1 Enzimas Introdução Vera

Prévia do material em texto

II ÁREA 
ENZIMAS 
INTRODUÇÃO 
Vera 
BIBLIOGRAFIA DA II ÁREA 
 
Lehninger 6ed., 2014: cap. 6 
 cap.12 (parte) 
 Lehninger 5ed., 2008: cap. 6 
 cap.12 (parte) 
 
 
 Champe 5ed., 2005: cap. 5 
 
 Champe 5ed., 2012: cap. 5 
 
 
 
 
 Marks 2ed., 2005: cap. 8, 9 
 
 
Vera 
1. Comentário inicial 
Condições fundamentais para a vida: 
Auto-replicação 
 Capacidade de catálise eficiente e seletiva das 
reações químicas 
 Ex.: sacarose  glicose + frutose 
 
 CO2 + H2O 
 
 
Vera 
2. Conceito de enzimas 
 Catalisador biológico cuja 
natureza é na maioria protéica 
 Existem raras enzimas com 
natureza ribonucléica, são 
moléculas de RNA com atividade 
enzimática, as RIBOZIMAS 
 
 
E + S  ES  P + E 
Vera 
3. Características gerais das enzimas 
 Eficiência catalítica > catalisadores sintéticos ou 
inorgânicos 
A enzima não é consumida na reação (participa) 
Aceleram reações químicas 
Não alteram o equilíbrio das reações 
Atuam em pequenas concentrações 
Atuam em soluções aquosas -condições brandas 
de T e pH 
 Apresentam alto grau de especificidade* por seus 
substratos (substâncias que são transformadas) 
 *absoluta ou relativa 
Vera 
Especificidade absoluta 
Especificidade relativa 
4. Importância 
 Agem em seqüências organizadas: as vias metabólicas 
 - Síntese de macromoléculas à partir de precursores mais simples 
 - Degradação de nutrientes  conservação de energia química 
 Enzimas reguladoras: controlam as vias metabólicas 
 Deficiências enzimáticas: erros inatos do metabolismo 
 Alterações de atividade enzimática: presentes em doenças 
 Diagnóstico de doenças através da atividade específica de enzimas no 
plasma 
 Alvo da ação de muitas drogas (medicamentos) 
 Indústria química-farmacêutica: antibióticos 
 Indústria de alimentos: fermentos, produtos lácteos 
 Agricultura: pesticidas, agrotóxicos, OGM 
Vera 
Erros Inatos do Metabolismo 
Doenças Genéticas 
Incapacidade ou capacidade parcial 
de sintetizar determinada enzima 
Sintomatologia variada 
A 
D 
B 
E 
C 
Vera 
4. Importância 
 Agem em seqüências organizadas, as vias metabólicas 
 - Degradação de nutrientes  conservação de energia química 
 - Síntese de macromoléculas à partir de precursores mais simples 
 Enzimas reguladoras: controlam as vias metabólicas 
 Deficiências enzimáticas: erros inatos do metabolismo 
 Alterações de atividade enzimática presentes em doenças 
 Diagnóstico de doenças através da atividade específica de 
enzimas no plasma 
 Alvo da ação de muitas drogas (medicamentos) 
 Indústria química-farmacêutica: antibióticos 
 Indústria de alimentos: fermentos, produtos lácteos 
 Agricultura: pesticidas, agrotóxicos, OGM 
Vera 
Estados patológicos 
Enzimas do ciclo da uréia 
Lesão tecidual grave: 
 Cirrose Hepática 
Prejudica a síntese de enzimas pelo tecido 
 Amônia 
(tóxica para o organismo) 
 Uréia 
(não tóxica) 
COMA HEPÁTICO 
Vera 
4. Importância 
 Agem em seqüências organizadas, as vias metabólicas 
 - Degradação de nutrientes  conservação de energia química 
 -Síntese de macromoléculas à partir de precursores mais simples 
 Enzimas reguladoras: controlam as vias metabólicas 
 Deficiências enzimáticas: erros inatos do metabolismo 
 Alterações de atividade enzimática presentes em doenças 
 Diagnóstico de doenças através da atividade específica de enzimas no 
plasma 
 Alvo da ação de muitas drogas (medicamentos) 
 Indústria química-farmacêutica: antibióticos 
 Indústria de alimentos: fermentos, produtos lácteos 
 Agricultura: pesticidas, agrotóxicos, OGM (Biotecnologia) 
Vera 
Vera 
Vaso sanguíneo 
Estados patológicos 
Determinação da atividade de enzimas específicas 
no plasma proporciona ao clínico informações importantes 
para o diagnóstico 
Lesão cardíaca grave 
Infarto do miocárdio 
Extravasamento de enzimas intracelulares 
Vera 
4. Importância 
 Agem em seqüências organizadas, as vias metabólicas 
 - Degradação de nutrientes  conservação de energia química 
 - Síntese de macromoléculas à partir de precursores mais simples 
 Enzimas reguladoras: controlam as vias metabólicas 
 Deficiências enzimáticas: erros inatos do metabolismo 
 Alterações de atividade enzimática presentes em doenças 
 Diagnóstico de doenças através da atividade específica de enzimas 
no plasma 
 Alvo da ação de muitos fármacos (medicamentos) 
 Indústria química-farmacêutica: antibióticos 
 Indústria de alimentos: fermentos, produtos lácteos 
 Agricultura: pesticidas, agrotóxicos, OGM 
Vera 
Enzimas como 
alvo de 
fármacos 
Vera 
4. Importância 
 Agem em seqüências organizadas, as vias metabólicas 
 - Degradação de nutrientes  conservação de energia química 
 - Síntese de macromoléculas à partir de precursores mais simples 
 Enzimas reguladoras: controlam as vias metabólicas 
 Deficiências enzimáticas: erros inatos do metabolismo 
 Alterações de atividade enzimática presentes em doenças 
 Diagnóstico de doenças através da atividade específica de enzimas no 
plasma 
 Alvo da ação de muitas drogas (medicamentos) 
 Indústria química-farmacêutica: antibióticos 
 Indústria de alimentos: fermentos, produtos lácteos 
 Agricultura: pesticidas, agrotóxicos, OGM 
Vera 
Em decorrência disso, estudaremos 
nesta área... 
 Propriedades das enzimas e princípios fundamentais do 
seu poder catalítico 
 
 Cinética enzimática 
 
 Exemplos de mecanismos de ação enzimática 
 
 Enzimas reguladoras 
 
 Vitaminas e Coenzimas 
 
 Fármacos e enzimas 
Vera 
5. Histórico 
 Maior da parte da história da Bioquímica compreende o 
estudo de enzimas 
 
 Catálise biológica reconhecida e descrita no final de 
1790: estudo sobre a digestão da carne usando 
secreções de estômago 
 
 1800 ocorreram pesquisas sobre a conversão do amido 
em açúcares simples pela saliva e extratos vegetais 
 
Vera 
1850, Louis Pasteur, concluiu que a 
transformação do açúcar em álcool 
(fermentação) era catalisada por “fermentos”; 
postulou que esses fermentos eram 
inseparáveis da estrutura das células vivas 
de levedura  hipótese do vitalismo 
 
 Em 1897, Büchner descobriu que extratos 
de levedura podiam fermentar o açúcar até 
álcool, provando que a fermentação ocorria 
por moléculas que continuavam funcionando 
mesmo quando removidas das células 
 
Kühner denominou estas moléculas de 
enzimas 
5. Histórico 
Vera 
5. Histórico 
 1926, Summer isolou e cristalizou a urease (feijão de soja); 
demonstrou que esses cristais consistiam de proteína, 
postulou que todas enzimas eram desta natureza; isto foi 
aceito em 1930, quando Nortrop e Kunitz cristalizaram 
pepsina e tripsina, assim como outras enzimas digestivas 
 
 Haldane escreveu um tratado chamado “Enzimas” onde ele 
sugeriu “que as interações fracas se estabelecem entre a 
enzima e o seu substrato poderiam ser usadas para distorcer a 
molécula do substrato e catalisar a reação  cerne da catálise 
enzimática 
 
 No final do século XX, milhares enzimas estavam purificadas; 
a estrutura molecular e o mecanismo ação de centenas delas 
elucidados 
 
Assim, tem-se uma compreensão de como as enzimas 
funcionam! 
Vera 
6. Características estruturaisÀ exceção de um pequeno grupo de moléculas 
de RNA que apresentam propriedades 
catalíticas (Ribozimas) 
 
A maioria das enzimas são proteínas!!! 
 
E portanto, apresentam as propriedades das 
proteínas; e são suscetíveis às alterações do 
meio em que estão presentes (pH, T, força 
iônica, presença detergentes, agentes pró e 
anti-oxidantes ...) 
Vera 
6. Características estruturais 
 Proteínas c/ massa molecular variável: 12.000 a + 1 milhão 
 
 A atividade catalítica depende da integridade da 
conformação protéica: 
 - a atividade é, geralmente destruída e/ou diminuída 
quando: 
 - a enzima é desnaturada, dissociada em subunidades 
(perda das estruturas secundárias, terciária ou quaternária) 
 - a atividade é totalmente destruída quando: 
 - enzima é clivada em seus AA constituintes (perda da 
estrutura primária) 
Vera 
Estruturas primária, secundária, terciária 
e quaternária são essenciais para a 
atividade catalítica 
 
Vera 
6. Características estruturais 
Algumas enzimas requerem um outro componente 
químico: 
 - cofator: um ou mais íons inorgânicos; 
 - coenzima: molécula orgânica complexa, geralmente derivada 
de vitaminas (cofator orgânico); 
 - podem requer cofator ou coenzima, ou os dois; 
 - ambos podem ligar-se firmemente à molécula; enzimática  
grupo prostético; 
 - ambos podem ligar-se ao substrato. 
 
Vera 
Cofatores 
Vera 
Coenzimas 
Vera 
 Enzima completa e ativa (proteína + coenzima e/ou 
íons metálicos ligados)  holoenzima.. 
 
 Apoenzima ou apoproteína  só a parte protéica. 
 
Muitas enzimas são modificadas covalentemente por 
fosforilação, glicosilação,...  regulação da atividade 
enzimática (modificação pós-traducional) 
 
 Sítio ativo: uma cavidade na molécula enzimática onde 
ocorre a reação. 
 
6. Características estruturais 
Vera 
Proteínas 
Ribozimas 
RNAs 
Simples Conjugadas 
Holoenzima 
Apoenzima 
Cofator/Coenzima 
+ apoenzima 
Estrutura 
Enzimática 
Vera 
Atividades ilustrativas I 
Vera 
Vera 
Vera 
Vera 
 C I Ê N C I A H O J E , v o l . 41, n º 242, p. 28-33. 
Vera