Aula 3 - Enzimas parte 1

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ENZIMAS 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR 
CURSO - FARMÁCIA 
DISCIPLINA - INTRODUÇÃO A BIOQUÍMICA 
 
Parte 1 
 
 
 
 
2016.1 
Manutenção da Vida 
Celular 
As reações químicas nos seres 
vivos devem ocorrer em 
velocidades adequadas e de 
forma específica 
Enzimas 
 São proteínas, na sua grande 
maioria, responsáveis pela catálise 
das reações dos sistemas 
biológicos 
Características Enzimas Catalisadores 
QUÍMICOS 
Especificidade ao substrato alta baixa 
Natureza da estrutura complexa simples 
Sensibilidade à T e pH alta baixa 
Formação de subprodutos baixa alta 
Atividade catalítica (temperatura ambiente) alta baixa 
Presença de cofatores sim não 
Energia de ativação baixa alta 
Velocidade de reação alta baixa 
Propriedades das enzimas em 
relação a outros catalisadores 
A atividade catalítica da enzima depende da 
integridade de sua conformação nativa 
Enzimas 
Sítio ativo – Região da enzima onde 
ocorre a reação (transformação) 
Enzimas 
O sítio ativo é específico para o 
substrato 
Enzimas 
Substrato – Molécula que é ligada no sítio 
ativo e sobre a qual a enzima pode agir. 
Algumas enzimas requerem outros grupos 
químicos além de seus resíduos de aminoácidos 
para a atividade - COFATORES 
•Íons inorgânicos - Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+ 
 
•Coenzimas – molécula orgânica não proteica 
OBS – As coenzimas podem ser 
derivadas de vitaminas, 
nutrientes orgânicos requeridos 
da dieta 
 
 Grupo prostético – Coenzima ou íon metálico ligado 
firmemente, ou mesmo covalentemente, à enzima 
 
 
 Holoenzima – Enzima cataliticamente ativa 
juntamente com sua coenzima ligada e/ou íon 
metálico. 
 
 
 Apoenzima ou apoproteína – parte proteica 
 
 
Classificação das enzimas 
Quais os componentes da reação 
enzimática? 
Componentes da reação enzimática 
 E + S E S E + P 
E - Enzima 
S - Substrato(s) 
ES - Complexo Enzima -Substrato 
P – Produto(s) 
O que as enzimas fazem para 
aumentar a velocidade das reações? 
Energia de ativação – é a quantidade de energia livre 
requerida para levar os reagentes ao estado de transição. 
Como ocorre a interação ENZIMA – 
SUBSTRATO? 
Mecanismos ainda não bem definidos. 
Mas já é entendido que ocorrem 
ligações entre a enzima e o substrato. 
Interação ENZIMA - SUBSTRATO 
•Ligações covalentes transitórias entre substratos e 
grupos funcionais da enzima (cadeias laterais de 
aminoácidos, íons metálicos, coenzimas) 
 
•Interações não covalentes entre a enzima e o substrato – 
Grande parte da energia requerida para diminuir a 
energia de ativação é derivada de interações fracas 
Interação ENZIMA-SUBSTRATO 
Cada interação fraca no complexo ES libera 
uma pequena quantidade de energia livre que 
confere estabilidade à interação. 
Energia de Ligação (ΔGB) – 
•É a energia derivada da interação enzima-
substrato. 
•É a principal fonte de energia livre usada pelas 
enzimas para diminuir a energia de ativação das 
reações 
Caminho da Reação 
Energia de ativação sem enzima 
S 
P 
Energia de ativação com enzima 
Diferença entre 
a energia livre 
de S e P 
As enzimas aumentam a velocidade de uma reação sem 
alterar a constante de equilíbrio ou a variação de energia 
livre 
∆G’o = -RT ln K’eq 
 E + S E S E + P 
Interação ENZIMA-SUBSTRATO 
Modelo 1 - Chave e Fechadura 
Não leva em consideração a flexibilidade 
conformacional 
Interação ENZIMA-SUBSTRATO 
Modelo 2 – Encaixe induzido 
Interação ENZIMA-SUBSTRATO 
Modelo 2 – Encaixe induzido 
 
 Determinar as constantes de afinidade da enzima; 
 Conhecer as condições ótimas da catálise; 
 Ajuda a elucidar os mecanismos de reação; 
 Determinar a função de uma determinada enzima 
em uma rota metabólica. 
Estudos de Cinética Enzimática 
E + S 
k1 
k-1 
ES 
k2 
E + P 
Etapa rápida Etapa lenta 
•Estado Estacionário 
V0 formação de ES = V0 quebra de ES (1) 
 
•[ Et ] = [ E ] + [ ES ] (2) 
 
•V0= k2 [ ES ] (etapa limitante) (3) então Vmax = k2 [ ES ] (4) 
 
•Em Vmax, [ Et ] = [ ES ] (5) 
 
E + S 
k1 
k-1 
ES 
k2 
E + P 
Etapa rápida Etapa lenta 
•Estado Estacionário 
V0 formação de ES = V0 quebra de ES (1) 
 
•[ Et ] = [ E ] + [ ES ] (2) 
 
•V0= k2 [ ES ] (etapa limitante) (3) então Vmax = k2 [ ES ] (4) 
 
•Em Vmax, [ Et ] = [ ES ] (5) 
 
Enzima saturada → quando toda 
a enzima estiver na forma ES 
Essa equação expressa algebricamente o gráfico de velocidade e foi 
deduzida baseada na hipótese de que a etapa limitante numa reação 
enzimática é a quebra de ES para formar P e E livre. 
Constante de 
Michaelis-Menten 
Km é igual a concentração do substrato na qual Vo é 
metade de Vmáx. 
Km alto – baixa afinidade entre a enzima e 
o substrato 
Km baixo – alta afinidade entre a enzima e 
o substrato 
ENZIMA SUBSTRATO Km (mM) 
Catalase H2O2 25 
Hexoquinase ATP 0,4 
D-Glicose 0,05 
D-Frutose 1,5 
Quimotripsina Gliciltirosinilglicina 108 
N-benzoiltirosinamida 2,5 
Equação de Lineweaver-Burk