Aula 4 Bioquímica Enfermagem UFAC Enzimas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE 
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE E DESPORTO 
CURSO DE BACHARELADO ENFERMAGEM 
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA 
ENZIMAS 
PROF. DR. RICARDO DE ARAÚJO MARQUES 
2017.1 
ENZIMAS 
ACETILCOLINESTERASE 
 ENZIMA QUE CATALIZA A HIDRÓLISE DO NEUROTRANSMISSOR ACETIL-COLINA NA FENDA SINÁPTICA 
 INTOXICAÇÃO POR INSETICIDAS: 
ORGANOFOSFORADOS E CARBAMATOS 
 
 TRATAMENTO DO MAL DE ALZHEIMER 
GALANTAMINA 
ROTEIRO DA AULA 
I. INTRODUÇÃO ÀS ENZIMAS 
II. COMO AS ENZIMAS FUNCIONAM 
III. CINÉTICA ENZIMÁTICA 
IV. REGULAÇÃO ENZIMÁTICA 
ENZIMAS 
I. INTRODUÇÃO ÁS ENZIMAS 
ENZIMAS 
 ENZIMAS SÃO OS CATALIZADORES DAS REAÇÕES NOS SISTEMAS BIOLÓGICOS 
 POSSUEM PODER CATALÍTICO EXTRAORDINÁRIO 
 POSSUEM ALTO GRAU DE ESPECIFICIDADE COM SUBTRATOS 
 ACELERAM REAÇÕES QUÍMICAS EM CONDIÇÕES SUAVES DE TEMPERATURA E pH 
ENZIMAS 
 EM ALGUMAS DOENÇAS (GENÉTICAS) PODE HAVER A DEFICIÊNCIA OU AUSÊNCIA DE 
UMA OU MAIS ENZIMAS 
 O ESTUDO DAS ENZIMAS TEM IMENSA IMPORTÂNCIA PRÁTICA 
 INTOLERÂNCIA À LACTOSE: AUSÊNCIA OU DEFICIÊNCIA DA ENZIMA LACTASE 
ALIMENTOS ZERO LACTOSE! 
ENZIMAS 
 ALGUMAS DOENÇAS PODEM SER CAUSADAS PELA ATIVIDADE EXCESSIVA DE ALGUMAS ENZIMAS 
 O ESTUDO DAS ENZIMAS TEM IMENSA IMPORTÂNCIA PRÁTICA 
ATEROSCLEROSE 
ENZIMAS 
 A DETERMINAÇÃO DAS ATIVIDADES DE ENZIMAS É IMPORTANTE PARA O DIAGNÓSTICO DE 
ALGUMAS DOENÇAS 
 O ESTUDO DAS ENZIMAS TEM IMENSA IMPORTÂNCIA PRÁTICA 
 TGO (TRANSAMINASE GLUTÂMICO-OXALACÉTICA) 
 TGP (TRANSAMINASE GLUTÂMICO-PIRÚVICA) 
TRANSAMINASES NO DIAGNÓSTICO DE LESÃO HEPÁTICA 
ENZIMAS 
 HISTÓRICO 
 EXPLORAÇÃO DA ATIVIDADE CATALÍTICA É TÃO ANTIGA QUANTO A PRÓPRIA ESCRITA: 
PROCESSOS DE FERMENTAÇÃO 
ENZIMAS 
 HISTÓRICO 
 A CATÁLISE BIOLÓGICA FOI RECONHECIDA E DESCRITA NO FINAL DOS ANOS 1700 
 DIGESTÃO DA CARNE COM SECREÇÕES DE ESTÔMAGO 
 CONVERSÃO DO AMIDO EM AÇÚCARES USANDO SALIVA E EXTRATOS VEGETAIS 
 
 LOUIS PASTEUR (1850) 
  CONVERSÃO DE AÇÚCAR EM ÁLCOOL CATALISADA POR “FERMENTOS” 
ENZIMAS 
 HISTÓRICO 
 EDUARD BUCHNER (1897) 
 TRANSFORMOU AÇÚCAR EM ÁLCOOL USANDO EXTRATOS DE LEVEDURA 
 PROVOU QUE A FERMENTAÇÃO ERA FEITA POR MOLÉCULAS QUE 
CONTINUAVAM ATIVAS MESMO APÓS SEPARADAS DA ESTRUTURA 
CELULAR 
 FREDERICK W. KÜHNE 
  DEU O NOME DE ENZIMAS PARAS AS MOLÉCULAS DETECTADAS POR 
BUCHNER 
 JAMES SUMMER (1926) 
  ISOLOU E CRISTALIZOU A UREASE (PROTEÍNA) 
  “TODAS AS ENZIMAS SÃO PROTEÍNAS” 
JAMES SUMMER 
(1887-1955) 
EDUARD BUCHNER 
(1860-1917) 
ENZIMAS 
 HISTÓRICO 
 JOHN NORTHTOP E COLABORADORES (DÉCADA DE 30) 
 CRISTALIZARAM A PEPSINA, TRIPSINA E OUTRAS ENZIMAS DIGESTIVAS 
 TODAS AS ENZIMAS ERAM PROTEÍNAS 
 J. B. S. HALDANE (DÉCADA DE 30) 
  ESCREVEU UM TRATADO INTITULADO “ENZIMAS” 
  FEZ A NOTÁVEL SUPOSIÇÃO DE QUE AS LIGAÇÕES FRACAS ENTRE A 
ENZIMA E SEU SUBSTRATO PORERIAM SER USADAS PARA CATALISAR A 
REAÇÃO 
 SEGUNDA METADE DO SÉCULO XX MILHARES DE ENZIMAS TIVERAM SUAS 
ESTRUTURAS ELUCIDADAS E SEUS MECANISMOS EXPLICADOS 
J. B. S. HALDANE 
(1892-1964) 
 O QUE SÃO ENZIMAS? 
 SÃO MOLÉCULAS ORGÂNICAS QUE CATALISAM REAÇÕES QUÍMICAS ESPECÍFICAS 
 EXCETO POR UM PEQUENO NÚMERO DE MOLÉCULAS DE RNA CATALÍTICAS 
(RIBOZIMAS), TODAS AS ENZIMAS SÃO PROTEÍNAS 
 A ATIVIDADE CATALÍTICA DE UMA ENZIMA DEPENDE DA INTEGRIDADE DAS SUAS 
CONFORMAÇÕES NATIVAS 
ENZIMAS 
ENZIMA ATIVA ENZIMA INATIVA DESNATURAÇÃO 
 ALGUMAS ENZIMAS NECESSITAM DE UM COMPONETE QUÍMICO ADICIONAL 
ENZIMAS 
 COFATORES: UM O MAIS ÍON INORGÂNICOS 
 COENZIMAS: MOLÉCULA ORGÂNICA OU METALORGÂNICA COMPLEXA 
 COFATORES 
ENZIMAS 
 COENZIMAS: CARREADORES TRANSITÓRIOS DE GRUPOS FUNCIONAIS 
ENZIMAS 
FONTES NATURAIS DE VITAMINAS 
VITAMINAS HIDROSSOLÚVEIS 
(COMPLEXO B) 
 AS ENZIMAS SÃO CLASSIFICADAS SEGUNDO AS REAÇÕES QUE CATALISAM 
ENZIMAS 
II. COMO AS ENZIMAS FUNCIONAM 
ENZIMAS 
 A CATÁLISE ENZIMÁTICA É ESSENCIAL PARA TODOS OS SISTEMAS VIVOS 
 A CATÁLISE OCORRE EM UM BOLSÃO DA 
ENZIMA DENOMINADO SÍTIO ATIVO 
 A MOLÉCULA QUE SE LIGA AO SÍTIO ATIVO E 
SOBRE A QUAL A ENZIMA AGE É 
DENOMINADA DE SUBSTRATO 
QUIMIOTRIPSINA 
 O SÍTIO ATIVO ENGLOBA O SUBSTRATO, 
SEQUESTRANDO-O COMPLETAMENTE DA 
SOLUÇÃO 
 AS ENZIMAS ALTERAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO, NÃO O EQUILÍBRIO 
ENZIMAS 
DIFERENÇA ENTRE EQUILÍBRIO E VELOCIDADE DE REAÇÃO 
S P 
“A ENERGIA DE ATIVAÇÃO É UMA BARREIRA ENERGÉTICA PARA AS REAÇÕES QUÍMICAS” 
ENZIMAS 
S P 
 AS ENZIMAS ALTERAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO, NÃO O EQUILÍBRIO 
“OS CATALISADORES AUMENTAM AS VELOCIDADES DAS REAÇÕES POR DIMINUIREM AS ENERGIAS DE ATIVAÇÃO” 
 AS ENZIMAS SÃO CATALISADORES EXTRAORDINÁRIOS 
ENZIMAS 
 POUCOS PRINCÍPIOS SÃO SUFICIENTES PARA EXPLICAR O PODER CATALÍTICO E A 
ESPECIFICIDADE DAS ENZIMAS 
ENZIMAS 
QUAL É A FONTE DE ENERGIA PARA ESSA GRANDE DIMINUIÇÃO NAS ENERGIAS DE ATIVAÇÃO DE 
REAÇÕES ESPECÍFICAS? 
 
 
1) REARRANJO DAS LIGAÇÕES COVALENTES DURANTE A REAÇÃO CATALISADA PELA ENZIMA 
 
2) INTERAÇÕES NÃO COVALENTES ENTRE A ENZIMA E O SUBSTRATO: ENERGIA DE LIGAÇÃO 
 
 
“A ENERGIA DE LIGAÇÃO É A PRINCIPAL FONTE DE ENERGIA LIVRE UTILIZADA PELAS ENZIMAS 
PARA A DIMINUIÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DAS REAÇÕES” 
 AS INTERAÇÕES FRACAS ENTRE A ENZIMA E O SUBSTRATO SÃO OTIMIZADAS NO 
ESTADO DE TRANSIÇÃO 
ENZIMAS 
ENZIMAS 
 AS INTERAÇÕES FRACAS ENTRE A ENZIMA E O SUBSTRATO SÃO OTIMIZADAS NO 
ESTADO DE TRANSIÇÃO 
ENZIMAS 
 AS INTERAÇÕES FRACAS ENTRE A ENZIMA E O SUBSTRATO SÃO OTIMIZADAS NO 
ESTADO DE TRANSIÇÃO 
ENZIMAS 
 AS INTERAÇÕES FRACAS ENTRE A ENZIMA E O SUBSTRATO SÃO OTIMIZADAS NO 
ESTADO DE TRANSIÇÃO 
“INTERAÇÕES FRACAS ENTRE A ENZIMA E O SUBSTRATO FORNECEM UMA SUBSTANCIAL FORÇA 
PROPULSORA PARA A CATÁLISE ENZIMÁTICA” 
 A CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO INFLUI NA VELOCIDADE DAS REAÇÕES 
CATALISADAS POR ENZIMAS 
ENZIMAS 
III. CINÉTICA ENZIMÁTICA 
VELOCIDADE INICIAL – V0 
S P 
 A RELAÇÃO ENTRE A CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO E A VELOCIDADE DA REAÇÃO 
PODE SER EXPRESSA QUANTITATIVAMENTE 
ENZIMAS 
EQUAÇÃO DE MICHAELIS-MENTEN 
 A ATIVIDADE DAS ENZIMAS É CONDICIONADA POR DIVERSOS FATORES: 
 
 
  TEMPERATURA 
 
  pH 
 
  CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO 
 
  CONCENTRAÇÃO DA ENZIMA 
 
  INIBIDORES 
ENZIMAS 
 A ATIVIDADE DAS ENZIMAS É CONDICIONADA POR DIVERSOS FATORES: 
ENZIMAS 
TEMPERATURA (C) 
A
TI
V
ID
A
D
E 
EN
ZI
M
Á
TI
C
A
 
TEMPERATURA 
ÓTIMA 
 TEMPERATURA 
ENZIMAS 
 pH 
 A ATIVIDADE DAS ENZIMAS É CONDICIONADA POR DIVERSOS FATORES: 
ENZIMAS 
 CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO 
 A ATIVIDADE DAS ENZIMAS É CONDICIONADA POR DIVERSOS FATORES: 
ENZIMAS 
 CONCENTRAÇÃO DA ENZIMA 
 A ATIVIDADE DAS ENZIMAS É CONDICIONADA POR DIVERSOS FATORES: 
 AS ENZIMAS ESTÃO SUJEITAS À INIBIÇÃO REVERSÍVEL E IRREVERSÍVEL 
ENZIMAS 
 INESPECÍFICA – INIBIDOR DIMINUI A ATIVIDADE DE TODAS AS ENZIMAS 
 ESPECÍFICA – INIBIDOR DIMINUI A ATIVIDADE DE UMA ÚNICA ENZIMA OU UM GRUPO 
RESTRITO DE ENZIMAS 
REVERSÍVEL 
COMPETITIVA 
INCOMPETITIVA 
IRREVERSÍVEL 
EX: AGENTES DESNATURANTES 
 AS ENZIMAS ESTÃO SUJEITAS À INIBIÇÃO REVERSÍVEL E IRREVERSÍVEL 
ENZIMAS 
 INIBIÇÃO ENZIMÁTICA REVERSÍVEL 
 
 O INIBIDOR FORMA COM A ENZIMA UM COMPLEXO INSTÁVEL 
 
 A INIBIÇÃO NÃO ENVOLVE MODIFICAÇÃO COVALENTE 
 
 TIPOS DE INIBIDORES REVERSÍVEIS 
 
  COMPETITIVOS 
 
  INCOMPETITIVOS 
 
 INIBIDOR COMPETITIVO: ESTRUTURA SEMELHANTE A DO SUBSTRATO 
ENZIMAS 
INIBIDOR SE LIGA AO SÍTIO ATIVO DAENZIMA DE FORMA NÃO COVALENTE 
 INIBIDOR COMPETITIVO: ESTRUTURA SEMELHANTE A DO SUBSTRATO 
ENZIMAS 
 EXEMPLO DE INIBIÇÃO COMPETITIVA 
ENZIMAS 
 EXEMPLO DE INIBIÇÃO COMPETITIVA 
ENZIMAS 
 INIBIÇÃO COMPETITIVA: ANÁLISE GRÁFICA 
ENZIMAS 
ENZIMAS 
 INIBIDOR INCOMPETITIVO 
 O INIBIDOR NÃO TEM SEMELHANÇA ESTRUTURAL COM O SUBSTRATO 
 NÃO SE LIGA AO SÍTIO ATIVO DA ENZIMA 
 O AUMENTO [SUBSTRATO] NÃO DIMINUI A INIBIÇÃO 
 A VELOCIDADE MÁXIMA DIMINUI NA PRESENÇA DO INIBIDOR 
ENZIMAS 
 INIBIDOR INCOMPETITIVO: ANÁLISE GRÁFICA 
 INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL 
ENZIMAS 
 O INIBIDOR LIGA-SE À ENZIMA FORMANDO UM COMPLEXO ESTÁVEL 
 O INIBIDOR COMBINA-SE COM UM GRUPO FUNCIONAL DA ENZIMA (SÍTIO ATIVO) 
 FORMA-SE UMA LIGAÇÃO COVALENTE ENTRE O INIBIDOR E A ENZIMA 
ENZIMAS 
 EXEMPLO DE INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL 
 O INIBIÇÃO DA ACETILCOLINESTERASE PELO GÁS DOS NERVOS (DIPF) 
 DIPF (DIISOPROPRILFLUOROFOSFATO) FOI DESENVOLVIDO PARA SER USADO COMO 
ARMA QUÍMICA – É USADO COMO AGROTÓXICO 
ARMAS QUÍMICAS FORAM USADAS PELA 
PRIMEIRA VEZ EM LARGA ESCALA NA I 
GUERRA MUNDIAL 
ENZIMAS 
IV. REGULAÇÃO ENZIMÁTICA 
 NO METABOLISMO CELULAR, GRUPOS DE ENZIMAS TRABALHAM CONJUNTAMENTE EM 
VIAS SEQUENCIAIS PARA REALIZAR UM DETERMINADO PROCESSO METABÓLICO 
 
 
A → B → C → D → E 
 
 CADA VIA INCLUI UMA OU MAIS ENZIMAS QUE INFLUENCIAM MUITO A VELOCIDADE DE 
TODAS A SEQUENCIA DE REAÇÕES – ENZIMAS REGULATÓRIAS 
 
 AS ATIVIDADES DAS ENZIMAS REGULARÓRIAS SÃO MODULADAS DE DIVERSAS MANEIRAS: 
 
- ENZIMAS ALOSTÉRICAS 
- MODIFICAÇÕES COVALENTES 
- PROTEÓLISE (ZIMOGÊNIOS) 
ENZ 1 ENZ 2 ENZ 3 ENZ 4 
ENZIMAS 
 ENZIMAS ALOSTÉRICAS 
 SÃO ENZIMAS QUE TÊM UM SÍTIO REGULADOR ALÉM DO SÍTIO CATALÍTICO 
 UM REGULADOR SE LIGA AO SÍTIO ALOSTÉRICO DA ENZIMA ATIVANDO-A OU INIBIANDO-A 
 ENZIMAS SÃO REGULADAS POR MODIFICAÇÕES COVALENTES REVERSÍVEIS 
ENZIMAS 
 A FOSFOFORILAÇÃO É UMA MANEIRA MUITO COMUM DE REGULAR A ATIVIDADE DE ENZIMAS 
FOSFOFORILAÇÃO NA MODULAÇÃO DA GLICOGÊNIO FOSFORILASE 
ENZIMAS 
 ALGUMAS ENZIMAS SÃO REGULADAS POR PROTEÓLISE DE PRECUSSORES DE 
ENZIMAS: ZIMOGÊNIOS 
ATIVAÇÃO DE ZIMOGÊNIOS POR CLIVAGEM PROTEOLÍTICA 
ENZIMAS 
CONCEITOS IMPORTANTES 
 
1 – A VIDA DEPENDE DE CATALISADORES PODEROSOS E ESPECÍFICOS: AS ENZIMAS. 
 
2 – COM EXCESSÃO DE POUCOS RNAs CATALÍTICOS, TODAS AS ENZIMAS SÃO PROTEÍNAS. 
 
3 – AS ENZIMAS SÃO CLASSIFICADAS DE ACORDO COM O TIPO DE REAÇÃO QUE CATALISAM. 
 
4 – AS ENZIMAS SÃO CATALIZADORES ALTAMENTE EFICAZES (AUMENTO POR UM FATOR DE 105 
A 1017). 
 
5 – AS REAÇÕES ENZIMÁTICAS SÃO CARACTERIZADAS PELA FORMAÇÃO DO COMPLEXO 
ENZIMA-SUBSTRATO. 
ENZIMAS 
CONCEITOS IMPORTANTES 
 
6 – A FUNÇÃO DAS ENZIMAS É DIMINUIR A ENERGIA DE ATIVAÇÃO, AUMENTANDO A 
VELOCIDADE DAS REAÇÕES. 
 
7 – A CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO QUE RESULTA EM UMA VELOCIDADE DE REAÇÃO IGUAL 
A METADE DA VELOCIDADE MÁXIMA É A CONSTANTE DE MICHAELIS (KM). 
 
 
 
 
8 – CADA ENZIMA TEM UM pH E UMA TEMPERATURA ÓTIMAS DE FUNCIONAMENTO. 
 
9 – AS ENZIMAS PODER SER INIBIDAS DE FORMA REVERSÍVEL (INIBIÇÃO COMPETITIVA E 
INCOMPETITIVA) E IRREVERSÍVEL. 
 
10 – AS ENZIMAS PODEM SER REGULADAS