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Disciplina de Bioquímica Estrutural 
 
Curso de Biologia 
 
 
Aula 12: Enzimas – Introdução 
e Cinética 
 
 Prof. Marcos Túlio de Oliveira 
mtoliveira@fcav.unesp.br 
 
 
Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias de Jaboticabal 
Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” 
Enzimas 
GRANDE maioria formada por proteínas 
(algumas enzimas são formadas por RNA) 
 
Composto A (substrato) 
Composto B (produto) 
Centro ativo ou sítio 
catalítico de uma 
enzima é a porção da 
molécula onde ocorre a 
atividade catalítica. 
Observe que não há 
consumo ou modificação 
permanente da enzima 
Reação 
catalisada 
pela enzima 
Enzimas 
 
Função: Catalizadores de reações químicas (aceleração das 
reações químicas, especificidade pelo substrato, funcionam em 
diversas condições de temperatura e pH) 
 
Enzimas 
+ + 
Enzima 
holozima 
Apoenzima 
parte proteica 
 Parte Não 
 proteica 
 (cofator) 
metal 
coenzima 
. 
Enzimas 
apoenzima holoenzima 
Coenzimas participam do ciclo catalítico das enzimas recebendo ou fornecendo grupos 
químicos para a reação 
grupo prostético 
 
Enzimas 
Classificação das Enzimas 
Normalmente se adiciona o sufixo ase 
ao nome do substrato ou à atividade 
realizada: 
 
Urease – hidrolisa a uréia 
DNA-polimerase – polimeriza DNA 
 
Agora…. 
Nomenclatura oficial das enzimas é 
dada pela Enzyme Comission da 
International Union for Biochemistry 
and Molecular Biology (IUBMB) : 
 
Exemplo... ATPase: EC 3.6.1.3 
- é uma hidrolase.........................3 
- atua num anidrido......................3.6 
- o anidrido contém fosfato..........3.6.1 
- esse anidrido é ATP.....................3.6.1.3 
 
 
 
1. Óxido-redutases 
( Reações de óxido-
redução). 
Transferência de elétrons 
Se uma molécula se 
reduz, há outra que se 
 oxida. 
2. Transferases 
(Transferência de grupos 
funcionais) 
•grupos aldeído 
•gupos acila 
•grupos glucosil 
•grupos fosfatos (quinases) 
3. Hidrolases 
(Reações de hidrólise) 
•Transformam polímeros em monômeros. 
Atuam sobre: 
•Ligações éster 
•Ligações glicosídicas 
•Ligações peptídicas 
•Ligações C-N 
4. Liases 
(Adição a ligações 
duplas) 
•Entre C e C 
•Entre C e O 
•Entre C e N 
5. Isomerases 
(Reações de 
isomerização) 
 
6. Ligases 
(Formação de laços 
covalentes com gasto de 
ATP) 
•Entre C e O 
•Entre C e S 
•Entre C e N 
•Entre C e C 
enzima 
sítio ativo 
(catalítico) 
substrato 
Como as enzimas funcionam... 
Como as enzimas funcionam... 
Como as enzimas funcionam... 
como a reação progride 
mudança de 
energia durante 
a reação 
variação de energia livre 
padrão (bioquímica) 
energias de 
ativação 
Como as enzimas funcionam... 
... e não aqui! 
É aqui que as enzimas 
agem!!! 
Como as enzimas funcionam... 
energia de 
ativação SEM 
catalizador 
energia de 
ativação COM 
catalizador 
Como as enzimas funcionam... 
intermediários da 
reação 
Como as enzimas funcionam... 
passo limitante 
da reação 
Como as enzimas funcionam... 
Enzimas 
+ + 
A energia de ativação é monstruosa!!! 
Enzimas acelaram reações várias 
ordens de grandeza 
Enzima 
Velocidade na 
ausência de enzima 
 
“Reações/segundo” 
Velocidade da 
reação catalisada 
 
“Reações/segundo” 
Poder 
catalítico 
Anidrase carbônica 
 
Triosefosfato isomerase 
 
Carboxipeptidase A 
 
AMP nucleosidase 
 
Nuclease de estafilococos 
1.3 X 10 –1 
 
4.3 X 10 –6 
 
3.0 X 10 –9 
 
1.0 X 10 –11 
 
1.7 X 10 -13 
1.0 X 106 
 
4.300 
 
578 
 
60 
 
95 
7.7 X 106 
 
1.0 X 109 
 
1.9X 1011 
 
6.0 X 1012 
 
5.6 X 1014 
Número de “turnover” ou de renovação: quantas vezes a enzima completa 
o ciclo da reação em um segundo 
Compare esses números ! 
moles de S catalisado por segundo 
moles de enzima 
Número 
de 
turnover 
= 
Como as Enzimas Funcionam... 
enzima 
sítio ativo 
(catalítico) 
substrato formação de 
ligações 
covalentes 
transientes 
com o 
substrato! 
Como as Enzimas Funcionam... 
Intermediário 
ES 
(E e S ligados 
covalentemente) 
energia de 
ligação 
 
 
Maior fonte 
de energia 
livre usada 
por enzimas 
para abaixar 
as energias de 
ativação das 
reações 
Como as enzimas funcionam... 
Como as Enzimas Funcionam... 
enzima 
sítio ativo 
(catalítico) 
substrato 
formação de 
várias ligações 
fracas dão 
especificidade 
para ES! 
sítio de ligação 
Como as Enzimas Funcionam... 
Como as Enzimas Funcionam... 
+ 
formação de 
várias ligações 
fracas dão 
especificidade 
para ES! 
Modelo chave-fechadura Nesse modelo, 
o sítio ativo da enzima é pre-formado e 
tem a forma complementar à molécula 
do Substrato, de modo que outras 
moléculas não teriam acesso a ela. 
 
 
Modelo de encaixe induzido Nesse 
modelo, o contacto com a molécula do 
substrato induz mudanças 
conformacio-nais na enzima, que 
otimizam as intera-ções com os resíduos 
do sítio ativo. Esse é o modelo aceito hoje 
em dia. 
Modelo Chave-Fechadura 
Modelo de encaixe induzido 
Como as Enzimas Funcionam... 
Exemplo do modelo de encaixe induzido 
(Carbopeptidase) 
Em B: A ligação do substrato dipeptídico glicil-L-tirosina (em verde) causa uma profunda mudança 
conformacional nas vizinhanças do sítio ativo da carboxipeptidase A. 
 Em A: o sítio catalítico dessa enzima é formado pelos resíduos (em vermelho) de Tyr248 (acima, à 
direita) e de Glu270 (centro), e um átomo de Zn2+, que está acima do Glu270. 
A B 
Exemplo do modelo de encaixe induzido 
(Carbopeptidase) 
Em B: A ligação do substrato dipeptídico glicil-L-tirosina (em verde) causa uma profunda mudança 
conformacional nas vizinhanças do sítio ativo da carboxipeptidase A. 
 Em A: o sítio catalítico dessa enzima é formado pelos resíduos (em vermelho) de Tyr248 (acima, à 
direita) e de Glu270 (centro), e um átomo de Zn2+, que está acima do Glu270. 
Como as Enzimas Funcionam... 
Determinar a taxa (velocidade) da reação e como esta muda em resposta a 
mudanças nos parâmetros experimentais – abordagem central para estudar o 
mecanismo de reações catalisadas por enzimas. 
Cinética Enzimática 
Uma abordagem à compressão do mecanismo 
Equação de Michaelis-Menten: 
Cinética Enzimática 
V0 = Vmax [S] 
 Km + [S] 
Michaelis e Menten formularam as bases da cinética enzimática, para explicar 
como a concentração do substrato [S] afeta a velocidade da reação . 
V0 = Vmax [S] 
 Km + [S] 
Para se chegar à equação da hipérbole do gráfico V x S… 
[S] muda com o passar do tempo em uma reação 
enzimática in vitro. E daí? 
Cinética Enzimática 
tempo 
[S
] 
1 2 3 4 5 6 
Cinética Enzimática 
[S] [E] 
Enzima funciona a todo vapor e a mudança na [S] é 
mínima durante o estágio inicial da reação. 
tempo 
[S
] 
15 30 45 60 
É por isso que a gente olha para a velocidade inicial (V0) 
Cinética Enzimática 
Praticamente linear; ou 
seja, quanto mais 
substrato, maior a V0 
Cinética Enzimática 
Saturação! Não adianta 
adicionar substrato, a V0 não 
muda significativamente. 
[S] [E], 
portanto 
[ES] é 
favorecido 
Cinética Enzimática 
[S] [E], 
portanto 
[E] é 
favorecido 
[S] [E], 
portanto 
[ES]é 
favorecido 
Cinética Enzimática 
[S] [E], 
portanto 
[E] é 
favorecido 
Cinética Enzimática 
Cinética Enzimática 
y = m . x + b equação 
de reta 
Cinética Enzimática 
Cinética Enzimática 
Cinética Enzimática 
Km = k-1 = Kd 
 k1 
Nesta condição, Km mede a afinidade da 
enzima pelo substrato 
Interação Proteína-Ligante 
concentração do ligante 
porcentagem dos sítios de ligação ocupados 
concentração constante da proteína 
Cinética Enzimática 
kcat 
descreve a taxa do passo limitante da reação 
 
equivalente ao número de moléculas de 
substrato convertidas a produto em uma 
unidade de tempo em uma molécula de enzima, 
quando a enzima está saturada com substrato 
Cinética Enzimática 
moles de S catalisado por segundo 
moles de enzima 
Número 
de 
turnover 
= 
Eficiência catalítica 
 
Kcat/Km - Parâmetro mais adequado para 
comparações cinéticas 
Condições do meio que afetam estabilidade protéica 
• pH 
• temperatura 
 
%
 a
ti
v
id
a
d
e
 e
n
z
im
á
ti
c
a
 m
á
x
im
a
 
pH ótimo=1,5 pH ótimo=6,8 pH ótimo=9,9 
O pH ótimo de uma enzima reflete 
variações no estado de ionização de 
resíduos de aminoácidos do sítio 
ativo. 
Fatores que afetam a atividade enzimática 
1. Fatores que afetam a estabilidade proteica das enzimas 
• Variações de pH: pH ótimo 
• Variações de temperatura: temperatura ótima 
100- 
 
 
 
 
50- 
 
 
 
 
0- 
%
 a
ti
v
id
a
d
e
 e
n
z
im
á
ti
c
a
 m
á
x
im
a
 
Temperatura 
ótima 
Desnaturação 
térmica da 
proteína 
Pouca energia 
para a reação 
acontecer Ao contrário da curva em 
forma de sino no caso da 
atividade enzimática versus 
pH, a enzima só está 
desnaturada em temperaturas 
acima da temperatura ótima. 
Fatores que afetam a atividade enzimática 
Disciplina de Bioquímica Estrutural 
 
Curso de Biologia 
 
 
 
 
Próxima aula: Enzimas (continuação)