Enzimas 2016 01

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Renata Basso
ENZIMAS
ENZIMAS
 CONCEITO DE ENZIMA
 Proteínas globulares que funcionam como catalisadores 
biológicos
 Quase todas as funções biológicas são mantidas por 
reações químicas catalisadas por enzimas
 As enzimas aceleram as reações em condições 
fisiológicas: 
 T  37ºC 
 pH  7 (para a maioria das enzimas)
ENZIMAS
 MECANISMO DA CATÁLISE ENZIMÁTICA
 SÍTIO ATIVO  local da enzima no qual se encaixa o 
substrato
 SUBSTRATO  molécula que sofre ação da enzima, 
tornando-se produto
 COMPLEXO ENZIMA-SUBSTRATO (ES)  encaixe por 
ligações fracas entre a enzima e substrato
 PRODUTO  substância produzida na reação
ENZIMAS
ENZIMAS
 CONCEITO DE ESPECIFICIDADE
 A maioria das enzimas possui especificidade em relação 
ao seu substrato
 Algumas são altamente específicas como catalase e 
urease
 Outras podem ter mais de um tipo de substrato como as 
enzimas pancreáticas tripsina, quimotripsina e elastase
 Isozimas são enzimas que catalisam a mesmas reação, 
mas que diferem na sua estrutura primária e/ou na sua 
composição de suas subunidades
CLASSIFICAÇÃO E NOMEMCLATURA DAS ENZIMAS
CLASSE TIPO DE REAÇÃO
1. OXI-REDUTASES Catalisam reações de óxido-redução, transferindo 
elétrons
2. TRANSFERASES Transferência de grupos químicos específicos entre 
moléculas
3. HIDROLASES Utilizam a água como receptor de grupos funcionais 
de outras moléculas
4. LIASES Formam ou detróem duplas ligações, (adicionado ou 
retirado grupos funcionais
5. ISOMERASES Transformam uma molécula no seu isômero
6. LIGASES Formação de ligações químicas (C-C, C-S, C-O) por 
meio de condensação com gasto de ATP
ENZIMAS
ENZIMAS
 As moléculas do 
substrato precisam 
atingir um estado 
ativado para gerar 
o produto
 A enzimas diminuem 
a energia de 
ativação, fornecendo 
assim, um caminho 
mais rápido para a 
reação
ENZIMAS
 As enzimas atuam em pequenas concentrações
 Uma molécula da catalase, decompõe 5x106
moléculas de H
2
O
2
/min em pH=6,8
 Número de renovação: n° de moléculas de substrato 
convertidas em produto por uma única molécula de 
enzima em uma dada unidade de tempo
H
2
O
2
H
2
O + O
2
CATALASE
ENZIMAS
 CONCEITO DE 
COFATOR/COENZIMA 
 O sítio ativo da enzima pode possuir 
componentes não protéicos, ou seja, 
a enzima pode ser uma proteína 
conjugada
 COFATOR: íon que pode ou não 
estar associado à estrutura da 
enzima
 COENZIMA: substância orgânica 
provenientes das vitaminas 
hidrossolúveis
ENZIMAS
Apoenzima 
(parte protéica)
Grupo 
prostético
ENZIMA
holoenzima
Cofator
(inorgânico):
Zn2+, Fe2+, Mg2+
Coenzima
(orgânico):
NAD+/NADH 
O cofator e/ou a coenzima serão considerados como grupo prostético se estiverem 
ligados de maneira covalente à enzima, porém, em alguns casos o cofator e/ou a 
coenzima estarão presentes no meio da reação
ENZIMAS
O ACETALDEÍDO É TRANSFORMADO A ETANOL 
PELA ÁLCOOL DESIDROGENASE, ENZIMA QUE 
NECESSITA DE ZINCO E NADH
ENZIMAS
Tabela. Vitaminas e Coenzimas
Vitamina Coenzima Deficiência
Tiamima (B1) TPP Beri-béri
Riboflavina (B2) FAD / FADH2
Niacina NAD+ / NADH Pelagra
Ác. Pantotênico Coenzima A 
Ác. Fólico Tetraidrofolato Anemia megaloblástica 
Cobalamina (B12) Coenzimas da 
cobalamina
Anemia perniciosa 
ENZIMAS
 EFEITO DO pH SOBRE A ATIVIDADE 
ENZIMÁTICA
 Cada enzima possui um pH ótimo 
 Para as enzimas que encontram-se 
no LIC, o pH ótimo varia entre 6,9-
7,7
ENZIMAS
 A maioria das enzimas 
tem sua atividade 
máxima por volta de 
40°C
 A desnaturação ocorre 
com temperaturas 
superiores à 60°C
 Algumas enzima são 
termo-resistentes, e 
sofrem desnaturação com 
temperatura mais 
elevadas 
ENZIMAS
 FATORES QUE AFETAM A ATIVIDADE ENZIMÁTICA
 pH
 Temperatura
 Concentração da enzima
 Concentração do substrato
 Presença de inibidores
 Várias substâncias (naturais ou sintéticas) e seus 
metabólitos podem inibir a atividade enzimática
 A maioria dos inibidores age de maneira reversível
ENZIMAS
CLASSIFICAÇÃO
DA INIBIÇÃO
ENZIMÁTICA
ENZIMAS
 INIBIÇÃO COMPETITIVA
 O inibidor tem estrutura química 
semelhante à do substrato
 O inibidor e o substrato 
competem pelo sítio ativo da 
enzima
 A inibição é efeito da ocupação 
do sítio ativo pelo inibidor, e 
depende da concentração do 
inibidor e do substrato
ENZIMAS
ANGIOTENSINOGÊNIO
ANGIOTENSINSINA I
ANGIOTENSINSINA II
POTENTE VASOCONSTRITOR
RENINA
ECA
IECA: são inibidores competitivo da eca, 
como o captopril, utilizados como anti-
hipertensivos
ENZIMAS
 INIBIÇÃO NÃO COMPETITIVA
 O inibidor não tem estrutura 
química semelhante à do substrato
 O inibidor liga-se somente ao 
complexo ES e não à enzima livre
 O inibidor causa inibição porque 
uma fração do complexo ES é 
desviada formando um complexo 
ESI inativo
 Os metais pesados (Hg2+, Pb2+, Ag+) 
são inibidores não competitivos
 Associam-se ao grupo OH da cadeia 
lateral da serina e/ou ao grupo SH 
da cisteína
 A ação destes inibidores é 
inespecífica, podendo atuar sobre um 
grande número de enzimas
ENZIMAS
 INIBIÇÃO MISTA
 O inibidor não tem estrutura 
química semelhante à do 
substrato
 O inibidor pode se ligar à enzima 
livre ou ao complexo ES
 A ligação do inibidor (fora do 
sítio ativo) tanto na enzima livre 
ou no complexo ES altera a 
atividade da enzima
ENZIMAS
 INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
 Os inibidores irreversíveis
reagem quimicamente com as 
enzimas levando à inativação 
definitiva
 Este tipo de inibição tem
efeito muito tóxico para os 
organismos devido à 
inespecificidade
Aspirina (ácido acetilsalicílico) é um 
inibidor irreversível da enzima 
ciclooxigenase (COX), que catalisa a 1ª 
etapa da síntese de prostaglandinas 
(agentes inflamatórios)
ENZIMAS
 REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
 As vias metabólicas presentes nas células devem ser 
reguladas para responder às alterações fisiológicas:
 Ciclo jejum-alimentação
 Atividade física
 Crescimento 
 Diferenciação celular
 Existem 2 mecanismos para a modulação da 
atividade das enzimas, apresentados a seguir
ENZIMAS
 Controle da 
disponibilidade das 
enzimas (velocidade de 
síntese e degradação)
 Controle da atividade das 
enzimas 
 Modificação não covalente
 Regulação alostérica
 Modificação covalente
 Reversível (fosforilação)
 Irreversível (zimogênio)
MECANISMO DA 
MODULAÇÃO ENZIMÁTICA
MECANISMO DA 
MODULAÇÃO ENZIMÁTICA
ENZIMAS
 ENZIMAS ALOSTÉRICAS 
 Estão presentes em quase todas as vias metabólicas
 Geralmente catalisam uma reação irreversível no início da via
 Normalmente são proteínas oligoméricas (+ de 1 cadeia)
 A atividade deste tipo de enzima é alterada pela ligação não 
covalente de metabólitos denominados moduladores ou efetores 
alostéricos, que se ligam ao sítio alostérico da enzima
 Modulador positivo  aumenta a velocidade
 Modulador negativo  diminui a velocidade
 Modulador positivo  modulador negativo
ENZIMAS
 CONCEITO DE VIA METABÓLICA
 conjunto de reações na qual cada etapa é catalisada por uma enzima 
específica
 A é o precursor da via, é também o substrato da enzima 1
 B, C, D são metabólitos ou intermediários
 E é o produto final da via
 Nesta via, a E1é alostérica, e tem sua atividade diminuída pelo produto 
final da via 
ENZIMAS
Mecanismo dos moduladores alostéricos
positivo e negativoMecanismo do modulador 
alostérico positivo
ENZIMAS
MODIFICAÇÃO COVALENTE REVERSÍVEL
Glicogênio 
Glicose
 A enzima glicogênio fosforilase é 
ativa quando fosforilada (fosfato 
ligado de maneira covalente num 
resíduo de serina)
 A enzima glicogênio fosforilase é 
inativa quando defosforilada (fosfato 
é removido)
Enzima: glicogênio fosforilase
ENZIMAS
 O hormônio insulina 
sinaliza a defosforilação 
da glicogênio fosforilase, 
tornando-a inativa
 O hormônio glucagon 
sinaliza a fosforilação da 
glicogênio fosforilase, 
tornando-a ativa
ENZIMAS
 REGULAÇÃO COVALENTE IRREVERSÍVEL
ENZIMAS
ESTUDO DIRIGIDO
1) O que são enzimas? Identifique suas principais características.
2) Qual a importância da temperatura e pH para a atividade das enzimas?
3) Explicar qual a função do cofator e coenzima, identificando sua natureza química
4) Todas as enzimas necessitam se associarem a um cofator e/ou coenzima exercerem
sua função?
5) Explique a teoria “chave-fechadura” para justificar a especificidade das reações
enzimáticas.
6) Explique o que é modulação alostérica.
7) Explique o mecanismo das enzimas reguladas de maneira covalente reversível.
8) Explique o que é uma inibição enzimática reversível, nos seguintes tipos:
b) Competitiva
b) Não competitiva
9) Dê uma aplicação prática na área da saúde para a inibição competitiva.
10) Explique e cite um exemplo da inibição irreversível.