Enzimas - Slides

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Curso: Zootecnia 
Prof. Dr. Jeandre Augusto dos Santos Jaques 
 Proteínas catalisadoras – aceleram reações biológicas. 
 Todas as células possuem diversas enzimas com 
diferentes funções. 
 Coordenação das vias metábólicas. 
 Especificidade pelo substrato. 
 Deficiência ou atividade enzimática excessiva  
doenças. 
 Ensaio da atividade enzimática  diagnóstico. 
 Função catalítica: desnaturação/renaturação 
 Grupos prostéticos: 
◦ Cofator: componentes químicos adicional (ex.: Fe2+; Mg2+, 
Mn2+, Zn2+). 
◦ Coenzima: molécula orgânica (geralmente vitamina). 
 Regulação da atividade: 
◦ Modificação covalente: fosforilação, glicosilação, etc. 
◦ Modulação alostérica: ligação/interação de moduladores + 
e – com sítios periféricos. 
 
1. Classificação 
2. Propriedades catalíticas 
3. Cinética enzimática 
4. Mecanismos de controle enzimático in vivo 
 Muitas enzimas receberam nome pela adição do 
sufixo “ase” ao nome dos seus substratos ou a uma 
palavra que descreve sua atividade. 
◦ Ex.: urease, DNA-polimerase. 
 Em alguns casos há ambiguidade. 
 Sistema de nomenclatura e classificação de 
enzimas. 
 Seis classes, subclasses, com base nos tipos de 
reações que catalisam. 
1. Oxidorredutases. 
2. Transferases. 
3. Hidrolases. 
4. Liases. 
5. Isomerases. 
6. Ligases. 
 Catalisam reações de oxidação-redução - 
transferência de elétrons: 
◦ Íon hidreto (H-). 
◦ Átomos de H. 
 O nome mais comum é desidrogenase. 
 Oxidase é utilizado quando o O2 é o aceptor de 
elétrons. 
 
◦ Ex.: 
lactato piruvato 
 São enzimas que catalisam a transferência de 
grupos entre duas moléculas. 
 Por exemplo, as metiltransferases transferem um 
grupo metila. 
 Na maior parte dos casos, o doador do grupo é um 
cofator (coenzima), que carrega o grupo a ser 
transferido. 
NH3 NH3 
 A alanina aminotransferase catalisa a transferência 
de um grupo amino da alanina para o α-
cetoglutarato. 
 Essa enzima utiliza o piridoxal fosfato como 
cofator. 
 Reações de hidrólise de ligações covalentes. 
 Ex.: esterases, glicosidases, peptidases. 
 
 
 O nome, em geral, é dado pelo “substrato” + o 
sufixo “ase”, como é o caso das peptidases (E.C. 
3.4), que catalisam a hidrólise de ligações 
peptídicas: 
 Catalisam a clivagem de ligações C-C, C-O, C-N, 
entre outras, através de mecanismos diferentes de 
hidrólise ou oxidação. 
 Adição de grupos a ligações duplas, ou formação 
de ligações duplas por remoção de grupos (CO2, 
NH3) . 
 Exs.: subclasses de liases C-C, C-O, C-N, C-S. 
 
(Nomenclature committee) 
(Nelson; Cox, 2011) 
 Nomes comuns: descarboxilases, desidratases. 
 Nos casos em que a reação inversa é mais 
importante, ou seja, em que dois substratos 
originam um, pode ser usado o nome sintase. 
Thiamine-diphosphate (TPP) 
Carbon-Carbon Lyase 
(Nomenclature committee) 
 Catalisam a modificação da organização estrutural 
de uma única molécula. 
 Ex.: Racemases, epimerases. 
 Altera apenas a organização dentro da molécula. 
 O “balanço final” de átomos permanece o mesmo. 
 Catalisam reações de síntese de uma nova 
molécula a partir da ligação entre duas moléculas, 
com a concomitante hidrólise de ATP ou outro 
composto trifosfatado. 
 Ex.: ligases, carboxilases (C-C), sintetases. 
 NC-IUBMB – Indicações para a nomenclatura e 
classificação de enzimas de acordo com as reações 
que elas catalisam. 
 Classifica as enzimas: 
◦ 6 diferentes classes 
◦ diversas subclasses. 
Nonemclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular 
Biology (NC-IUBMB) : http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/ 
 Ex.: Acetilcolinesterase (3.1.1.7). 
 3. Hidrolase 
1. Atua em ligações éster 
1. Hidrolases de ésteres de carbono 
7. Acetilcolinesterase 
 Catálise (↑ velocidade)  essencial. 
 Capacidade de acelerar as reações químicas: 
◦ Favorece a formação de intermediários instáveis. 
◦ A colisão entre moléculas. 
◦ A orientação adequada. 
 Sítio ativo vs. Substrato(s) 
Grupos R de resíduos de aminoácidos 
+ 
Grupo prostético: cofator ou coenzima 
 
E + S ES EP E + P 
 
 
 
 A conversão substrato produto requer o 
fornecimento de energia livre (G) ao sistema! 
 A diferença entre a energia dos reagentes (estado 
inicial) e a dos produtos (estado final) de uma 
reação fornece a variação de energia livre (ΔGº). 
 
ΔGº positivo = reação não favorável 
ΔGº negativo = reação favorável 
Não quer dizer que 
ocorrerá rapidamente 
altamente instável 
 As enzimas alteram a velocidade das reações, mas não 
afetam o equilíbrio ou a ΔGº. 
 A velocidade de reação depende da energia livre de 
ativação (ΔG‡)  fornecimento de energia necessária 
para iniciar a reação. 
 A ΔG‡ para uma reação não catalisada é maior. 
Atenção! 
Note que a variação de 
energia livre (ΔGº) 
permanece igual, com 
ou sem catalisador. 
 Enzimas: 
 Aumentam as velocidades das reações ao 
reduzirem a ↓ΔG‡, mas não alteram os aspectos 
termodinâmicos (ΔGº). 
 
↓ ΔG‡  ↑ Velocidade 
 As enzimas fornecem um caminho alternativo para 
que a reação ocorra, necessitando de uma energia 
de ativação (ΔG‡) menor! 
E + S  ES  EP  E + P 
 A enzima liga o substrato no seu sítio ativo. 
 1ª etapa – E + S  ES (?) 
 2 modelos para descrever o processo de ligação: 
◦ Modelo chave-fechadura. 
◦ Modelo do ajuste induzido. 
 
Modelo chave-fechadura 
 Sugere que exista um alto grau de semelhança 
entre o formato do substrato e a geometria do sítio 
de ligação da enzima. 
 Sítio ativo complementar ao substrato. 
 Este modelo não leva em consideração a 
flexibilidade conformacional das proteínas. 
Impediria a reação, por estabilizar o substrato ao invés de desestabilizá-lo. 
Emil Fisher, 1950 
Modelo do ajuste induzido 
 A ligação do substrato induz a uma mudança 
conformacional da enzima que resulta em um encaixe 
complementar depois que o substrato é ligado. 
 O modelo do ajuste induzido imita o estado de 
transição (complementar ao estado de transição). 
 Não existe uma complementaridade pré-formada. 
 
Daniel Kosland, 1970 
A medida que se aproximam, a enzima e o substrato 
alteram ligeiramente suas estruturas tridimensionais. 
Substrato entrando 
no sítio ativo 
Complexo ES Complexo EP 
Produtos deixando 
o sítio ativo da 
enzima 
i. Catálise ácido-básica. 
ii. Catálise covalente. 
iii. Catálise por íons metálicos. 
iv. Catálise eletrostática. 
 
i. Catálise ácido-básica 
 Definição de ácidos e bases de Bronsted-Lowry: 
◦ Ácidos: doadores de prótons (H+). 
◦ Bases: aceptores de protons . 
 Depende da doação e da aceitação de prótons por 
grupos como imidazol, hidroxila, carboxila, sulfidrila, 
amino e cadeias laterais do fenol dos aminoácidos. 
 Aminoácidos: atuam como catalisadores ácidos e/ou 
básicos (Asp, Glu, His, Cys, Tyr e Lys). 
 pH: influencia o estado de protonação das cadeias 
laterais dos aminoácidos do sítio ativo. 
 
i. Catálise ácido-básica 
 Catálise ácida geral: processo no qual a transferência 
parcial de H+ de um ácido reduz a energia livre do 
estado de transição de uma reação. 
Radical-H+ + Substrato-O-  Radical + Substrato-OH 
 Catálise básica geral: processo no qual ocorre a 
remoção parcial de um próton por uma base, 
aumentando a velocidade da reação. 
Radical + Substrato-OH  Radical-H+ + Substrato-O- 
ii. Catálise covalente 
 Catálise nucleofílica: acelera a velocidade das reações 
por meio da formação transitória de umaligação 
covalente entre o catalisador e o substrato. 
 Nucleófilos (filia, do grego “afeição”): carregados 
negativamente ou contém pares eletrônicos não 
compartilhados. 
 Eletrófilos: Carregados positivamente, com a camada 
de valência “sedenta” por elétrons. 
 Reação: grupo nucleofílico do catalisador com um 
grupo eletrofílico do substrato 
iii. Catálise por íons metálicos 
 Cerca de 1/3 de todas as enzimas conhecidas 
requerem íons metálicos para a sua atividade 
catalítica. 
 Ex.: Fe, Cu, Zn, Mn, Co - metaloenzimas. 
 Na, K, Mg e Ca - enzimas ativadas por metal. 
 Ligam-se ao substrato. 
 Catalisam reações de óxido-redução. 
 Estabilização eletrostática ou proteção de cargas 
negativas. 
iv. Catálise eletrostática 
 A distribuição de cargas em torno do sítio ativo está 
organizada de modo a estabilizar (temporariamente) 
os estados de transição das reações catalisadas. 
 Polaridade: sítio ativo / substrato. 
 Mutações em resíduos que estabilizam cargas 
resultam em diminuição na constante catalítica (Kcat). 
 Reação catalisada pelas proteínas tirosina 
fosfatases (PTP): Estabilização eletrostática do ‡. 
Interações eletrostáticas entre o grupo fosfato 
(PO3
-) e a carga positiva da Arg e as ligações de 
hidrogênio indicadas por linhas tracejadas. 
 Vários fatores afetam o funcionamento das enzimas 
como catalisadores. 
 Alguns desses fatores são decorrentes da natureza 
proteica das enzimas, como o efeito do pH e da 
temperatura. 
 Para estudarmos o efeito isolado de um fator, é 
importante que todos os outros fatores sejam 
mantidos. 
i. Condições do meio - pH 
 A enzima está pelo menos parcialmente desnaturada 
em pHs afastados do pH ótimo. 
 Variações no estado de ionização dos componentes 
do sistema a medida que o pH varia: 
◦ Grupos prostéticos; 
◦ Grupos R dos resíduos de aminoácidos; 
◦ Substrato(s). 
ii. Condições do meio - temperatura 
 Com o aumento da temperatura: 
◦ A taxa de reação aumenta, na maioria das reações químicas. 
◦ A estabilidade da proteína decresce devido a desativação térmica. 
 Acima da temperatura ótima ( ), o aumento da velo- 
cidade de reação devido a 
temperatura é compen-
sado pela perda de 
atividade catalítica devido 
à desnaturação térmica. 
iii. Tempo, [Enzima], [Substrato] 
 O gráfico ilustra como as concentrações de E, S e P 
variam ao longo do tempo da reação. 
  A [substrato] cai na 
mesma razão em que a 
[produto] aumenta em 
função do tempo. 
 A enzima existe sob duas 
formas: enzima livre E e 
complexo enzima-
substrato ES. 
iii. Tempo, [Enzima], [Substrato] 
 No início da reação, a [E] 
livre cai e a do complexo 
[ES] aumenta e atinge um 
máximo, em que não há 
mais [E] livre no meio. 
Nessa situação (indicada no 
retângulo cinza), diz-se que 
a enzima está saturada (só 
existe no complexo ES). A 
velocidade da reação é a 
máxima. 
Ex.1: Quimotripsina (hidrolase) 
 Catalisa a hidrólise de ligações peptídicas em 
resíduos de aminoácidos em que R = anel aromático. 
 Velocidade experimental da reação depende da [S]: 
◦ Baixas [S] – Velocidade varia proporcionalmente. 
◦ Altas [S] – Velocidade varia pouco  atinge Vmáx. 
◦ V0 vs [S] - Curva hiperbólica. 
Reações catalisadas pela quimotripsina 
Ex.2: Aspartato transcarbamoilase (transferase) 
 Carbamoil-Pi + aspartato  carbamoil-aspartato + Pi 
 Velocidade experimental da reação depende da [S], 
aspartato*: 
◦ Baixas/moderadas [S] – Velocidade varia proporcionalmente. 
◦ Altas [S] – Velocidade varia pouco  atinge Vmáx. 
◦ Diferença importante: 
 V0 vs [S] - Curva sigmoidal. 
 
 
*a concentração de carbamoil-fosfato 
é mantida constante. 
ATCase 
Reação da aspartato transcarbamoilase (ATCase) 
 O comportamento cinético geral de várias enzimas 
é parecido com o da quimiotripsina, enquanto o de 
outras é semelhante ao da ATCase. 
 Comportamento cinético: 
◦ Quimiotripsina ≅ ligação do O2 na mioglobina 
◦ ATCase ≅ ligação do O2 na hemoglobina 
 Proteínas/enzimas alostéricas: 
◦ Reguladas por modificações não covalentes. 
◦ Mudanças sutis em um sítio afetam a estrutura e a função 
em outro sítio. 
◦ Efeito cooperativo (ex. Hb: O2  O2  O2  O2). 
 
 Prot/Enzima 
 alostérica 
Modelos para o estudo da cinética das enzimas não 
alostéricas e das enzimas alostéricas 
 O modelo de Michaelis-Menten é amplamente 
utilizado para explicar a curva hiperbólica dos 
dados cinéticos para enzimas não alostéricas. 
 Diversos modelos são utilisados para explicar a 
linha sigmoidal para as enzimas alostéricas. 
 
 Cinética enzimática? estudo da velocidade com que o 
substrato é convertido em produto de acordo com o 
tempo. 
 1913 – Leonor Michaelis e Maud Menten. 
 V0 vs [S]  curva hiperbólica – enzimas não alostéricas. 
 A equação de Michaelis-Menten descreve uma reação 
na qual um único substrato, S, é convertido em um 
produto. 
 Relaciona a V0 à [S] e os dois parâmetros KM e Vmáx. 
 
 
 
 Quando medimos a velocidade de uma reação 
enzimática a concentrações variáreis de substrato, 
vemos que a velocidade depende da [S]: 
Cinética de primeira ordem 
– Baixos níveis do substrato 
- V0 depende da [S] 
- Estado pré-estacionário, 
onde a [ES] aumenta 
 
Cinética de ordem zero 
- Altos níveis do substrato 
- V0 independe da [S] 
- Estado estacionário, 
onde a [ES] é constante 
↑[ES] 
=[ES] 
 O padrão cinético observado no gráfico de V0 vs. [S] 
levou à sugestão de que a formação reversível do 
complexo ES era uma etapa necessária na catálise. 
 O complexo ES é rompido em uma etapa mais lenta, 
que acaba limitando a velocidade da reação total. 
 Para a reação: 
 
 A equação de Michaelis-Menten (eq. da velocidade) é 
dada por: 
V0 = Vmáx [S] Onde KM = (K-1 + K2)/K1 
 KM + [S] Constante de Michaelis-Menten 
Equãção de Michaelis-Menten: 
V0 = Vmáx . [S] 
 KM + [S] 
 
Vmáx = Vmáx . [S] 
 2 KM + [S] 
 
KM + [S] = Vmáx . [S] 
 2 Vmáx 
 
KM = 2[S] – [S] 
 KM = [S] 
Quando Vo = Vmáx 
 2 
Enzima saturada [ES] 
Relação prática importante! 
KM = [S] quando V0 = ½ Vmáx 
NÃO É UMA MEDIDA DA AFINIDADE! 
(Quando analisado individualmente) 
 Descreve a constante de velocidade da etapa limitante 
de qualquer reação catalisada por enzimas na 
saturação (estado estacionário, E = ES; V0 = Vmáx). 
 Também chamada de número de renovação (turnover 
number): nº de moléculas de S convertida em P por 
unidade de tempo por uma única molécula de E. 
 Associados, os parâmetros Kcat e KM possibilitam que 
se avalie a eficiência cinética das enzimas, mas 
individualmente cada um desses parâmetros é 
insuficiente para isso. 
Número de renovação (turnover / Kcat) de algumas 
enzimas 
Enzima Substrato Kcat (s
-1) 
Catalase 
 
Anidrase carbônica 
 
Acetilcolinesterase 
 
Β-Lactamase 
 
Fumarase 
 
Proteína RecA (ATPase) 
H2O2
 
 
HCO3
- 
 
Acetilcolina 
 
Benzilpenicilina 
 
Fumarato 
 
ATP 
40.000.000 
 
400.000 
 
14.000 
 
2.000 
 
800 
 
0,5 
 A melhor maneira de comparar as eficiências 
catalíticas de enzimas diferentes ou o número de 
vezes que diferentes substratos são catalisados por 
uma mesma enzima, é comparar a relação Kcat/KM 
para duas reações. 
 Kcat / KM – Constante de especificidade. 
 
 
Constante de especificidade (Kcat/KM) de algumas enzimas 
Enzima Substrato Kcat (s
-1) KM (M) Kcat/KM 
Acetilcolinesterase 
 
Anidrase carbônica 
 
 
Catalase 
 
Fumarase 
 
AcetilcolinaCO2 
HCO3
- 
 
H2O2 
 
Fumarato 
Malato 
1,4 x 104 
 
1,0 x 106 
4,0 x 105 
 
4,0 x 107 
 
8 x 102 
9 x 102 
9,0 x 10-5 
 
1,2 x 10-2 
2,6 x 10-2 
 
1,1 x 100 
 
5 x 10-6 
2,5 x 10-5 
1,6 x 108 
 
8,3 x 107 
1,5 x 107 
 
4 x 107 
 
1,6 x 108 
3,6 x 107 
 Derivação da equação de Michaelis-Menten. 
 A equação de Michaelis-Menten pode ser 
transformada algebricamente em uma versão que é 
mais útil para a determinação de KM e Vmáx: 
 
 Equação de Lineweaver-Burk 
 
V0 = Vmáx . [S] 1 = KM + 1 . 
 KM + [S] V0 Vmáx . [S] Vmáx 
 
 
Inversão (duplo-recíproca) 
 No caso de enzimas que obedecem a equação de 
Michaelis-Menten, um gráfico de 1/V0 vs. 1/[S] 
(gráfico duplo-recíproco de um gráfico de V0 vs. [S]) 
produz uma linha reta. 
 Também chamado de gráfico de Lineweaver-Burk. 
 Vantagens 
◦ Permite a determinação mais precisa de Vmáx e KM que pode 
ser obtida apenas aproximadamente no gráfico de V0 vs. [S]. 
◦ Requer poucas medidas, pois transforma a hipérbole em reta. 
 Outras utilidades: 
◦ Diferenciar mecanismos de ação enzimática. 
◦ Análise da inibição de enzimas. 
Gráfico de Lineweaver-Burk 
 Intercepto da reta no eixo Y = 1/Vmáx 
 Intercepto da reta no eixo X = -1/KM 
maxV
1
[S]maxV
mK
v
1

 1 
[S] 
 1 
 V0 
-1 
KM 
 1 
Vmáx 
 KM 
Vmáx 
Inclinação = 
 Em sistemas biológicos, muitas enzimas utilizam 
mais do que 1 substrato para catalisar uma reação. 
 Diferentes mecanismos de reação: 
◦ Reação enzimática formando complexo ternário. 
◦ Reação enzimática não envolvendo complexo ternário. 
 
i. Reação envolvendo complexo ternário 
 As enzimas que apresentam este mecanismo de 
reação unem ao mesmo tempo 2 substratos (S1 e 
S2) , dando lugar a um complexo ternário ES1S2. 
 A ordem sequencial de união dos substratos pode 
ser ao acaso (mecanismo aleatório) ou seguir uma 
ordem em particular (mecanismo ordenado). 
ii. Reação não envolvendo complexo ternário 
 Pingue-pongue ou duplo deslocamento. 
 Neste caso, o primeiro substrato (S1) é convertido 
em produto (P1) que se dissocia antes que o 
segundo substrato se ligue, de modo que NÃO há 
formação de um complexo ternário. 
 
 
 As enzimas com este mecanismo podem 
apresentar dois estados: a conformação normal (E) 
e a conformação quimicamente modificada (E’). 
4.1 Inibidores 
a. Reversíves 
◦ Competitivos, incompetitivos e mistos. 
b. Irreversíveis 
◦ Proteicos e não proteicos. 
 
4.2 Regulação enzimática 
a. Enzimas alostéricas. 
b. Enzimas reguladas por modificações covalentes 
reversíveis. 
c. Regulação por proteólise. 
 Um inibidor, como o nome já diz, é uma substância 
que interfere na ação de uma enzima e desacelera 
a velocidade de uma reação. 
 Um inibidor reversível pode ligar-se à enzima e ser 
liberado em seguida, deixando a enzima em sua 
condição original. 
 Um inibidor irreversível reage com a enzima, 
alterando sua conformação nativa e funcional de 
forma que a enzima original não pode ser 
regenerada. 
 O inibidor pode ligar-se ao sítio ativo e bloquear o 
acesso ao substrato. 
 O inibidor pode se ligar à enzima em um sítio que 
não o sítio ativo e, provocar uma mudança na 
estrutura do sítio ativo da enzima. 
 Tipos de inibições reversíveis: 
◦ Inibição competitiva 
◦ Inibição incompetitiva 
◦ Inibição mista 
 
↓ Vmáx 
= Vmáx ↑ KM 
 O inibidor compete com o substrato pelo sítio ativo da 
enzima. 
 A medida que o inibidor ocupa o sítio ativo, ele impede 
que o substrato se ligue à enzima. 
 Comumente possuem estrutura similar à estrutura do 
substrato. 
 Como esta ligação é reversível, a competição pode ser 
desviada em favor do substrato simplesmente pela 
adição de mais substrato. 
 E + S ou E + I 
 A Vmáx fica inalterada. 
 O KM aumenta. 
 
 O inibidor liga-se reversivelmente em um sítio da 
enzima que não o catalítico (do substrato). 
 Esta ligação somente ocorre quando o complexo ES já 
está formado. 
 E + S + I 
 A Vmáx diminui. 
 O KM diminui. 
 
 O inibidor se liga em um sítio diferente do sítio ativo. 
 Neste caso, o inibidor misto pode ligar-se tanto à 
enzima livre (E + I) quanto ao complexo ES (E + S + I). 
 A Vmáx diminui. 
 Ligam-se covalentemente com ou destroem um 
grupo funcional da enzima que é essencial para a 
atividade da enzima ou então forma uma 
associação não covalente muito estável. 
 Inativadores suicidas ou com base no mecanismo: 
passa pelas primeiras reações, como se fosse o 
substrato, mas é convertido em um composto 
muito reativo que se combina irreversivelmente 
com a enzima. 
 O organismo precisa sintetizar mais enzimas! 
Inibidores irreversíveis não proteicos 
 Inseticidas organofosforados (malation e paration): 
Inibidores da acetilcolinesterase (AChE) de insetos e 
mamíferos. 
 Penicilina: Antibiótico β-lactâmico que inibe a 
transpeptidase bacteriana, enzima envolvida na formação do 
peptidoglicano (constituinte da parede celular). 
Algumas linhagens de bactérias patogênicas expressam β-
lactamases, enzimas que clivam antibióticos β-lactâmicos. 
O ácido clavulânico é utilizado como um inativador suicida. 
Inibidores irreversíveis proteicos 
 Serpinas: inibidores suicidas de proteases de serina 
(antitrombina, antitripsina). 
Controlam, por inibição, cascatas proteolíticas. 
 Enzimas regulatórias apresentam uma atividade 
catalítica aumentada ou diminuida em resposta a 
certos sinais. 
 As atividades das enzimas regulatórias são 
moduladas de várias maneiras, como por exemplo: 
a. Regulação alostérica. 
b. Modificações covalentes reversíveis. 
c. Regulação por proteólise. 
 Agem por meio de ligações reversíveis e não 
covalentes com compostos regulatórios denominados 
modulatores / efetores alostéricos. 
 Allos – outro(a) + Steros – conformação  induzida 
pela ligação de moduladores. 
 Mudanças conformacionais induzidas por um ou mais 
moduladores interconvertem formas mais ativas em 
formas menos ativas da enzima. 
 Podem ser moduladores positivos ou negativos. 
 Além do sítio ativo, possuem um ou mais sítios 
regulatórios / alostéricos, para ligarem o modulador. 
Interações entre as subunidades de 
enzimas alostéricas e interações com 
inibidores e ativadores. Em muitas 
enzimas alostéricas, o sítio de ligação ao 
substrato e o(s) sítio(s) de ligação(ões) 
ao modulador estão em subunidades 
diferentes, nas subunidades catalítica(C) 
e regulatória(R), respectivamente. A 
ligação de um modulador(M) positivo 
(estimulatório) ao sítio específico na 
subunidade R é comunicada à 
subunidade C por meio de uma 
mudança conformacional. Essa mudança 
afeta o sítio ativo, que então é capaz de 
ligar o substrato(S) com afinidade maior. 
Quando o modulador dissocia-se da 
subunidade regulatória, a enzima volta à 
sua forma inativa ou menos ativa. 
 Da mesma forma que o sítio ativo das enzimas é 
específico para o seu S, cada sítio regulatório é 
específico para o seu modulador. 
 Enzimas com vários moduladores em geral têm 
sítios de ligação específicos para cada um deles. 
 Em sistemas multienzimáticos (em Bioquímica II), 
as enzimas regulatórias são inibidas 
especificamente pelo produto final (retroinibição) 
da via metabólica sempre que a concentração do 
produto final exceder as necessidades celulares. 
Retroinibição 
Evita o acúmulo de intermediários da via e o gasto 
energético desnecessário. 
 
 
E quanto à cinética? O Modelo de Michaelis-Menten 
descreve o comportamentode enzimas alostéricas? 
 NÃO! 
 Enzimas alostéricas apresentam relações entre V0 e [S] 
diferentes daquelas da cinética de Michaelis-Menten. 
 Algumas apresentam um gráfico de V0 e [S] que 
produz uma curva de saturação sigmoide em vez da 
curva de saturação hiperbólica típica das enzimas 
não-regulatórias  reflete as interações cooperativas. 
 Ao invés de usar KM, usa-se K0,5 ou [S]0,5 – para 
representar a concentração de substrato para atingir a 
metade da Vmáx em enzimas alostéricas. 
a) Gráfico de V0 e [S] 
(aspartato) para a aspartato 
transcarbamoilase. 
b) Efeito dos inibidores e 
ativadores sobre uma 
enzima alostérica. 
 Enzimas regulatórias cujas atividades são 
moduladas por modificações covalentes reversíveis 
em um ou mais dos resíduos de aminoácidos. 
 A modificação de um resíduo geralmente causa 
uma mudança na estrutura tridimensional da 
proteína. 
 A introdução de uma carga pode causar uma 
mudança na conformação, a introdução de um 
grupo hidrofóbico pode favorecer a associação com 
uma membrana, etc. 
 Ubiquitinação: 
◦ Adição de ubiquitina. 
◦ Marca as proteínas para a degradação proteolítica. 
 Fosforilação (cerca de 1/3 das proteínas): 
◦ Adição de um grupo fosfato (carregado negativamente). 
◦ 1 a dezenas de resíduos de aminoácidos fosforilados. 
◦ Proteínas-cinases: adicionam o grupo fosfato. 
◦ Proteínas-fosfatases: removem o grupo fosfato. 
◦ A fosforilação de uma enzima pode afetar a catálise 
alterando a afinidade pelo substrato – pode expor ou 
ocultar o sítio de ligação. 
 
 
 No caso de algumas enzimas, um precursor inativo 
denominado zimogênio é hidrolisado formando a 
enzima ativa. 
 Muitas enzimas proteolíticas (proteases) do 
estômago e pâncreas são reguladas dessa maneira. 
 Ex.: quimotripsinogênio  quimotripsina 
 tripsinogênio  tripsina 
 Clivagens específicas provocam mudanças 
conformacionais que expõem o sítio ativo da 
enzima. 
 Ativação proteolítica do quimotripsinogênio: