Aula 03 Enzimas

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Prof. MSc Yara Lúcia Marques Maia
Universidade Paulista – UNIP
Campus Flamboyant – Goiânia
Aula 3
Enzimas
Prof. MSc Yara Lúcia Marques Maia
Introdução
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Enzimas
• São catalisadores biológicos específicos, na
grande maioria de estrutura protéica, que
atuam em condições de pH e temperatura
fisiológicos.
• Aumentam a velocidade das reações sem
alterar a constante de equilíbrio da reação;
• Enzimas são proteínas especializadas,
com exceção de um pequeno grupo de
moléculas de RNA com propriedades
catalíticas, chamadas de RIBOZIMAS.
Conceitos
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� Exceção das ribozimas de um pequeno grupo 
de moléculas de RNA.
Enzimas 
� São proteínas.
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Atuam como catalisadores das reações químicas
nas células.
Catalisador - Substância que aumenta a
velocidade de uma reacção química sem sofrer
qualquer alteração durante o processo. Não
afetam a constante de equilíbrio; diminuem a
energia de ativação.
Enzimas - Propriedades
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Enzimas
Catalisadores
Aumentam a velocidade da 
reação
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Enzimas - Propriedades Gerais 
As enzimas diferem dos catalisadores químicos em 
diferentes aspectos:
� Velocidades de reação mais elevadas;
� Condições de reação mais suaves;
� Especificidade reacional elevada;
� Regulação da reação.
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� Apresentam alto grau de especificidade;
� São produtos naturais biológicos;
� Estão quase sempre dentro da célula, e
compartimentalizadas;
� Podem ter sua atividade regulada;
� São altamente eficientes, acelerando a
velocidade das reações (108 a 1011 + rápida);
� São econômicas, reduzindo a energia de
ativação;
� Condições favoráveis de pH, temperatura,
polaridade do solvente e força iônica.
Enzimas - Propriedades Gerais 
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Atuam diminuindo a energia de ativação
Energia
C.R.
Energia de ativação sem enzima
S
P Energia de ativação 
com enzima
Enzimas - Propriedades Gerais 
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Caminho da reação
E
Energia 
de 
ativação
sem 
enzima
Energia 
de 
ativação
com 
enzima
Caminho da reação
E
Diminuição da energia de ativação
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� Aceleram reações químicas;
� Não são consumidas na reação;
� Atuam em concentrações muito pequenas;
� Não alteram o estado de equilíbrio.
Propriedades Catalisador
Enzimas 
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1. Aceleram reações químicas
Ex: Decomposição do H2O2
H2O2 H2O O2+
Catalase
Enzimas 
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H2O2 H2O O2+
Catalase
E + S E + P
Enzimas 
2. Não são consumidas na reação
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3. Atuam em pequenas concentrações
1 molécula de Catalase
decompõe
5 000 000 de moléculas de 
H2O2
pH = 6,8 em 1 min
Número de renovação = n° de moléculas de substrato convertidas 
em produto por uma única molécula de enzima em uma dada unidade 
de tempo.
Enzimas 
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4. Não alteram o estado de equilíbrio
•Abaixam a energia de ativação;
•Keq não é afetado pela enzima.
5. Não apresenta efeito termodinâmico global
•∆G não é afetada pela enzima.
Diferença entre
a energia livre 
de S e P
Caminho da Reação
Energia de ativação com 
enzima
Energia de ativação sem enzima
S
P
Enzimas 
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Atividade Enzimática
Atividade de uma enzima é a capacidade de
catalisar uma reação.
•Enzima muito ativa
•Enzima pouco ativa
•Enzima inativa
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Estrutura das Enzimas
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� Peso molecular elevado;
� Formadas somente por proteínas ou 
proteínas + parte não protéica.
Proteína Cofator
Holoenzima
apoenzima
Grupo prostético
Coenzima
Ativador
Enzimas - Estrutura 
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RNA
Estrutura 
Enzimática
Ribozimas
Se covalente
Apoenzima ou
Apoproteína
Grupo Prostético
Holoenzima
Cofator
Coenzima
Proteína
Pode ser:
• íon inorgânico
• molécula orgânica
Enzimas - Estrutura 
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Cofator. Molécula pequena, orgânica ou
inorgânica, requerida para que uma apoenzima
adquira atividade:
Substrato. Molécula sobre a qual a enzima atua;
Isoenzimas. Enzimas que catalisam a mesma
reação.
Enzimas - Estrutura 
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E + S E S E + P
+ +
Enzima se une ao 
substrato num local 
específico chamado 
Centro Ativo
Enzimas - Estrutura 
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Centro Catalítico
� Conjunto de componentes da molécula 
enzimática que participam da reação com o 
substrato
� Aminoácidos auxiliares e de contato
� Componentes não protéicos
Centro Catalítico = Centro Ativo
( proteínas simples)
Enzimas podem conter um ou mais centros ativos
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• Emil Fischer (1894): alto grau de especificidade das enzimas
originou → Chave-Fechadura ����, que considera que a enzima
possui sitio ativo complementar ao substrato.
Enzimas - Estrutura 
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• Koshland (1958): Encaixe Induzido, enzima e o o substrato
sofrem conformação para o encaixe. O substrato é distorcido para
conformação exata do estado de transição.
Enzimas - Estrutura 
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Histórico
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• Catálise biológica → início séc. XIX
– digestão da carne: estômago;
– digestão do amido: saliva.
• Década de 50
– Louis Pasteur - concluiu que a fermentação do 
açúcar em álcool pela levedura era catalisada 
por “fermentos” = enzimas
• Eduard Buchner (1897)
– extratos de levedo podiam fermentar o açúcar 
até álcool;
– enzimas funcionavam mesmo quando removidas 
da célula viva.
Enzimas - Histórico
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Enzimas - Histórico
• James Sumner (1926)
– Isolou e cristalizou a urease;
– Cristais eram de proteínas;
– Postulou que “todas as enzimas são proteínas”.
• John Northrop (década 30)
– Cristalizou a pepsina e a tripsina bovinas;
• Década de 50 – séc. XX
– 75 enzimas → isoladas e cristalizadas;
– Ficou evidenciado caráter protéico.
• Atualmente + 2000 enzimas são conhecidas.
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Nomenclatura e 
Classificação
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• Século XIX - poucas enzimas identificadas
• Adição do sufixo “ASE” ao nome do 
substrato: 
Ex: - gorduras (lipo - grego) – LIPASE
- amido (amylon - grego) – AMILASE
Nomes arbitrários:
- Tripsina e pepsina – proteases
Enzimas - Nomenclatura
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Enzimas - Nomenclatura
� Nome recomendado - As enzimas
tem seu nome adicionado do sufixo
“ase”, precedido pelo nome do
substrato sobre o qual atuam.
Ex. ATPase, Peptidase, glicosidase,
urease, DNApolimerase.
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• 1955 - Comissão de Enzimas (EC) da União 
Internacional de Bioquímica (IUB) → nomear 
e classificar.
• Cada enzima → código com 4 dígitos que 
caracteriza o tipo de reação catalisada:
•1°dígito - classe
•2°dígito - subclasse
•3°dígito - sub-subclasse
•4°dígito - indica o substrato
Enzimas – Nomenclatura
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Enzimas - Nomenclatura
Nome Sistemático: fornece
informações precisas sobre a função
metabólica da enzima.
Ex: ATP-Glicose-Fosfo-Transferase.
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CLASSE FUNÇÃO EXEMPLO
Óxido-redutases Reações de óxido-redução Isocitrato-desidrogenase
Transferases Transferência de grupos
químicos
fosfotrutoquinase
Hidrolases Reações de hidrólise glicosidades
Liases Adição a ligaçõesduplas Citrato-liase
Isomerases Reações de isomerização Fosfotriose-isomerase
Ligases Reações de agregação,
com energia do ATP
AcilCoA- sintetase
Segundo a União Internacional de Bioquímica (IUB),
6 classes:
Enzimas - Classificação
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Fatores que Influenciam a 
Atividade Enzimática
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• pH;
• temperatura;
• concentração das enzimas;
• concentração dos substratos;
• presença de inibidores.
Enzimas – Fatores que Influenciam a 
Atividade
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pH
• O efeito do pH sobre a enzima deve-se às 
variações no estado de ionização dos componentes 
do sistema à medida que o pH varia. 
• Enzimas → grupos ionizáveis, existem em ≠ 
estados de ionização.
Enzimas – Fatores que Influenciam a Atividade
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TEMPERATURA
• ↑ temperatura dois efeitos ocorrem:
(a) a taxa de reação aumenta, como se observa na maioria das 
reações químicas;
(b) a estabilidade da proteína decresce devido a desativação 
térmica.
• O efeito da temperatura depende:
- pH e a força iônica do meio;
- a presença ou ausência de ligantes.
A temperatura ótima para que a 
enzima atinja sua atividade máxima, 
é a temperatura máxima na qual a 
enzima possui uma atividade cte. por 
um período de tempo.
Enzimas – Fatores que Influenciam a Atividade
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CONCENTRAÇÃO DAS ENZIMAS
•Velocidade de transformação do S em P ≈ qtidade de E.
• Desvios da linearidade ocorrem:
• Presença de inibidores na solução de enzima;
• Presença de substâncias tóxicas;
• Presença de um ativador que dissocia a enzima;
• Limitações impostas pelo método de análise.
•Recomenda-se:
• Enzimas com alto grau de pureza;
• Substratos puros;
• Métodos de análise confiável.
Enzimas – Fatores que Influenciam a Atividade
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CONCENTRAÇÃO DOS SUBSTRATOS
• [S] varia durante o curso da reação à medida que S é convertido 
em P.
• Medir Vo = velocidade inicial da reação.
•[E] = cte.
•[S] pequenas → Vo↑ linearmente.
•[S] maiores → Vo↑ por incrementos cada 
vez menores.
•Vmax → [S]↑ → Vo↑ insignificantes.
•Vmax é atingida → E estiverem na forma 
ES e a [E] livre é insignificante, então, E 
saturada com o S e V não ↑ com ↑ de [S].
vo
[S]
Vmax
Enzimas – Fatores que Influenciam a Atividade
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PRESENÇA DE INIBIDORES
• Inibidor é qualquer substância que reduz a velocidade de uma 
reação enzimática.
INIBIDORES
REVERSÍVEIS IRREVERSÍVEIS
COMPETITIVOS NÃO COMPETITIVOS INCOMPETITIVOS
Enzimas – Fatores que Influenciam a Atividade
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Inibição competitiva
Inibidores de Enzimas
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Inibição não competitiva
Inibidores de Enzimas
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Uso de inibidores enzimáticos
AIDS: Utiliza-se inibidores de uma das enzimas
fundamentais do vírus do HIV que é uma protease.
Esta protease é uma enzima essencial para a
produção de novas partículas virais nas células
infectadas.
Inibidores COMPETITIVOS das proteases do vírus
HIV:
- saquinavir (Hoffman-LaRoche)
- ritonavir (Abbot)
- indinavir (Merck)
Inibidores de Enzimas
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Cinética Enzimática
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Cinética Enzimática é estudada para:
• Determinar as constantes de afinidade do S 
e dos inibidores;
• Conhecer as condições ótimas da catálise;
• Ajudar a elucidar os mecanismos de reação;
• Determinar a função de uma determinada 
enzima em uma rota metabólica.
Cinética Enzimática
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• Victor Henri (1903): E + S ⇔ ES
• Em 1913: 
Leonor Michaelis -Enzimologista
Maud Menten - Pediatra
K1
K-1
ES
Kp
Etapa rápida Etapa lenta
E + S E + P
Cinética Enzimática
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Enzimas 
X 
Catalisadores 
Químicos
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Característica Enzimas Catalisadores 
Químicos
Especificidade ao substrato alta baixa
Natureza da estrutura complexa simples
Sensibilidade à T e pH alta baixa
Condições de reação (T, P e pH) suaves drástica 
(geralmente)
Custo de obtenção (isolamento e purificação) alto moderado
Natureza do processo batelada contínuo
Consumo de energia baixo alto
Formação de subprodutos baixa alta
Separação catalisador/ produtos difícil/cara simples
Atividade Catalítica (temperatura ambiente) alta baixa
Presença de cofatores sim não
Estabilidade do preparado baixa alta
Energia de Ativação baixa alta
Velocidade de reação alta baixa
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Aplicações
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TIPOS DE APLIÇÕES INDUSTRIAIS
• Alimentos
• Rações animais
• Papel e celulose
• Couro
• Têxtil
Enzimas - Aplicações
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ALIMENTOS
• Indústria de azeite de oliva:
- Aplicação de poligalacturonase e pectinesterase na 
melhoria de aspectos organolépticos e estabilidade 
a longo prazo.
• Panificação:
- Melhoria de cor, sabor e estrutural através de 
preparado enzimático que contém alfa-amilase 
fúngicas. Atua sobre a farinha de trigo, acelerando o 
processo de fermentação devido a uma maior 
formação de açúcares para o fermento. 
Enzimas - Aplicações
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RAÇÕES ANIMAIS
• Utilização de enzimas nas rações para leitões durante o 
período de lactação:
- Emprego de Xilanase, Beta-glucanase e Alfa-amilase 
com o objetivo de digestão de amido e, em decorrência 
disso, ganho de peso e abate precoce.
Enzimas - Aplicações
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INDÚSTRIA DE PAPEL E CELULOSE
•Remoção de depósitos em máquinas de papel:
- Substituição de álcalis e ácidos fortes por enzimas 
com o objetivo de assegurar a integridade física 
dos funcionários e cumprir leis ambientais.
Enzimas - Aplicações
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INDÚSTRIA DO COURO
• Uma das primeiras partes do processo de transformação de 
uma pele em couro é a eliminação dos pêlos que ainda venham 
agarrados. 
• O processo usado até agora envolvia sulfureto de sódio, um 
químico com um cheiro tão intenso que é impossível passar por 
uma fábrica de curtumes sem dar por ela. 
• Em alternativa, foi sugerido à indústria que passe a usar 
enzimas – o mau cheiro desaparece e a carga poluente dos 
efluentes é eliminada.
Enzimas - Aplicações
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INDÚSTRIA TÊXTIL
Usa-se a amilase bacteriana (Bacillus subtilis e 
Bacillus lichenformis) estável ao calor para eliminar 
a goma dos produtos têxteis, substituindo os ácidos 
e álcalis na hidrólise do amido.
Enzimas - Aplicações
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OUTRAS APLICAÇÕES
• Indústria de Cosméticos
• Produtos de Limpeza
• Inativação Enzimática
Enzimas - Aplicações
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Conclusão
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� Ampla aplicabilidade da atividade enzimática;
� Vantagens frente aos catalisadores químicos;
� Importância de fatores externos;
� Necessidade de maiores estudos para 
viabilizar o uso de diversas enzimas. 
Enzimas
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Pâncreas Amilase, lipase, 
glicemia
Coração TGO, CK-Mb, DHL, 
Mioglobina, 
Troponina T, 
Troponina I
Avaliando funções orgânicas e metabólicas
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Marcadores de Injúria Celular
Aspartato aminotransferase AST
Transaminase glutâmico-oxalacética TGO
Alanina aminotransferase ALT
Transaminase glutamato-piruvato TGP
Fosfatase alcalina (marcador de colestase; 
pouco específico)
γγγγ-Glutamiltransferase γγγγGT (marcador de doença 
hepatobiliar: sensível mas pouco específico)
Creatina fosfoquinase CPK (marcador de dano 
no músculo cardíaco)Lactato desidrogenase (vários tecidos: 
identificação de isoenzimas) 
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Determinação de atividade enzimática 
para o diagnóstico clínico
HEPATITE AGUDA
Dano celular em órgãos
pode levar a um aumento
enzimas específicas no
soro 
Interferência no metabo-
lismo celular ↓↓↓↓ o potencial
energético e com isso 
afeta a integridade das
estruturas de membranas
Destruição e morte celular
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10 30 100 300 1.000 3.000 10.000
U por L
Normal
Cirrose
Hepatite crônica
Hepatite alcóolica
Hepatite aguda viral
Injúria tóxica 
ou isquêmica
Valores típicos de AST e ALT em doenças hepáticas