Enzimas Regulação

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01/12/2016
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Regulação da 
atividade 
Enzimática 
Profª Drª Cláudia Andrade
Bioquímica
01/12/2016
Características das enzimas: 
As enzimas são proteínas* especializadas que funcionam
acelerando a velocidade das reações químicas, sem serem 
alteradas nesse processo.
Praticamente todas as reações metabólicas são mediadas
por enzimas.
Organizadas em vias metabólicas precisamente reguladas.
Proteínas especializadas 
que catalisam/aceleram 
reações biológicas.
Ribozimas: RNAs que tem
função enzimática, atuam
como catalisadores.
Enzimas ou Biocatalisadores
 Isoenzimas: enzimas que 
catalisam a mesma reação 
química, mas diferem na 
sequência de aminoácidos, pois 
são codificadas por genes 
diferentes e encontradas em 
tecidos diferentes.
Ex.: Hexocinase (hemácias) e 
glicocinase (fígado): ambas fosforilam
a glicose formando glicose 6-fosfato).
Conceituando:
Glicocinase/
Hexocinase
 Zimogênios: pró-enzimas
que necessitam de uma
modificação química para
tornarem-se ativados.
Ex.: Tripsinogênio – tripsina
Conceituando:
 Enzimas
Conceituando:
Cofatores: Íons 
inorgânicos – Fe2+,Mg2+,
Mn2+, Zn2+
Coenzimas: moléculas 
orgânicas derivadas de 
vitaminas
 Cofatores e Coenzimas: parte da estrutura da enzima
que não é aminoácido e é necessário para a sua ativação.
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Exemplos de Cofatores:
Algumas enzimas que contêm ou necessitam de íons 
inorgânicos como cofatores
ENZIMA COFATOR
PEROXIDASE Fe+2 ou Fe+3
CITOCROMO OXIDASE Cu+2
ÁLCOOL DESIDROGENASE Zn+2
HEXOQUINASE Mg+2
UREASE Ni+2
Exemplos de Coenzimas:
 Maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis
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
Nomenclatura oficial das enzimas
Dada pela Enzyme Comission da International Union for 
Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB) : 
Cada enzima tem um nº de código EC:
1° Dígito: Classe
2° Dígito: Subclasse
3° Dígito: Sub-subclasse
4° Dígito: indica o substrato
E.C. 2.7.1.1
2. classe: transferase
7. subclasse: fosfotransferase
1. Fosfotransferase com grupo 
hidroxil de aceptor
1. Glicose como substrato
http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/
ATP + D-glicose ADP + D-glicose-6-fosfato
ATP-glicose fosfotransferase 
(hexoquinase)
COMO AS ENZIMAS 
AUMENTAM A VELOCIDADE 
DE UMA REAÇÃO?
Energia de ativação
Progresso da reação
E
n
e
rg
ia
Estado de transição
Reação não 
catalisada
Reação 
catalisada
Energia 
de 
ativação
Substrato (S)
Produto (P)
Energia de ativação ou barreira 
energética:
Quantidade de energia que é 
preciso fornecer aos reagentes 
para a reação ocorrer.
Um Catalisador 
diminui a barreira 
energética,
reduzindo a energia 
de ativação da 
reação.
Reação enzimática
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Reação enzimática
E + S ES EP E + P
 Condições do meio que afetam estabilidade proteica: 
pH e temperatura.
 Concentração da enzima e substrato: Km
 Inibidores enzimáticos
 Moduladores alostéricos
 Modificação covalente
A velocidade das reações enzimáticas estão 
relacionadas com:
O que é pH ótimo e 
temperatura ótima para uma 
enzima?
Temperatura
100-
50-
0-
%
 a
ti
v
id
a
d
e
 e
n
z
im
á
ti
c
a
 m
á
x
im
a
Desnaturação térmica 
da proteína
pH
Formularam as bases da cinética enzimática, 
para explicar como a concentração do 
substrato e enzima afeta a velocidade da 
reação enzimática
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Enzimas 
Cinética enzimática
E + S
K1
K2
ES
K3
K4
E +P
Km = K2+ K3
K1
Estabilidade do complexo ES pode ser expressa 
pela relação entre as velocidades de dissociação 
e de formação do complexo
Específico para 
cada enzima
Enzimas - Cinética enzimática
Km
Constante de Michaelis
Medida da afinidade do complexo 
enzima-substrato (ES)
Específico para cada enzima
Cinética enzimática
Km= [S]
Numericamente, Km pode ser expresso como a 
[substrato] necessária para que a velocidade da 
reação seja metade da velocidade máxima
V máx
[S]
V
Vmax
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Conclusões sobre Km
Km
Afinidade da enzima pelo substrato
Pequena [substrato] é necessária 
para a reação atingir metade da 
Vmáxima
Km
Grande [substrato] é necessária 
para a reação atingir metade da 
Vmáxima
Afinidade da enzima pelo substrato
Cada enzima tem um KM característico para um dado substrato
Enzimas que 
catalisam
reações nas 
quais 
participam
dois substratos 
terão 
diferentes
Kms para cada 
um dos 
substratos
Valores de Km para algumas enzimas:
Hexoquinase e glicoquinase (isoenzimas) 
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Hexoquinase e glicoquinase (isoenzimas) 
Km diferente para glicose 
Hexoquinase KM: 0.05mM
Eritrócitos
Glicoquinase KM: 5 a 6 mM
Fígado 
ATP Glicogênio
Troca de um AA altera o Km de 30uM para 700uM: atividade
muito baixa – muito menos álcool é necessário para produzir
efeitos como rubor fácil e alteração dos batimentos cardíacos.
Efeito fisiológico de mudanças nos valores de Km:
Sensibilidade de alguns japoneses e asiáticos a bebidas 
alcoólicas
INIBIDORES ENZIMÁTICOS
Qualquer substância que possa diminuir a velocidade das 
reações catalisadas por enzimas é chamada de inibidor.
Diversos compostos farmacêuticos são projetados como 
inibidores de enzimas e muito compostos de ocorrência 
natural atuam como inibidores.
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA REVERSÍVEL COMPETITIVA
Inibição competitiva
Representação 
esquemática 
da síntese do 
colesterol
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
REVERSÍVEL 
COMPETITIVA
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Fármacos que atuam como inibidores enzimáticos
Durante o estímulo sexual, ocorre liberação de óxido nítrico no corpo 
cavernoso do pênis, o qual, ativa a enzima guanilato ciclase. 
Isto resulta no aumento da concentração de monofosfato de guanosina 
cíclico (GMPc), que é o gatilho para o relaxamento do músculo liso. Essa 
cascata bioquímica facilita o aumento do fluxo sanguíneo e produz a ereção 
(tumescência) peniana.
Substrato da 
fosfodiesterase Inibidor da 
fosfodiesterase
INIBIDORES DA FOSFODIESTERASE-5 
O sildenafil (princípio ativo do viagra) potencializa esse processo 
porque inibe a fosfodiesterase-5, enzima responsável pela 
degradação do GMPc no corpo cavernoso, daí serem chamados 
de inibidores da fosfodiesterase-5, aumentando assim o efeito do 
óxido nítrico.
A inibição não-competitiva também é reversível , mas não
pelo substrato.
O inibidor liga-se ao complexo ES, em local diferente do sítio
ativo e altera a conformação da molécula da enzima
produzindo uma inativação reversível do sítio catalítico.
(Obs: o inibidor não liga na enzima livre)
Inibição acompetitiva ou não-competitiva
O inibidor liga-se a um sítio distinto do sítio ativo
Pode ligar-se a enzima livre ou ao complexo ES
Inibição mista
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Os inibidores se ligam em um grupo funcional na molécula da 
enzima através de uma ligação covalente bastante forte e 
estável, inativando a enzima permanentemente.
Inibição irreversível Pesticidas Organofosforados formam 
ésteres de fosfato estáveis com uma 
serina do sítio ativo
Paralisia dos 
músculos 
respiratórios e 
edema pulmonar
Gravidade Quadro clínico
Atividade da 
colinesterase 
plasmática
Exposição rápida Sem sinais ou sintomas 50-90%
Intoxicação Leve
Náuseas, fadiga, mal-estar, miose, sialorréia discreta, 
deambulação normal, fraquezamuscular mínima, 
cólicas abdominais sem diarréia.
20-50%
Intoxicação 
Moderada
Salivação, lacrimejamento, miose, broncorréia, 
broncoespasmo, bradicardia, vômitos, sudorese, 
cólicas abdominais, incontinência urinária e fecal, 
tremores, fraqueza, não deambula, fasciculações, 
confusão, letargia, ansiedade.
10-20%
Intoxicação Grave
Agravamento do quadro moderado, insuficiência 
respiratória, pupilas puntiformes, arritmias, paralisias, 
coma, convulsões. 
10% ou menos
Inseticidas organofosforados
Administração imediata de uma droga que desloque o pesticida ligado à serina e 
regenere a enzima ativa, por exemplo, pralidoxima 
Controle da atividade enzimática
As enzimas atuam em conjunto, em uma séria de reações, 
para transformar um substrato em produto.
Nessas cascatas 
enzimáticas 
existe enzimas 
regulatórias, também 
chamadas de 
enzimas marcapasso
da via metabólica.
Mecanismos de Regulação Enzimática
-Regulação alostérica
-Modificação covalente
-Repressão ou indução da síntese 
de enzimas
- Degradação enzimática
Entender estes conceitos é FUNDAMENTAL para entender como nosso 
metabolismo é regulado
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Mecanismos de Regulação Enzimática
 Regulação alostérica:
O termo "regulação alostérica" vem do fato de que a 
molécula reguladora não se liga ao sítio catalítico, mas em 
um outro local na enzima (allo = "outro" estérico = "local").
Mecanismos de Regulação Enzimática
Os moduladores alostériocos podem ser
positivos ou negativos:
Isto é:
Podem intensificar a atividade da enzima 
tornando-a mais ativa 
Ou
Podem reprimir a enzima, tornando-a menos 
ativa
Os moduladores, 
ou efetores 
alostéricos 
podem ser
positivos ou 
negativos
Alteram a 
conformação da 
enzima e assim a 
afinidade pelo 
substrato
Mecanismos de Regulação Enzimática
 Exemplo de Regulação Alostérica: o produto final da via 
regula a atividade da enzima marcapasso.
Fosforilação de enzimas 
Mediada por ação hormonal
Regula inúmeros processos metabólicos
Envolve proteínas quinases e fosfatases
(Que também são ENZIMAS)
Mecanismos de Regulação Enzimática
 Modificação covalente:
As células têm a capacidade de 
regular a atividade de enzimas-
chaves por modificação covalente 
da proteína 
Regulação por modificação covalente
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As células musculares 
respondem à epinefrina
(adrenalina) degradando o 
glicogênio e liberando 
glicose, fornecendo assim 
energia quando a 
atividade muscular 
aumenta. 
A quebra do glicogênio é 
catalisada pela enzima 
Glicogênio Fosforilase, 
que é ativada por 
fosforilação em resposta 
à ligação de epinefrina a 
um receptor na superfície 
da célula muscular.
Glicogênese inibida
Glicogenólise induzida
(Síntese do glicogênio)
(Degradação do glicogênio)
3) Indução ou repressão da síntese de enzimas:
Alteração na concentração de enzima por 
por modificação na velocidade de síntese 
em nível de transcrição ou tradução.
Exemplo:
A glicose reprime a síntese da piruvato
carboxiquinase, enzima limitante na via 
que converte piruvato à glicose.
Já níveis baixos de glicose na corrente 
sanguínea levam a aumento na síntese 
da enzima e consequente aumento na 
síntese de glicose.
Aumento da concentração da enzima por Ativação da 
expressão gênica
DNA
DNA
Região intergênica Gene enzima
RNAm
Enzima
ativa
Fator de transcrição
Transcrição
Tradução
Redução na concentração de enzimas por 
Repressão Gênica
DNA
DNA
Região intergênica Gene enzima
RNAm
Enzima
ativa
Repressor gênico
Transcrição
Tradução
X
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4) Regulção da degradação proteica:
Proteólise lisossomal
4) Regulação da degradação proteica:
 Complexo de proteínas capaz de degradar outras
proteínas.
 Reconhece especialmente proteínas sinalizadas pela
ubiquitina.
 Proteína constituída por 76 aminoácidos.
 A sua função é a de sinalizar as proteínas destinadas à
degradação pelo proteossoma (ubiquitinação).
Sistemas especializados: Ubiquitina-Proteassoma
Fornecimento de 
aminoácidos
Síntese de novas 
proteinas
Remoção do 
excesso de 
enzimas
F. Transcrição não 
funcionais
Remoção de 
factores de 
transcrição