Aula Enzimas

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ENZIMAS 
 
 
Profª. M.Sc. Sybelle Pedrosa 
O que são as enzimas? 
 Proteínas notáveis, altamente especializadas 
 Alto grau de especificidade com substratos 
 Poder catalítico extraordinário 
 ACELERAM REAÇÕES QUÍMICAS 
 Em condições suaves de temperatura e pH 
 São o centro e o objeto de estudo principal da bioquímica 
 Atuando de forma organizada catalisam centenas de reações que degradam as 
moléculas dos nutrientes e conservam suas energias 
 DOENÇAS OCORREM 
QUANDO ELAS NÃO 
FUNCIONAM BEM 
Toda enzima é proteína? 
 NÃO! Há alguns RNAs que funcionam como enzimas 
também  RIBOZIMAS 
 
 
 
Mudança da conformação da enzima induzida pela ligação com o 
substrato. O exemplo mostra a HEXOQUINASE (enzima) antes (A) e 
depois (B) de se ligar ao SUBSTRATO, a glicose. A molécula da enzima 
consta de dois domínios, que se aproximam, encaixando o substrato. 
A B 
MODELO ENCAIXE INDUZIDO 
Especificidade enzimática 
Deriva da formação de 
múltiplas INTERAÇÕES 
FRACAS entre a enzima e a 
molécula do substrato 
específico 
 
Complexo enzima-substrato 
Substrato 
(Ligante) 
Especificidade enzimática 
Depende de interações precisas com o 
substrato 
As interações com o substrato 
envolvem: 
-Forças de van der Waals 
-Forças eletrostáticas 
-Ligações de hidrogênio 
-Interações hidrofóbicas 
 ENZIMA 
SUBSTRATO 
Nomenclatura das enzimas 
 
Normalmente se adiciona o sufixo ASE ao nome do 
substrato ou à atividade realizada 
 Urease – hidrolisa a uréia 
 DNA-polimerase – polimeriza DNA 
 Pepsina – pepsis vem do grego (digestão)  Não tem 
qualquer relação com o substrato 
 
CLASSIFICAÇÃO 
1. OXIDOREDUTASES (reações de oxidação-redução ou transferência 
de elétrons – Desidrogenases e Oxidases) 
 
2.TRANSFERASES (transferem grupos funcionais como amina, 
fosfato, acil, carboxil – Quinases e Transaminases) 
 
3.HIDROLASES (reações de hidrólise de ligação covalente - 
Peptidases) 
 
4.LIASES (catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de 
moléculas de água, amônia e gás carbônico – Dehidratases e 
Descarboxilases) 
 
5.ISOMERASES (reações de interconversão entre isômeros ópticos ou 
geométricos - Epimerases) 
 
6.LIGASES (catalisam reações de formação de novas moléculas a 
partir da ligação entre duas pré-existentes, sempre às custas de 
energia - Sintetases) 
Reação enzimática 
Estado de transição 
Enzimas facilitam a ocorrência do estado de transição, diminuindo a 
ENERGIA DE ATIVAÇÃO, e consequentemente, a aumentando a 
velocidade da reação 
Para ocorrer uma reação química é preciso fornecer uma certa quantidade de energia, 
geralmente na forma de calor, que favoreça o encontro e a colisão da Enzima e o Substrato 
Reação enzimática 
 Reação se dá em fases: 
 Enzima aumenta a velocidade das reações 
 Os catalisadores aumentam a velocidade das 
reações por que diminuem a energia de ativação 
* 
* Estado de transição 
Grupos catalíticos 
 Catálise geral ÁCIDO-BASE 
 Transferência de prótons 
 
 Catálise COVALENTE 
 Formação de lig. covalente 
transitória entre Enzima e Substrato 
 Ativação do substrato 
 
 Catálise por ÍONS METÁLICOS 
 Estabilizam estados de transição 
 1/3 das enzimas conhecidas usam íons metálicos nas reações 
catalíticas 
 
 Enzimas muitas vezes usam as três 
estratégias de catálise em conjunto  Ex.: quimiotripsina 
CINÉTICA ENZIMÁTICA 
 
 
A cinética enzimática é a parte da Enzimologia que 
estuda a velocidade das reações enzimáticas bem 
como os fatores que a influenciam 
 
 
A concentração do substrato [S] 
influi na velocidade das reações 
catalisadas por enzimas 
Velocidade máxima (Vmáx) 
está relacionado a concentrações 
excessivas de substrato 
Constante de Michaelis 
kM = [S] correspondente a ½ 
Vmax; 
 Todas as enzimas apresentam o EFEITO DA 
SATURAÇÃO, porém variando consideravelmente 
no que diz respeito à concentração requerida para 
produzi-lo. 
V0 = 
][
]max[
SKm
SV

EQUAÇÃO DE MICHAELIS-
MENTEN: Equação que nos permite 
demonstrar como a velocidade de uma 
reação varia em função da concentração 
do substrato. 
CINÉTICA ENZIMÁTICA 
Vo = velocidade inicial da reação 
Na década de 1950: 
 
Michaelis e Menten formularam as bases da cinética enzimática, para explicar como a 
concentração do substrato [S] afeta a velocidade da reação (V), conforme se observa no 
gráfico abaixo. 
 
A velocidade da reação apresenta três regiões de comportamento diferente, à medida que se 
aumenta a concentração do substrato: 
-parte a: V aumenta proporcionalmente 
 com aumentos de S. 
-parte b: V aumenta não proporcional-
 mente com aumentos de S. 
-parte c: V não aumenta mais, tendendo 
 a um valor máximo (Vmáx), 
 sendo independente da [S] 
CINÉTICA ENZIMÁTICA 
CINÉTICA ENZIMÁTICA 
Km é numericamente igual a concentração do substrato na quando a velocidade da reação é ½ Vmáx. 
O Km não varia com a concentração da enzima. 
Km baixo = alta afinidade da enzima pelo substrato, pois uma baixa concentração de substrato é necessária 
para atingir ½ Vmáx. 
Km alto = baixa afinidade da enzima pelo substrato, pois é necessária uma alta concentração de subtrato 
para atingir ½ Vmáx. 
Concentração do substrato 
Fatores que influenciam a atividade enzimática 
 - Temperatura 
 - pH 
 - Concentração do substrato 
 - Inibidores 
EFEITO DA TEMPERATURA 
EFEITO DO pH 
Efeito do pH 
pH ótimo=1,5 pH ótimo=6,8 pH ótimo=9,9 
CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO 
Aumento da velocidade da reação com o aumento [S] constante 
MECANISMO DA AÇÃO ENZIMÁTICA 
a. Inibição Enzimática 
 - Inibição Reversível Competitiva 
 - Inibidor Reversível não Competitivo 
b. Inibição Irreversível 
c. Co-fatores 
 
Inibição Enzimática 
- Inibição Reversível 
Inibição Reversível Competitiva 
Uma molécula apresenta estrutura semelhante ao substrato da 
enzima que se liga para realizar a catálise, ela poderá aceitar esta 
molécula no seu local de ligação, mas não pode levar ao 
processo catalítico, pois ocupando o sítio ativo do substrato 
correto. Portanto o inibidor compete pelo mesmo local do 
substrato. 
O efeito da reação modifica o Km, mas não altera a 
velocidade. 
Inibição Reversível Competitiva 
Antibióticos Sulfanilamida: Sulfametoxazol, Sulfadiazina 
Inibidor Reversível não Competitivo 
Ocorre quando um molécula ou íon pode se ligar em um segundo local na 
superfície enzimática (não no sítio ativo). Isto pode distorcer a enzima 
tornando o processo catalítico ineficiente. 
O inibidor não competitivo pode ser uma molécula que não se assemelha com 
o substrato, mas apresenta uma grande afinidade com a enzima. É o 
mecanismo inverso do inibidor competitivo, porque inibe a ligação do 
complexo ES e não da enzima livre. 
O efeito da reação modifica a velocidade e o Km permanece constante. 
Inibição Irreversível 
Algumas substâncias se ligam covalentemente às enzimas deixando-as 
inativas. Na maioria dos casos a substância reage com o grupo 
funcional no sítio ativo bloqueando o local do substrato, 
deixando a enzima catalíticamente inativa. 
Inibidores irreversíveis podem ser extremamente seletivos pois são 
semelhantes ao substrato. São muito utilizados como resíduos, os quais 
apresentam grupos de átomos que se configuram semelhantemente ao 
estado de transição que se ligam ao substrato. 
Co-fatores 
Para alguns tipos de processos biológicos, apenas a cadeia protéica 
não é suficiente, por isso a proteína requer uma molécula 
denominada cofator a qual pode seruma pequena molécula 
orgânica, denominada COENZIMA (vitaminas do complexo 
B) ou um íon metálico (ferro, magnésio, molibdênio). 
Os cofatores são geralmente estáveis em temperatura alta. A 
catálise ativa enzima-cofator é denominada HOLOENZIMA, 
quando o cofator é removido, se mantém a proteína, a qual é 
catabolicamente inativa e é denominada APOENZIMA. 
Enzimas no Diagnóstico Clínico 
 Alanina-aminotransferase (ALT): é abundante no 
fígado, o apararecimento no plasma, indica lesão 
hepática. 
 Creatina-cinase (CK) e Lactato desidrogenase 
(LDH): infarto do miocárdio