aula enzimas

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ENZIMAS
ENZIMAS
CATALISADORES DAS REAÇÕES BIOLÓGICAS
VIDA - INÚMERAS REAÇÕES REGULADAS E CONTROLADAS - MANUTENÇÃO DA HOMESTASE
O METABOLISMO EFICIENTE É CONTROLADO POR VIAS METABÓLICAS ORDENADAS, SUCESSIVAS E RAMIFICADAS. AS ENZIMAS ACELARAM AS REAÇÕES QUÍMICAS NAS CONDIÇÕES FISIOLÓGICAS. 
HISTÓRICO:
 PASTEUR (1850) - fermentos
 BUCHNER (1897) - extratos de células
 SUMNER (1926) - isolou e cristalizou a urease. Proteínas?
 NORTRHOP (anos depois) - tripsina e pepsina 
CONSTITUIÇÃO: 
 PROTÉICA - cofatores
 SÍTIO ATIVO - CAVIDADE OU FENDA ONDE O SUBSTRATO SE LIGA
FORMAÇÃO DO COMPLEXO: ENZIMA: SUBSTRATO - MUDANÇA DE ESTRUTURA
ENZIMAS: SAÚDE E DOENÇA
 PROCESSOS PATOLÓGICOS
 LESÕES DE TECIDOS - DIAGNÓSTICO
 MEDICAMENTOS - INIBIDORES DE ENZIMAS ESPECÍFICA 
ISOENZIMAS 
ENZIMAS COM ESTRUTURA MOLECULAR SEMELHANTE MAS COM PEQUENAS DIFERENÇAS, ENCONTRADOS EM DIFERENTES TECIDOS E CÉLULAS, MAS QUE TEM A MESMA ATIVIDADE. 
CLASSIFICAÇÃO DAS ENZIMAS
Oxiredutases:transferência de elétrons (hidretos ou átomos H)
Transferases: transferência de grupos
Hidrolases: reações de hidrólise 
Liases: adição de grupos nas duplas ligações ou formação duplas
Isomerases: reações de isomerização 
Ligases: formação de ligações C-C, C-S, C-O e C-N 
CATÁLISE ENZIMÁTICA - fundamental para a vida
ENZIMA - CRIA O AMBIENTE ESPECÍFICO DENTRO DO QUAL UMA REAÇÃO É ENERGETICAMENTE MAIS FAVORÁVEL. 
ENZIMAS – CATALISADORES PODEROSOS E MUITO ESPECÍFICOS
Fator de até 1 milhão
 Anidrase carbônica – pode hidratar 106 moléculas de CO2 por segundo – reação é 107 vezes mais rápida do que a não catalisada. 
ENZIMAS – ESPECÍFICAS  SUBSTRATOS E REAÇÃO CATALISADA
REAÇÕES COLATERAIS QUE LEVAM AO DESPERDÍCIO DO SUBSTRATO E FORMAÇÃO DE SUBPRODUTOS - RARAS
PROTEASES - proteólise : hidrólise da ligação peptídica
DIFEREM NO GRAU DE ESPECIFICIDADE
- 
PAPAINA – mamão, cliva qualquer ligação peptídica, sem discriminar as cadeias laterais (amaciante de carnes) 
TRIPSINA – enzima digestiva, bastante específica e hidrolisa somente ligações do lado carboxílico de lisina e arginina. 
CARACTERÍSTICAS DA AÇÃO ENZIMÁTICA
Enzimas:
 não iniciam as reações químicas
 não alteram o equilíbrio da reação
 não alteram as leis da termodinâmica
ENZIMAS ACELERAM AS REAÇÕES FACILITANDO A FORMAÇÃO DO ESTADO DE TRANSIÇÃO
- DIMINUEM A ENERGIA DE ATIVAÇÃO DAS REAÇÕES
DIMINUIÇÃODA ENERGIA DE ATIVAÇÃO PARA A DECOMPOSIÇÃO DO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO
CONDIÇÕES DA REAÇÃO
ENERGIA LIVRE DE ATIVAÇÃO
kJmol-1
VELOCIDADERELATIVA
SEM CATALISADOR
75,2
1
SUPERFÍCIE DE PLATINA
48,9
2,8 x104
CATALASE
23,0
6,5 x 108
FORMAÇÃO DO COMPLEXO ENZIMA SUBSTRATO – SITIO ATIVO DAS ENZIMAS
Poder catalítico das enzimas: substratos ligados em orientações favoráveis para promover a formação do estado de transição
SUBSTRATOS SÃO LIGADOS EM UMA REGIÃO ESPECÍFICA DA ENZIMA CHAMADO SITIO ATIVO OU CENTRO ATIVO- maioria das enzimas é altamente seletiva na ligação do substrato ao centro ativo. 
SITIO ATIVO: fenda tridimensional formada por grupamentos que estão em diferentes partes da sequencia de aminoácidos. 
MODELOS DA INTERAÇÃO ENZIMA – SUBSTRATO
Chave-fechadura de Emil Fisher (1890)
Ajuste induzido. 
AJUSTE INDUZIDO – proposto por Koshland – enzima flexível, onde o sítio ativo não precisa pré existir sob uma forma geométrica rígida, devendo contudo existir um arranjo espacial preciso e específico dos grupos R dos aminoácido. 
CINÉTICA DAS REAÇÕES ENZIMÁTICA 
CINÉTICA DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS
- Modelo de Michaelis Menten
 Vf = Vd chega-se à Equação de Michaelis-Menten:
Constante de Michaelis-Menten
reações estão em equilíbrio- [ES] = cte e o sistema tem a sua velocidade máxima, Vmax. Quando [ES] é constante, as velocidades de formação (Vf) e de desdobramento (Vd) do complexo ES são iguais: Vf formação ES = Vd desdobramento ES. Aplicando a Lei de Ação das Massas para definir Vf e Vd, temos:
Vo – VELOCIDADE INICIAL
[S] – CONCENTRAÇÃO DE SUBSTRATO
Vmax – VELOCIDADE MÁXIMA
Km – CONSTANTE DE MICHAELIS - MENTEN
DUPLO-RECÍPROCO - LINEWEAVER-BURK
Os valores de Km das enzimas variam amplamente.
 Lisozima Km = 6 mM Anidrase carbônica Km = 8.000 mM
O valor de Km de uma enzima varia com o substrato e com as condições ambientais. 
Km tem dois significados: 
É a concentração do substrato na qual metade dos centros ativos está preenchida, dessa forma o valor da constante fornece uma medida da concentração de substrato necessária para que ocorra uma catálise significativa. 
 Está relacionada com as constantes de velocidade das etapas intermediárias: k1, k-1 e k2. 
Número de renovação (“turnover number”) - nº de moléculas de S transformadas em produto por molécula de enzima, na unidade de tempo, quando a enzima está totalmente saturada com o substrato. 
NÚMERO DE RENOVAÇÃO - EFICIÊNCIA CATALÍTICA.
FATORES QUE INTERFEREM COM A ATIVIDADE ENZIMÁTICA
[SUBSTRATO]
FATORES QUE INTERFEREM COM A ATIVIDADE ENZIMÁTICA
pH
O pH ótimo de uma enzima reflete variações no estado de ionização de resíduos de aminoácidos do sítio ativo. A enzima está pelo menos parcialmente desnaturada em pHs afastados do pH ótimo. Quando o substrato é uma molécula ionizável, o pH ótimo da enzima também reflete o seu estado de ionização .
% atividade enzimática máxima
6,8
1,5
9,9
TEMPERATURA 
Ea  Lei de Arrehenius
Ea pode ser determinada medindo-se a constante de velocidade da reação em ≠ temperaturas.
ENZIMAS ALOSTÉRICAS 
Atividade - modulada
Sofrem mudança conformacional - ligação de pequenas moléculas - inibidor ou ativador
Sítio alostérico Retroinibição 
Modificação covalente - fosforilação, acetilação, metilação...
CINÉTICA DAS ENZIMAS ALOSTÉRICAS 
 Diferente das enzimas que obedecem o modelo de Michaelis- Menten
 Cooperatividade 
Ligação do modulador - grande alteração na velocidade
FOSFORILAÇÃO - modificações na estrutura e atividade catalítica
 Fosforilação - proteína quinase 
 Desfosforilação - fosfatase