Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Enzimas São proteínas que funcionam na aceleração de reações químicas em sistemas biológicos “Biocatalisadores” Tem alto PM (estruturas 3aria e 4aria) Representação tridimensional de uma enzima Profa. Lisianne Benitez Importância das Enzimas #Possuem eficiência catalítica maior que os catalisadores químicos; #Muitas reações celulares não ocorreriam em velocidades suficientemente altas, no pH e na temperatura do corpo sem a ação catalítica das enzimas; #Em reações reversíveis a enzima faz a aceleração nos dois sentidos, sem retardar a transformação e sem alterar o equilíbrio químico da reação; #Praticamente todas as reações que caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas; #Como catalisadores celulares extremamente poderosos, as enzimas aceleram a velocidade de uma reação, mas não são alteradas no processo; #Funcionam em soluções aquosas; #Atuam em codições suaves de pH e T ºC #Atuam em quantidades mínimas ([E] < [S]) Profa. Lisianne Benitez Nomenclatura das enzimas Existem 3 métodos para dar nome às enzimas: Nome Recomendado: Mais curto e utilizado no dia a dia de quem trabalha com enzimas. Utiliza o sufixo "ase" para caracterizar a enzima. Ex: Urease, Hexoquinase, Peptidase, etc. Nome Sistemático: Mais complexo, nos dá informações precisas sobre a função metabólica da enzima. Ex: ATP-Glicose-Fosfo- Transferase Nome Usual: Consagrado pelo uso. Ex: Tripsina, Pepsina, Ptialina Profa. Lisianne Benitez Profa. Lisianne Benitez Classificação das Enzimas #As enzimas podem ser classificadas de acordo com vários critérios. #O mais importante foi estabelecido pela União Internacional de Bioquímica e Biologia Molecular (IUBMB), e estabelece 6 classes principais: Profa. Lisianne Benitez Classe Função Exemplos 1.Óxido-redutases Reações de oxirredução Desidrogenases; Catalase; Oxidases 2.Transferases Transferência de grupos funcionais Quinases; Transaminases 3.Hidrolases Reações de hidrólise Glicosidases; Fosfatases; Peptidases 4.Liases Adição a ligações duplas Liases; Descarboxilases 5.Isomerases Reações de isomerização Isomerases; Mutases 6.Ligases Reações de agregação com energia de ATP Sintetases; Carboxilases Profa. Lisianne Benitez Propriedades das Enzimas #São catalisadores biológicos extremamente eficientes (aceleram em média 109 a 1012 vezes a velocidade da reação), transformando de 100 a 1000 moléculas de substrato em produto por minuto de reação; #Atuam em concentrações muito baixas; #Atuam em condições suaves de temperatura e pH; #Possuem todas as características das proteínas; #Podem ter sua atividade regulada; #Estão quase sempre dentro da célula e compartimentalizadas. Profa. Lisianne Benitez Componentes da Reação Enzimática E + S E S E + P E - Enzima S - Substrato(s) ES - Complexo Enzima -Substrato P – Produto(s) Profa. Lisianne Benitez Reação Enzimática E + S E S P + E Substrato se liga ao SÍTIO ATIVO da enzima Profa. Lisianne Benitez Fonte: Chaves & Mello-Farias, 2008 Profa. Lisianne Benitez Cofatores Enzimáticos #Cofatores são pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser necessárias para a função de uma enzima # Estes cofatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima mas, na ausência deles, a enzima é inativa; #A fração protéica de uma enzima, na ausência do seu cofator, é chamada de APOENZIMA; #Enzima + Cofator, chamamos de HOLOENZIMA Profa. Lisianne Benitez Cofatores inorgânicos Profa. Lisianne Benitez Fonte: Chaves & Mello-Farias, 2008 Cofatores orgânicos - Coenzimas Profa. Lisianne Benitez Fonte: Chaves & Mello-Farias, 2008 Coenzimas São moléculas orgânicas pequenas, frequentemente derivadas de vitaminas, que atuam em conjunto com as enzimas. Classificam-se em: #transportadoras de hidrogênio #transportadoras de grupos químicos Profa. Lisianne Benitez Coenzimas transportadoras de hidrogênio Coenzima Abreviatura Reação catalisada Origem Nicotinamida adenina dinucleotídio NAD + Oxi-redução Niacina ou Vitamina B3 Nicotinamida adenina dinucleotídio fosfato NADP + Oxi-redução Niacina ou Vitamina B3 Flavina adenina dinucleotídio FAD Oxi-redução Riboflavina ou Vitamina B2 Profa. Lisianne Benitez NAD+ Nicotinamida adenina dinucleotídio (B3) #NAD+ pode se reduzir a NADH+ ao receber elétrons; #A fosforilação do “O” do grupamento 2’ OH forma NADP+ Profa. Lisianne Benitez FAD – Flavina Adenina Dinucleotídio (B2) Profa. Lisianne Benitez Coenzimas transportadoras de grupos químicos Coenzima Abrev. Reação catalisada Origem Coenzima A CoA-SH Transferência de grupo acil Pantotenato ou Vitamina B5 Biotina Transferência de CO2 Biotina ou Vitamina H Piridoxal fosfato PyF Transferência de grupo amino Piridoxina ou Vitamina B6 Metilcobalamina Transferência de unidades de carbono Cobalamina ou Vitamina B12 Tetrahidrofolato THF Transferência de unidades de carbono Ácido fólico Tiamina pirofosfato TPP Transferência de grupo aldeído Tiamina ou Vitamina B1 Profa. Lisianne Benitez Especificidade Enzimática Profa. Lisianne Benitez #As enzimas são muito específicas para os seus substratos; #Esta especificidade pode ser relativa a apenas um substrato ou a vários substratos ao mesmo tempo; #A especificidade se deve à existência, na superfície da enzima de um local denominado Sítio Ativo, Sítio catalítico ou Centro Ativo Sítio Ativo Profa. Lisianne Benitez #O sítio ativo de uma enzima é dado por um arranjo tridimensional dos aminoácidos de uma determinada região da molécula; #Geralmente é complementar à molécula do substrato e ideal para sua ligação tanto espacial quanto elétrica; #O sítio ativo é capaz de reconhecer isômeros ópticos D e L de um mesmo composto Teorias que explicam a especificidade enzimática a)Modelo Chave/Fechadura: prevê um encaixe perfeito do substrato no sítio de ligação, que seria rígido como uma fechadura. b)Modelo de Ajuste (Encaixe) Induzido: Prevê um sítio de ligação não totalmente pré-formado, nas sim moldável à molécula do substrato; a enzima se ajustaria à molécula do substrato. Profa. Lisianne Benitez Ligação da enzima ao substrato a)Modelo Chave-Fechadura (Fischer) Profa. Lisianne Benitez Modelo encaixe induzido Modelo encaixe induzido combinado com a tensão do substrato b)Modelo de ajuste induzido (Koshland) Profa. Lisianne Benitez Fatores que afetam a velocidade da reação enzimática • Temperatura • pH • Concentração de substrato • Concentração de Enzima Profa. Lisianne Benitez CINÉTICA ENZIMÁTICA Efeito da Temperatura: Profa. Lisianne Benitez Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação, até se atingir a TEMPERATURA ÓTIMA. Após, a atividade volta a diminuir por desnaturação da molécula. T ºC idealmáxima velocidade / mínimo de desnaturação •Mantidas fixas as condições de: - pH ótimo;- [enzima]; -[substrato] Profa. Lisianne Benitez Efeito do pH: pH: Háum pH ÓTIMO, onde a distribuição de cargas elétricas da molécula da enzima e, em especial do sítio catalítico, é ideal para a catálise •Mantidas fixas as condições de - temperatura ótima - [substrato] - [enzima] a) fosfatase ácida resíduo de aa envolvido na catálise aspartato - pH ótimo 4,5 b) fosfatase alcalina resíduo de aa envolvido na catálise lisina - pH ótimo 9,5 O pH ótimo varia para diferentes enzimas Exemplos: Profa. Lisianne Benitez Fosfatase alcalina (pH ótimo 8-9) #Presente em vários tecidos Fígado -aumenta na concentração na doença hepática obstrutiva Osso - *papel provável na deposição de fosfato de cálcio *aumenta na concentração em distúrbios ósseos *invasão do osso por câncer de um tumor primário -metástase *aumento fisiológico durante a adolescência - crescimento ósseo Fosfatase ácida (pH ótimo 5-6) #Enzima lisossômica #Carcinoma metastásico de próstata libera grandes quantidades desta enzima no sangue Profa. Lisianne Benitez •Mantidas fixas as condições de - temperatura ótima - pH ótimo - [enzima] V e lo c id a d e d a r e a ç ã o [S] Cinética de 1a ordem Cinética de ordem zero Profa. Lisianne Benitez Efeito da [substrato]: Km (cte. de Michaelis e Menten) #A velocidade de uma reação catalisada por enzimas aumenta conforme a [S] até atingir uma velocidade máxima (Vmax) Quando a formação de P for proporcional à [S] a velocidade da reação é de 1a ORDEM Quando a velocidade da reação independe da [S] a reação é de ORDEM ZERO Km Vmáx 2 Vmáx E E E E S + E E E E S E E E E P P + Baixa concentração de substrato Formação do produto é PROPORCIONAL à concentração de substrato Profa. Lisianne Benitez 3/4 de saturação do sítio ativo da enzima S S S + E E E E E E E E S S S E E E E + P P P P P P Formação do produto é PROPORCIONAL à concentração de substrato Profa. Lisianne Benitez 100 % de saturação do sítio ativo da enzima S S S S + E E E E E E E E S S S S E E E E + P P P P P P P P Formação do produto é PROPORCIONAL à concentração de substrato Profa. Lisianne Benitez [Substrato] em excesso S S S S S S S S + E E E E E E E E S S S S E E E E + P P P P P P P P S S S S S S S S Velocidade da reação independe da [S] Profa. Lisianne Benitez •Mantidas fixas as condições de - temperatura ótima - pH ótimo - [substrato] em excesso Profa. Lisianne Benitez Efeito da [enzima]: #Quanto maior a [enzima] mais rapidamente se liga ao substrato e mais rapidamente o transforma em produto Turnover numberé o número máximo de moléculas de S que uma E pode transformar em P por unidade de tempo Inibição Enzimática #Os inibidores enzimáticos são compostos que podem diminuir a atividade de uma enzima. #A inibição enzimática pode ser reversível ou irreversível Profa. Lisianne Benitez 1. Inibição Enzimática Reversível Competitiva #O inibidor se liga reversivelmente ao mesmo sítio de ligação do substrato; #O efeito é revertido aumentando-se a concentração de substrato; #Este tipo de inibição depende das concentrações de substrato e de inibidor Existem 2 tipos de Inibição Enzimática Reversível Profa. Lisianne Benitez Fonte: Chaves & Mello-Farias, 2008 2. Inibição Enzimática Reversível Não-Competitiva # O inibidor liga-se reversivelmente à enzima em um sítio próprio de ligação, podendo estar ligado à ela ao mesmo tempo que o substrato; #I e S não se excluem mutuamente pq. Se ligam em pontos diferentes da E; #Este tipo de inibição depende apenas da concentração do inibidor Profa. Lisianne Benitez Fonte: Chaves & Mello-Farias, 2008 3. Inibição Enzimática Irreversível #Na inibição enzimática irreversível, há modificação covalente e definitiva no sítio de ligação ou no sítio catalítico da enzima; #Algumas substâncias se ligam ao sítio ativo da enzima bloqueando a ligação do substrato e portanto inativando a enzima; #Inibidores irreversíveis podem ser extremamente seletivos pois são semelhantes ao substrato Profa. Lisianne Benitez Fonte: Chaves & Mello-Farias, 2008 Fonte: Chaves & Mello-Farias, 2008 Inibição por penicilina Inibidores Inespecíficos Mudanças pH Temperatura ácidos fortes álcool alcalóides Afetam a enzima da mesma maneira Profa. Lisianne Benitez Regulação Enzimática #Algumas enzimas podem ter suas atividades reguladas, atuando assim como moduladoras do metabolismo celular. #Esta modulação é essencial na coordenação dos inúmeros processos metabólicos pela célula. #Modelos de regulação ou controle da atividade enzimática mais comuns: controle alostérico e controle covalente Profa. Lisianne Benitez Enzimas na Clínica As enzimas podem ser utilizadas nas Análises Clínicas de 2 formas principais: 1. Como reagentes altamente específicos e sensíveis em reações colorimétricas quantitativas 2. Como indicadoras de lesão celular e tecidual: O extravasamento de enzimas do meio intra para o extracelular leva a um aumento da atividade destas no sangue. Esta atividade pode ser medida e fornece importante informação diagnóstica e de evolução de um quadro clínico. Profa. Lisianne Benitez 3. A distribuição órgão-específica de algumas destas enzimas permite a localização da lesão com bastante precisão. 4. Exemplos de doenças que podem ser diagnosticadas e acompanhadas enzimaticamente são: O Infarto Agudo do Miocárdio As Hepatites A Pancreatite As Colestases Doenças Ósseas, etc. Enzimas na Clínica Profa. Lisianne Benitez Distribuição de algumas enzimas de importância diagnóstica Profa. Lisianne Benitez Enzima Principais Fontes Principais aplicações clínicas Amilases Glândulas salivares, pâncreas, ovários Enfermidade pancreática Aminotransferases (transaminases) TGO (AST);TGP (ALT) Fígado, músculo esquelético, coração, rim, e r i t r ó c i t o s Doenças do parênquima hepático, infarto do miocárdio, doença muscular Antígeno prostático específico Próstata Carcinoma de próstata Creatina quinase Músculo esquelético, cérebro, coração, músculo liso Infarto do miocárdio, enfermidades musculares Fosfatase ácida (FAC) P r ó s t a t a , e r i t r ó c i t o s Carcinoma da próstata Fosfatase alcalina (FA) Fígado, osso, mucosa intestinal, placenta, rim Doenças ósseas, enfermidades hepáticas Gama- glutamiltransferase (Gama-GT) Fígado, rim Enfermidade hepatobiliar, alcoolismo Lactato-desidrogenase Coração, fígado, músculo esquelético, eritrócitos, plaquetas, nódulos linfáticos Infarto do miocárdio, hemólise, doenças do parênquima hepático Lipase Pâncreas Enfermidade pancreática Fonte: Motta, V.T. Zimogênios São precursores inativos de enzimas Enzimas digestivas e que participam da coagulação Zimogênio pepsinogênio tripsinigênio protrombina Forma ativa da enzima pepsina tripsina trombina Profa. Lisianne Benitez Profa. Lisianne Benitez
Compartilhar