uma única molécula de enzima em uma dada unidade de tempo. 31/08/2015 2 • Emil Fischer (1894): alto grau de especificidade das enzimas originou Chave-Fechadura , que considera que a enzima possui sitio ativo complementar ao substrato. • Koshland (1958): Encaixe Induzido, enzima e o o substrato sofrem conformação para o encaixe. O substrato é distorcido para conformação exata do estado de transição. Nomenclatura e classificação •Século XIX - poucas enzimas identificadas • Adição do sufixo “ASE” ao nome do substrato: Ex: - gorduras (lipo - grego) – LIPASE - amido (amylon - grego) – AMILASE • Nomes arbitrários: - Tripsina e pepsina – proteases • 1955 - Comissão de Enzimas (EC) da União Internacional de Bioquímica (IUB) nomear e classificar. • Cada enzima código com 4 dígitos que caracteriza o tipo de reação catalisada: •1° dígito - classe •2° dígito - subclasse •3° dígito - sub-subclasse •4° dígito - indica o substrato ENZIMAS - CLASSIFICAÇÃO Nº Classe Tipo de reação catalisada 1 Oxirredutases Transferência de elétrons (íons hidreto ou átomos H) 2 Transferases Reações de transferência de grupos 3 Hidrolases Reações de hidrólise 4 Liases Catalisam a quebra de ligações C-C, C-S e certas ligações C-N. Adição ou remoção de grupos (H2O, NH4 +, CO2). 5 Isomerases Transferência de grupos dentro da mesma molécula para formar isômeros 6 Ligases Formação de ligações C-C, C-S, C-O, C-N pelo acoplamento da clivagem do ATP 31/08/2015 3 O nome oficial das enzimas leva em consideração substrato, produto e coenzimas que participam da reação: Ex. Enzima ATPase (Adenosinatrifosfatase): E.C.3.6.1.3 É uma hidrolase.......................................3 Atua num anidrido....................................3.6 O anidrido contém fosfato........................3.6.1 Esse anidrido é ATP.................................3.6.1.3 NOMENCLATURA ATP + D-Glicose ADP + D-Glicose-6-fosfato IUB - ATP:glicose fosfotransferase - E.C. 2.7.1.1 2 - classe - transferase 7 - sub-classe - fosfotransferase 1 - sub-subclasse - fosfotransferase que utiliza grupo hidroxila como receptor 1 - indica ser a D-glicose o aceptor do grupo fosfato Hexoquinase NOMENCLATURA 1. Oxirredutases – transferência de elétrons Etanol Acetaldeído 2. Transferases - transferência de grupos 3. Hidrolases - reações de hidrólise Ex.Lactase H2O Lactose Glicose + Galactose 4. Liases – adição ou remoção de grupos (H2O, NH4 +, CO2). Ex. Fumarase 31/08/2015 4 5. Isomerase – transferência de grupos dentro da mesma molécula, formação de isômeros 6. Ligases – reações de síntese com consumo de ATP Ex. Piruvato carboxilase ESTRUTURA PROTÉICA Vantagens das enzimas serem protéicas: Células sintetizam enzimas conforme a necessidade; Grande variedade uma enzima para cada reação; Apresenta níveis de organização, podem ser desnaturada quando necessário. CLASSIFICAÇÃO QUANTO A COMPOSIÇÃO QUÍMICA Simples: apresentam apenas a.a. na estrutura molecular. Ex: amilase Conjugadas: apresentam também parte não protéica, chamadas apoenzima a parte protéica e coenzima a parte não protéica. ATUAÇÃO ENZIMÁTICA e T½ Enzimas que atuam na própria célula em que são formadas, chamadas endoenzimas; Atuam fora da célula em que são produzidas, chamadas exoenzimas; T ½ vidas de enzimas no plasma: LDH – Lactato desidrogenase (53–173 h); ALT – Alanina Transaminase (37- 57h); CK – Creatina Quinase (15 h); AST – Aspartato aminotransferase (12–22 h); GGT – Gama Glutamil transpeptidase e FA – Fosfatase Alcalina (3 - 7 dias) MECANISMO DE LIBERAÇÃO E REMOÇÃO LIBERADAS Secreção: enzimas plasma - específicas Renovação celular: fisiologicamente as células são renovadas e o conteúdo vai para o plasma. REMOVIDAS Ação de proteases inespecíficas; Ação fagocitária de macrófagos do S.R.E. Excreção renal Excreção intestinal 31/08/2015 5 LOCAIS DE AÇÃO Enzimas celulares: CK, LDH, FA, GT, TGO, TGP, G-6-PD Enzimas secretoras: amilase, lipase, colinesterase, ceruloplasmina FATORES QUE ALTERAM A VELOCIDADE DE REAÇÕES ENZIMÁTICAS • Fatores externos - pH - temperatura • Fatores envolve componente da reação - concentração do substrato - concentração da enzima • Presença de inibidores Proteína natural Proteína desnaturada Agitação das moléculas e rompimento das ligações Efeito do pH na atividade enzimática 31/08/2015 6 centros ativos ocupados →ponto de saturação - atividade enzimática estabiliza - taxa de formação de novas ligações ao substrato é igual á taxa de separação dos produtos. (Produto/tempo) Enzima saturada com S AS ENZIMAS SATURADAS PELO SUBSTRATO Baixa [S] Velocidade é proporcional a [S] Velocidade independe da [S] Alta [S] excesso de S PROPRIEDADES CINÉTICAS DE ALGUMAS ENZIMAS Moles de P por tempo (Nmoles) V=Vmax [S] [S]+Km Km fo rn ec e p re fe rê n ci a p o r d et er m in ad o s su b st ra to s Q u an to M EN O R o K m M A IO R É A A FI N ID A D E ENZIMAS PODEM SER INIBIDAS POR MOLÉCULAS ESPECÍFICAS As substâncias capazes de provocar uma diminuição da atividade das enzimas designam-se inibidores enzimáticos. Os inibidores podem apresentar diferentes mecanismos de atuação. Inibição Irreversível • Muitos venenos são inibidores enzimáticos irreversíveis, como é o caso de DDT, do mercúrio, do cianeto, etc.. aumento da concentração de inibidor diminui a atividade enzimática bloqueio dos centros ativos das enzimas 31/08/2015 7 Inibição Reversível • O inibidor combina-se temporariamente com a enzima, através de ligações fracas. • Quando se dissocia, a enzimapermanece funcional e capaz de transformar o substrato. Inibição competitiva • O inibidor estruturalmente semelhante ao substrato • resistente á ação da enzima • compete com o substrato pelo centro da enzima. • O efeito da inibição depende da concentração relativa de substrato e de inibidor. • Aumenta o Km Inibição não-competitiva • O inibidor é uma molécula estruturalmente diferente do substrato • liga-se à enzima num local (centro alostérico) que não corresponde ao centro ativo. • ligação do inibidor provoca a alteração da conformação do centro ativo • impede a ligação do substrato • Não altera Km • Aumento de S não reverte inibição. A inibição não competitiva é utilizada na regulação das vias metabólicas. CINÉTICA ENZIMÁTICA Mecanismo de ação das enzimas e sua velocidade ENZIMAS HEPÁTICAS Transaminases: TGO (AST) e TGP (ALT) Fosfatase alcalina Gama glutamil transferase ENZIMAS CARDÍACAS CPK e CPK-MB DHL TGO (AST) 31/08/2015 8 ENZIMAS PANCREÁTICAS AMILASE LIPASE
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