aspectos gerais enzima

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Princípios básicos 
 
Nomenclatura 
 
Propriedades das enzimas 
 
Atividade e variáveis 
 
Cinética enzimática 
Enzimas 
Aspectos gerais 
Universidade Federal de Mato Grosso 
Instituto de Ciências da Saúde 
 
Cursos de Saúde 
Disciplina: Bioquímica geral 
 
Professora Dra. Cássia Cardoso 
 
1s2013 
Universidade Federal de Mato Grosso 
Instituto de Ciências da Saúde 
 
Curso de Medicina Veterinária 
Proteínas: conteúdo 
 
1. Enzimas – Aspectos gerais 
2. Nomenclatura e classificação 
3. Propriedades das enzimas 
4. Atividade enzimática 
5. Fatores que interferem na atividade enzimática 
6. Cinética enzimática 
7. Inibição enzimática 
8. Enzimas no diagnóstico clínico 
PRINCIPAIS REFERÊNCIAS 
BAYNES, J.; DOMINICZAK, M.H. Bioquímica Médica. São Paulo: Manole. 2000. 
 
BURTIS, CARL ASHWOOD, EDWARD BRUNS, DAVID. Tietz Fundamentos de Química 
Clínica. 6 ed. São Paulo: Elsevier, 2008. 
DEVLIN, T.M. Manual de bioquímica: com correlações clínicas. São Paulo: Edgard 
Blücher, 2007. 
 
HENRY, J.B. Diagnósticos clínicos & tratamento por métodos laboratoriais. 19. ed. São 
Paulo: Manole, 2008. 
 
BERG, J.M.; TYMOCZKO, J. L.; STRYER, L. Bioquímica. 6 ed. Rio de Janeiro: Guanabara 
Koogan S.A., 2008. 
 
LEHNINGER, A.L.; NELSON, D.L.; COX, M.M. Lehninger princípios de bioquímica. 4. ed. 
São Paulo: Sarvier, 2006. 
 
RAVEL, R. Laboratório Clínico – aplicações clínicas dos dados laboratoriais. 6 ed. Rio de 
Janeiro: Guanabara Koogan, 1997. 
1. Enzimas – Aspectos gerais 
As enzimas são proteínas com propriedades catalisadoras sobre as reações que 
ocorrem nos sistemas biológicos. Elas tem um elevado grau de especificidade sobre 
seus substratos, acelerando reações específicas sem serem alteradas ou consumidas 
durante o processo. 
Estado de transição 
Formação do complexo enzima-substrato 
1. Não geram subprodutos indesejáveis; 
2. Atuam em condições brandas de pH, temperatura e pressão; 
3. Especificidade pelo substrato; 
4. Controle das vias metabólicas. 
Quando uma enzima age sobre um substrato, a primeira fase compreende a formação 
do complexo enzima-substrato (ES). E enzima liga-se ao substrato em um local 
específico, através do seu sítio ativo, sendo posteriormente liberada intacta para nova 
reação. 
1. Enzimas - Definição 
2. Nomenclatura e classificação 
A International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB), classificou as enzimas em 
seis grandes grupos (Classes), de acordo com o tipo de reação que catalisam, recebendo o sufixo 
ASE. 
Cada enzima descrita recebe um número de classificação, conhecido por “E.C.” (Enzyme 
Commission of the IUBMB), que é composto por 4 dígitos: 
 
 
1. Classe 
2. Sub-classe dentro da classe 
3. grupos químicos específicos que participam da reação. 
4. a enzima, propriamente dita 
 
 
EXEMPLO: Quimotripsina: E.C. 3.4.21.1 
 
3 → Classe = Hidrolase (catalisa reações de hidrólise de ligações covalentes) 
4 → Sub-Classe = Peptidase (hidrolisa ligações peptídicas) 
21 → Serino-endopeptidases (enzimas contendo serina no sítio ativo) 
1 → quimotripsina 
Quimiotripsina 
 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Chymotrypsin_4cha.png 
2. Nomenclatura e classificação 
a. Quanto ao mecanismo de ação enzimática 
2. Nomenclatura e classificação a. Quanto ao mecanismo de ação enzimática 
2. Nomenclatura e classificação a. Quanto ao mecanismo de ação enzimática 
2.1. Enzimas plasma-específicas: São ativas no plasma. 
Ex.: Pró - coagulantes - trombina, fator XII, fator X e outros. 
 
2.2. Enzimas secretadas: São secretadas na forma inativa e, após ativação, atuam em locais 
extracelulares. 
Ex.: Lipase, amilase, tripsinogênio, fosfatase ácida prostática. 
 
2.3. Enzimas celulares: Os níveis séricos aumentam quando são liberadas a partir de tecidos 
lesados por alguma doença. Isto permite inferir a localização e a natureza das variações 
patológicas em alguns órgãos. 
As causas mais comuns da presença de enzimas incomuns no plasma são a hiperplasia ou a lesão 
das células de origem. 
Ex.: Creatinoquinase (CK) – Marcador clássico da lesão dos miócitos cardíacos e esqueléticos. 
b. Quanto à localização enzimática 2. Classificação 
3. Propriedades das enzimas 
3.1. Sítios ativos: Região específica, a qual possui cadeias laterais de aminoácidos que 
criam uma superfície tridimensional e complementar ao substrato. 
 
O sítio ativo liga-se quimicamente ao substrato, formando um complexo E – S. Este, é 
convertido em E – P e, posteriormente, em E + P. 
Representação esquemática de uma enzima 
com um sítio ativo, ligando-se à molécula de 
substrato. 
3. Propriedades das enzimas 
3.2. Eficiência catalítica: Reações enzimáticas possuem alta eficiência, aumentando a 
velocidade em cerca de 10³ a 10⁸ vezes. 
 
O número de moléculas de substrato convertido em produto, por segundo, se 
denomina turnover – Kcat. 
 
3.3. Especificidade: As enzimas são altamente específicas, atuando em um único, ou 
poucos substratos. Isso caracteriza as rotas metabólicas das células que as produzem. 
 
3.4. Regulação: A atividade enzimática pode ser regulada, sendo ativada ou inibida, de 
acordo com as necessidades das células. 
3. Propriedades das enzimas 
3.5. Localização celular: 
 
As enzimas são compartimentadas em diferentes 
organelas, de maneira a isolar substratos e produtos, 
evitando degradações. 
 
Além disso, garante um ambiente favorável para a 
atividade enzimática e direciona as milhares de 
enzimas para rotas definidas. 
 3.6. Holoenzimas: São enzimas que precisam de outras moléculas para que exerçam a 
atividade enzimática. APOENZIMA é a parte proteica desta enzima. 
 
Esses componentes podem ser: 
 
a. Se for um íon metálico, como Zn⁺² ou Fe⁺², é chamado COFATOR; 
b. Se for uma molécula orgânica menor, é chamado COENZIMA – geralmente 
derivados de vitaminas. 
 
Existem moléculas que participam das reações, associam-se transitoriamente à enzima, 
mas são recuperados inalterados. Ex.: NAD, FAD, coenzima A – nomenclatura 
tradicional. 
3. Propriedades das enzimas 
3.7. Isoenzimas 
Enzimas com estrutura primária (sequência de aminoácidos) diferente, catalisando a mesma 
reação (mesma função), codificadas por genes estruturais diferentes. 
Isoenzimas diferentes podem originar-se de tecidos diferentes, e sua determinação específica 
pode fornecer pistas em relação ao sítio da patologia. 
 
Exemplo: Isoenzimas da Lactato desidrogenase: 
Isoenzimas da LDH no soro humano normal 
LDH1: miócitos cardíacos, eritrócitos; 
LDH2: Miócitos cardíacos, eritrócitos; 
LDH3: pneumócitos; 
LDH4: Rins, placenta, pâncreas 
LDH5: Hepatócitos, miócitos esqueléticos. Isoenzimas possuem comportamentos eletroforéticos diferentes 
3. Propriedades das enzimas 
4. Atividade enzimática 
Existem duas perspectivas para a compreensão da atividade enzimática: 
 
a. Alteração na energia de ativação da reação: 
 
- A reação ocorre quando a maior parte das moléculas atingem a “energia livre de ativação”; 
 
- As moléculas de reagente atingem um estado de transição, com energia suficiente para se 
transformarem em produto; 
 
- Quanto menor a energia necessária para superar o estado de transição, mais rápida é a reação; 
 
- A enzima oferece uma rota alternativa para que a reação ocorra, com uma menor energia de 
ativação; 
 
- A enzima não altera a energia intrínseca dos produtos ou reagentes – não altera o equilíbrio. 
4. Atividade enzimática 
Perspectiva 1 de mecanismo: Redução da energia de transição. 
4. Atividade enzimática 
b. Propriedades químicas do sítio ativo:- A enzima possui um sítio ativo que corresponde a uma estrutura molecular complexa, que 
estabelece uma diversidade de mecanismos químicos que alteram a conformação do substrato, 
temporariamente. 
 
- Facilita a estabilização do substrato em seu estado de transição, acelerando a reação. 
5. Fatores que interferem na atividade enzimática 
a. Concentração do substrato: Depende do tipo de enzima e o comportamento de sua atividade. 
 
- Enzimas Michaelianas: O aumento da concentração do substrato aumenta a velocidade, até a 
saturação. 
- Enzimas alostéricas: A interferência do substrato depende da presença de efetores alostéricos. 
[S] e atividade enzimática 
5. Fatores que interferem na atividade enzimática 
b. Temperatura: O aumento da temperatura favorece a energização das moléculas, para que 
entrem no estado de transição. 
 
Aumentos consideráveis da temperatura causam desnaturação proteica. 
Temperatura e atividade enzimática 
5. Fatores que interferem na atividade enzimática 
c. pH: O pH ótimo representa a [H⁺] que estabelece o nível ideal de ionização dos grupos 
carregados da proteína. 
 
A alteração de pH poderia levar à desnaturação, por modificação considerável do caráter iônico 
dos aminoácidos. 
pH e atividade enzimática 
6. Cinética enzimática 
A cinética da maioria das enzimas conhecidas pode ser compreendida através do modelo de 
Michaelis e Menten. 
 
a. Modelo de reação: As enzimas atuam reversivelmente em seus substratos, facilitando a 
obtenção do produto e sendo recuperadas ao final da reação. 
 
 
 
b. Equação matemática do modelo, que descreve como a velocidade da reação varia com a [S]: 
6. Cinética enzimática 
Considerações sobre o modelo matemático: 
 
a. A concentração de substrato é muito maior que a concentração de enzima, deixando de ser 
uma variável preocupante – Reação de ordem zero. Se considerarmos a velocidade de acordo 
com a [S], temos uma reação de primeira ordem. 
 
b. Quando a enzima entra em contato com o substrato, a reação é muito rápida, atingindo um 
estado de equilíbrio – [ES] constante. Este é o ponto de Vo. 
 
c. A constante de Michaelis (Km) não depende da concentração da enzima e é a [S] que promove 
metade da velocidade máxima (média enzimática); 
 
d. Km representa o grau de afinidade da enzima pelo seu substrato e é um parâmetro específico 
de cada enzima. 
6. Cinética enzimática Considerações sobre o modelo matemático 
A importância de Km 
Ordem de reação 
6. Cinética enzimática 
Considerações sobre o modelo matemático: 
 
e. Em reações de ordem zero, a velocidade da reação é proporcional à atividade da enzima. 
 
f. Para facilitar o estudo da cinética enzimática, com valores mais precisos de Vmáx e Km, a 
equação de Michaelis e Menten é transformada na equação de Lineweaver-Burk (uma reta linear). 
6. Cinética enzimática Princípios de cinética para enzimas de interesse clínico 
Quando a Vo é colocada em função de [S] em um gráfico, 
obtém-se uma hipérbole – nem sempre é possível 
determinar a Vmáx. Entretanto, ao se obter um gráfico de 
1/Vo em função de 1/[S], obtém-se uma reta, facilitando a 
obtenção de Km e Vmáx. 
Gráfico de 1/[V0] em função de 1/[S] 
Obtém-se uma função 
linear! 
.Esta recta tem um declive Km/Vmáx 
.A intersecção da recta no eixo 1/V0 corresponde ao valor 1/Vmáx 
.A intersecção com o eixo 1/[S] corresponde a -1/Km 
Permite uma determinação de Vmáx precisa! 
7. Inibição enzimática 
Inibidor enzimático: Substância capaz de reduzir a velocidade de uma reação catalisada por uma 
enzima. A interação dos inibidores pode ser REVERSÍVEL ou IRREVERSÍVEL. 
 
A inibição enzimática pode ser: 
 
a. Competitiva: Liga-se reversivelmente ao sítio ativo da enzima, competindo com o substrato. 
Ex. Estatinas – inibem a síntese do colesterol, pela inibição da hidroximetilglutariltransferase. 
 
7. Inibição enzimática 
b. Não Competitiva: Liga-se reversivelmente em outros sítios moleculares da enzima, não 
competindo diretamente com o substrato. 
Há inibidores não competitivos que podem ligar-se covalentemente. Ex. inseticidas inibidores da 
ACHase. 
8. Enzimas no diagnóstico clínico 
Muitas doenças que causam lesão tecidual resultam no aumento da liberação de enzimas 
intracelulares no plasma e o nível da atividade enzimática específica está relacionada à extensão da 
lesão.