CERNANI-Enzimas

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ENZIMAS 
1.INTRODUÇÃO 
• A UREASE foi a primeira enzima isolada em 1926,por James 
Sumner´s,ela catalisa a quebra de Uréia em NH3 e CO2 
• São encontradas em células animais, de plantas e em 
microrganismos 
• Já foram identificadas mais de 3 000 enzimas e muitas isoladas 
na sua forma pura 
• Catalisadores orgânicos 
• Fazem parte dos processos biológicos 
• Tem alto grau de utilização na indústria alimentícia 
• Alto grau de especificidade 
 
ENZIMAS 
Competição por substrato 
 
 a. Ciclooxigenase 
 
 Ø Ácido araquidônico Ciclooxigenase Tromboxane A2 
 -vaso constrictor 
 -agregante plaquetário 
 
ØÁcidos Eicosapentaenóico – EPA Ciclooxigenase Tromboxane A3 
 Docosahexaenóico –DHA (fisiologicamente inativo) 
ENZIMAS 
 
 b.Lipoxigenase 
  AA Lipoxigenase Leucotrienos tipo B4 
 - associados aos processos inflamatórios (artrite reumatóide) 
  EPA e DHA Lipoxigenase Leucotrienos tipo B5 
 - menor efeito sobre os processos inflamatórios 
ENZIMAS 
CONSTITUIÇÃO DE UMA ENZIMA 
 
Sequência de aminoácidos(proteína),onde em 
locais específicos encontram-se seus sítios ou 
centros ativos com capacidade de se ligar a um 
ou mais substratos. 
TIPOS DE ENZIMA 
ENZIMAS COMUNS 
AS QUE CONTÉM APENAS UM SÍTIO ATIVO E 
OBEDECEM AO MODELO DE MICHAELIS-
MENTEN 
 
ENZIMAS ALOSTÉRICAS 
SÃO ENZIMAS COMPOSTAS POR ALGUNS 
PROTÓMEROS,CONTENDO UM SÍTIO ATIVO 
EM CADA UM DELES E NÃO OBEDECEM AO 
MODELO DE MICHAELIS-MENTEN 
2. Propriedades 
• Substâncias obtidas em estado sólido; 
• Solúveis em H2O e EtOH diluído; 
• Precipitadas por (NH4)2SO4 e Ácido Tricloroacético; 
• Possuem “atividade biológica”. 
 
Atividade biológica: Capacidade da enzima reagir 
com determinados constituintes denominados 
substratos, formando complexos ou compostos com 
ligações covalentes. 
 
2.1 Atividade Biológica (enzimática) 
• Medida em condições tais que a velocidade de formação 
do complexo E – S seja máxima; 
 Elevadas concentrações de substratos; 
 Em unidades arbitrárias 
Exemplos de atividade enzimática 
a. Atividade da Sacarase 
quantidade de enzima = ? 
25,0 mL de sacarose 12,0% (em NaHPO4 – 1%) 
t = 60 segundos /  20°Cα = 66,5 °  zero 
pH = 4,5 / T = 40º C 
 SACAROSE GLUCOSE + FRUTOSE 
2.1 Atividade Biológica (enzimática) 
 
b.Atividade da Amiloglucosidase ou Glucoamilase 
Sigma (8.400 Ud/g) 
1 Ud de AG  1,0 mg glicose 
Substrato: Amido solúvel 3 M 
t = 3,0 minutos 
pH = 4,5 ; T = 55,0º C 
3. Nomenclatura e Classificação 
até 1955  a nomenclatura era dada pelo 
pesquisador que a isolava 
após 1955  instituída a “Comissão de 
Nomenclatura e Classificação de Enzimas”da 
UNIÃO INTERNACIONAL DE BIOQUÍMICA 
 
 
Código 
(4 algarismos separados por pontos) 
 
3.1 Classificação Sistemática de acordo com a 
U.I.B. 
nº 1 nº2 nº3 nº4 
 A . B . C . D 
 
Classifica a 
enzima em 
função do tipo 
geral ou 
classe de 
reação que 
ela catalisa. 
Nº (16) 
Dá mais detalhes 
sobre o tipo de classe 
geral ( por exemplo: 
se a enzima for uma 
Transferase, o nº 7 (2º 
dígito) indica que a 
enzima é uma Fosfo-
Transferase) 
Definem precisamente 
o tipo de atividade 
enzimática 
3.1 Classificação Sistemática de acordo com a 
U.I.B. 
Nº 
 
Classe ou tipo geral 
de reação catalisada 
 
Descrição da classe da reação 
catalisada 
 1 
 
Oxirredutases 
 
Transferência de elétrons 
 
2 
 
Transferases 
 
Participa de reações de transferência de 
grupos 
 
3 
 
Hidrolases 
 
Transferência de grupos funcionais para a 
água 
 
4 
 
Liases 
 
Faz a adição de grupos a duplas ligações ou 
rompe ligações tipo C-C; C-N. 
 
5 
 
Isomerases 
 
Transferência de grupos dentro de moléculas 
produzindo formas isoméricas 
 
6 
 
Ligases 
 
Formação de ligações tipo C-C, C-S e C-NN 
através de reações de condensação. 
 
3.1 Classificação Sistemática de acordo com a 
U.I.B. 
Exemplo: Enzima 2 . 7 . 1 . 1 . 
 (ATP – Glucosefosfotransferase) 
 
2 – Esta enzima é uma transferase 
7 – Trata-se de uma Fosfotransferase 
1 – Fosfotransferase com um grupo OH como 
receptor de fósforo na molécula 
1 – Indica ser a Glucose a substância receptora do 
fósforo (grupo fosfato) 
4.1 Modo de atuação das enzimas 
• Aumentam a velocidade das 
reações químicas 
• Diminuem a energia de ativação 
• Não se incorporam na estrutura do 
produto final 
4. Cinética das Reações Enzimáticas 
4. Cinética das Reações Enzimáticas 
S 
V 
 
 
 
 
Vmax 
2 
Vmax 
S 
V = Vmax S 
 Km + S 
Km = Constante de Michaelis-Menten  é a 
concentração de substrato específico capaz de produzir 
metade da velocidade máxima 
4.2.1 Valor de Km de algumas enzimas 
Catalase 
 
H2O2 
 
25 
 
Hexoquinase 
 
ATP 
 
0,4 
 
 
D-Glucose 
 
0,05 
 
 
D-Frutose 
 
1,5 
 
Anidrase Carbônica 
 
HCO3
- 
 
9,0 
 
Quinotripsina 
 
Gliciltirosinilglicina 
 
108,0 
 
 
N-Benzoiltirosinamida 
 
2,5 
 
-Galactosidase 
 
D-galaclactose 
 
4,0 
 
Enzima 
 
Substrato 
 
Km (m M) 
 
Treoninadesidratase 
 
L-Treonina 
 
5,0 
 
4.2.2 Determinação (precisa) de Vmáx e Km 
Aplicação da constante de Michaelis e 
Menten 
•Concentração da enzima(fixa) = 100 mg 
•Tempo de coleta das amostras = 30 s 
•Inativador enzimático = TCA 
Aplicação da constante de Michaelis e 
Menten 
[E]/L [S]/L (Amido solúvel) [P] (g/L) 1/[S] 1/v 
100 mg 0,5 0,25 2,0 4,00 
100 mg 1,0 0,50 1,0 2,00 
100 mg 1,5 0,75 0,6 1,33 
Aplicação da constante de Michaelis - 
Menten 
 0 1 2 3 
 1/[S] 
 
1/v 
 
 
4 
 
 
 
3 
 
 
 
 
2 
 
 
 
1 
Proporção otimizada  
 
100 mg . 
1,90 g amido solúvel 
- 1 . = - 1,05 Km = 0,95 g/L 
 Km 
 
5. Fatores que influenciam a Velocidade das 
reações enzimáticas 
5.1 pH 
V 
pH 
 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 
Faixa de completa estabilidade 
Faixa de inativação reversível 
Inativação instantânea 
E  apresenta um pH ótimo 
pHo = 4,5 – 8,0 (maioria das enzimas) 
5. Fatores que influenciam a velocidade das 
reações enzimáticas 
5.2 Temperatura 
Desnatura
ção 
Inativaçã
o 
 E 
 To = 30-40ºC 
 TD  45,0ºC 
V 
T ótimaT 
 5.3 Atividade aquosa 
 Enzimas reagem com substratos secos (baixa atividade de 
água); 
• Na ausência de água são mais estáveis ao calor. 
6. Ativadores Enzimáticos (Co-fatores) 
 6.1 Conceito – São substâncias que completam a atividade 
enzimática. 
 
6.2 Classificação 
• Co-enzimas específicas (compostos orgânicos de baixo P.M.) 
 Ativadores (íons inorgânicos, monovalentes: Na+, K+, Rb+, 
Cs+...) 
 
6. Ativadores Enzimáticos (Co-fatores) 
6.3 Mecanismos de ativação•Tornando-se parte integral do sítio ativo da enzima; 
•Através de ligação entre a enzima e o substrato; 
•Alterando a constante de equilíbrio da reação; 
•Mudando a carga superficial da molécula da enzima; 
•Removendo o inibidor da reação; 
•Por deslocamento de um íon metálico não efetivo de um sítio 
ativo ou de um substrato. 
 
7. Inibidores Enzimáticos 
São compostos que têm a capacidade de se combinar, de 
modo reversível, com determinadas enzimas, inibindo 
sua ação. 
 7.1 Irreversíveis: combinam-se com um grupo funcional 
ou o destrói, pertencente a molécula da enzima importante 
para sua atividade catalítica 
En 
 zi 
 ma CH2 – SH + I – C – C – NH2 
H O 
En 
 zi 
 ma CH2 – S 
– C – C – NH2 
H O 
+ HI 
Iodoaceta-
mida 
7. Inibidores Enzimáticos 
7.2 Reversíveis 
a. Competitivos: compete com o substrato pelo sítio ativo 
 
b. Não-competitivos: liga-se tanto a enzima livre em local 
diferente do sítio ativo quanto ao complexo E-S. 
8. Inativação Enzimática 
•Mudança no pH do meio; 
 
•Calor (70 - 80ºC)  t = 2 a 5 minutos; 
 
•Adição de substâncias químicas (Na2S2O3  PPO); 
 
•Redução da atividade aquosa. 
9.Modo de atuação das enzimas 
Amilolíticas 
9.Modo de atuação das enzimas 
Amilolíticas 
– -amilase: rompe as ligações :14 indistintamente; 
– -amilase: rompe as ligações :14 a partir da 
extremidade não-redutora com produção de maltose; 
– Amiloglucosidase: rompe indistintamente as ligações 
:14 e :16 
– Pululanase: rompe as ligações :16, mas somente 
quando existirem pelo menos duas unidades de maltose 
com :16. 
9.Modo de atuação das enzimas 
Pectinolíticas 
9.Modo de atuação das enzimas 
Pectinolíticas 
9.Modo de atuação das enzimas 
Pectinolíticas 
– Pectinesterase: rompe as ligações COOCH3 
desesterificando os grupos metoxilados. 
– Polimetilgalacturonase: rompe as ligações :14 nos 
grupos AGA onde existe CH3 no éster. 
 Tipos: Exo e Endo-PMG 
– Poligalacturonase: rompe a ligação :14 onde a 
unidade enterior não está metoxilada. 
 Tipos: Exo e Endo-PG 
9.Modo de atuação das enzimas 
Celulolíticas 
São as enzimas capazes de romper as ligações 
β:1 4 da celulose. 
 
9.Modo de atuação das enzimas 
Proteolíticas 
Também denominadas de PEPTIDASES 
*ENDO-peptidases- enzimas que rompem as ligações 
peptídicas no interior da cadeia peptídica(proteica). 
*EXO-peptidases- enzimas que rompem ligações 
peptídicas dos aminoácidos terminais da cadeia 
peptídica(protéica) 
Classificação: 
1.Primeiro grupo: serina-proteases 
2.Segundo grupo:sulfidril-proteases 
3.Terceiro grupo:metalo-proteases 
4.Quarto grupo:acido-proteases 
 
9.Modo de atuação das enzimas 
Proteolíticas 
10.Modo de atuação das enzimas 
Proteolíticas 
Classificação: 
1.Primeiro grupo: serina-proteases 
São todas endopeptidases e tem um resíduo seril no seu 
sítio ativo.Tripsina,quimotripsina,elastase e subtilisina 
fazem parte desse grupo 
 
2.Segundo grupo:sulfidril-proteases 
São proteases que contem no seu sítio ativo um ou mais 
grupos sulfidrilas.São inibidas por metais pesados,agentes 
oxidantes e alquilantes.Exemplo de 
sulfidrilproteases:papaína,bromelina,ficina 
 
 
 
in 
11.Modo de atuação das enzimas 
Proteolíticas 
Classificação: 
 
3.Terceiro grupo:metalo-proteases 
Enzimas que tem sua atividade ligada a presença de um 
metal(Mg,Ca,Co,Fe,Hg,Cd,Ni) no sítio ativo da 
enzima.Essas enzimas são fortemente inibidas pelos ions 
cianeto.Exemplos: Carboxipeptidase A,proteinases 
bacterianas 
4.Quarto grupo:ácido-proteases 
Proteases que tem dois grupos carboxilas no seu sítio ativo 
e são facilmente inibidas pelo p-bromofenacilbrometo e 
diazo compostos.Exemplos:Renina e pepsina 
 
9. Enzimas em Alimentos 
9.1 Precursores do aroma 
 
 Cebola + Alinase  aroma da cebola 
 (sulfóxidos) 
 
 Repolho + Tioglucosidases  aroma do repolho 
 (compostos tioglucosídicos) 
 
9. Enzimas em Alimentos 
9.2 Amaciamento da carne 
 papaína 
Músculo + Enzimas proteolíticas bromelina  músculo “macio” 
 ficina 
 
9.3 Clarificação de sucos de frutas 
•Poligalacturonase; 
•Pectinametilesterase. 
9. Enzimas em Alimentos 
 
 9.4 Produção de xarope de milho 
 -amilase 
Amido +  Xarope de glucose + dextrinas 
 Amiloglucosidade 
 
9. Enzimas em Alimentos 
9.5 Reação de escurecimento enzimático 
 
Frutas (polifenóis) + polifenoloxidases  ortoquinonas 
 (polimerização) 
 
 Melaninas 
 (compostos escuros) 
 
10. Enzimas Imobilizadas 
Katchalsky e col. (1973) 
- A enzima fica ligada a uma matriz,suporte ou membrana 
Matriz 
Membrana semi-permeável 
Sítio ativo 
10. Enzimas Imobilizadas 
10.1 Vantagens 
•A enzima pode ser reutilizada; 
•Controla a formação do produto; 
•Aumenta a eficiência dos processos realizados em várias etapas 
•Facilidade de parar rapidamente as reações enzimáticas 
 10.2 Desvantagens 
•Só podem ser usadas em sistemas fluidos; 
•A atividade enzimática pode ficar inibida pela presença de 
substâncias inibidoras em certos alimentos; 
•Algumas substâncias podem separar a enzima da matriz. 
10. Enzimas Imobilizadas 
• Métodos para imobilização de enzimas 
10. Enzimas Imobilizadas 
Método Material suporte 
Adsorção Polietileno,polipropileno,celite,resina sintética 
de troca 
iônica,celulose,cefadex,quitosana,quitina 
Ligação covalente Álcool polivinílico/dicloreto de adipoíla,resinas 
epóxi multifuncionalizadas com diferentes 
grupos: epóxi-iminodiacético-
Sephabeads,epóxi-etilenodiamina-
Sephabeads. 
Encapsulação Polisulfonato de sódio/polióxido de etileno; 
poli(2-hidroxietilmetacrilato-fenilalanina)-
poli HEMA-MAPA) 
Materiais usados na imobilização das enzimas 
10. Enzimas Imobilizadas 
D-Frutose 
Glucoseisomerase imobilizada 
D-Glucose 
Exemplo: