Bioquímica das ENZIMAS

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Enzimas
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Enzimas
 Enzimas governam todas as reações químicas do s organismos vivos.
Elas são proteínas especializadas que, com precisão e seletividade catalisam as reações bioquímicas que armazenam e liberam energia, produzem pigmentos em nossos cabelos e olhos, digere a comida, sintetizam materiais de construção celular, e protege-nos reparando o dano celular e coagulando nosso sangue.
• Enzimas são sensíveis ao meio, respondendo automaticamente a modificação celulares
• Uma única célula tem mais de 3.000 enzimas
• Como catalisadores as enzimas são marcantes sob dois aspectos:
 (1) São extremamente efetivas, aumentam a velocidade da reação ~ de 109 a 10 20 vezes.
 (2) Maior parte são extremamente específicas. 
• A deficiência ou excesso de uma enzima particular pode causar certas doenças ou problemas de sinalização tais como ataques do coração ou danos em órgãos.
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Enzimas
Características gerais de um catalisador:
• Aumenta a velocidade da reação • Não é consumida durante a reação
Catalisadores não Biológicos Exemplos:
• Metais-Zn, Fe, Mg • Ácidos e Bases
Catalisadores Biológicos Exemplos:
• Enzimas
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Catalisadores
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Classificação de Enzimas
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Estruturas das Enzimas
A maioria são proteínas globulares
Ribozima cadeia de RNA
Enzimas
Holoenzima = apoezima + cofator
Simples 
Conjugada
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Sítio Ativo
Características:
•São Fendas ou Frestas
•Ocupa uma parte relativamente pequena do volume da enzima
•É uma entidade tridimensional
•A especificidade de ligação depende do arranjo precisamente definido dos átomos no sítio catalítico
•Os substratos são ligados ao sítio por atrações múltiplas(interações iônicas, pontes de H, Efeitos hidrofóbicos e pontes dissulfeto).
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Sítio Ativo
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Complexo Enzima Substrato
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Modelos
Chave e Fechadura
Encaixe-Induzido
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Encaixe-Induzido na Hexocinase
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Especificidade Enzimática
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Especificidade Enzimática:
1-Especificidade Absoluta: Único Substrato. Exemplo: Urease
2- Especifidade Estereoquimica: Distingue estereoisômeros (Quiralidade é inerente ao sítio ativo). Exemplo: L-Aminoácido oxidase
3- Especificidade de Grupo Funcional. Exemplo: Carboxipeptidase é grupo especifica
4- Especificidade de ligação : tipo particular de ligação. Exemplo: Fosfatases hidrolisam ligação Ester-fosfato em todos os tipos de Esteres-Fosfatos
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Mecanismos Catalíticos
Catálise Ácido-Básica
Catálise Covalente
Catálise por Íons Metálicos
Catálise Eletrostática
Efeitos de Proximidade e Orientação
Ligação Preferencial do Complexo do 
Estado de Transição.
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Energia Livre de Ativação
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Quantidade de energia necessária para levar os reagentes ao estado de transição.
A velocidade de reação S P depende do número de moléculas que atingem o estado de transição.
Enzimas aceleram reações pelo decréscimo de ΔG.
Energia Livre de Ativação (ΔG): 
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Energia de Ativação
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Fatores que afetam a velocidade de reação
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Equação do Michaelis-Menten
E+S ES E+P
K1
K-1
K2
vo =_Vmax[S]_
 Km+[S]
Constante de Michaelis:
 Km = _K-1+K2 _
 K1
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Atividade Enzimática- é a medida da velocidade em que uma enzima converte substratos em produtos.
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Gráfico de Lineweaver-Burk
Y=mx+b
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Inibidores Enzimáticos
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Tipos de Inibição
Competitiva
Incompetitiva
Não Competitiva
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Inibidor é um composto que se liga a enzima e interfere com a sua atividade por prejudicar:
• A formação do complexo ES
• Ou sua decomposição em E + P.
Inibidores Reversíveis se prendem a enzimas por forças não covalentes, sendo facilmente removíveis da solução de enzimas por diálise ou filtração em gel
São Usados experimentalmente para investigar mecanismos enzimáticos e decifrar vias metabólicas.
Inibidores
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Inibidor Competitivo
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Inibidor Não-Competitivo
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Inibidores naturais servem como reguladores de vias metabolicas
Metabolismo pode ser regulado de vários modos:
•Alterações nas concentrações de enzimas, substratos e inibidores.
•Modulação nos níveis de atividade de certas enzimas.
Inibidores
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Estrutura das Sulfas Usadas Como 
Antibiótico
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Antibióticos que inibem a atividade enzimática
Antibióticos são substâncias eu matam bactérias ou inibem seu crescimento. 
Um bom antibiótico exerce sua ação seletivamente na bactéria não afetando o metabolismo normal do hospedeiro. As duas famílias mais conhecidas de antibióticos são as drogas sulfas e as penicilinas que inibem enzimas específicas essenciais aos processos vitais
Droga Sulfa:
Sulfanilamida inibe o crescimento bacteriano porque é estruturalmente similar ao PABA (Ácido p-Amino benzoico). Muitas bactérias necessitam de PABA de modo a produzir uma importante coenzima o Ácido Fólico. Sulfanilamida age como um inibidor competitivo a enzima da via biossintética na conversão de PABA em Ácido Fólico na Bactéria. Esta deficiência retarda crescimento ou mata a bactéria.
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Inibição da síntese de tetraidrofolato por sulfonamidas e trimetoprima
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Estruturas das Penicilinas Usadas Como Antibiótico
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Penicilina é um dos antibióticos mais usados. Várias penicilinas de ocorrência natural têm sido isoladas e numerosos derivados sintéticos têm sido produzidos.
Todas as estruturas contêm um anel β-Lactâmico de 4 membros fusionado com anel Tiazolidino de 5 membros
A Penicilina inibe a Transpeptidase, uma enzima que cataliza a formação da ligação peptídica cruzada entre as cadeias que polissacarídeos na parede bactériana. Essas ligações cruzadas dão resistência a parede, daí qualquer variação osmótica ou choque mecânicp causa lise, matando a bactéria.
Penicilinas- 
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Uso médico de Enzimas
 
Enzimas podem ser usadas no diagnóstico de certas doenças. O aparecimento de certas enzimas no sangue freqüentemente indica que houve dano tecidual em um órgão e que o conteúdo celular extravasou para o sangue.
Análise da atividade enzimática anormal no sangue pode ser usada para o diagnóstico de doenças
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Inibidores Naturais = Reguladores.
Tipos de regulação:
• Regulação alostérica
• Regulação por modificação covalente.
• Regulação por formas múltiplas de enzimas
 (iso enzimas)
• Ativação por proteólise
• Regulação por síntese ou degradação enzimática.
Via de Modificação covalente 
de enzimas interconversíveis
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Alosteria-liga não covalentemente e reversivelmente.
Afeta a atividade da enzima:
 - Inibe a ação(Modulador Negativo)
 - Ativa a ação(Modulador Positivo)
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Gráfico das Enzimas Alostéricas
Curva Sigmoidal
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Mecanismos das Enzimas Alostéricas
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Enzima Regulatória Alostérica Aspartato transcarbamilase
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