Enzimas: Definições, Classificação e Mecanismos

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WF
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WF
Introdução
Definição
Proteínas
exceção: grupo de RNA catalítico
Catalisadores
Características
Alto poder catalítico
Alta especificidade
Funcionam em solução aquosa
Atividade em temperatura e pH fisiológicos
Mais eficientes que vários catalisadores não biológicos
Enzimas
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WF
Introdução
Importância
Aceleram reações
Coordenam cadeias de reações
Respondem a estímulos locais e à distância
Estudo de patologias genéticas
Acompanhamento de doenças e tratamentos
Diagnóstico de doenças
Processamento de alimentos
Enzimas
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WF
Introdução
Definições
Enzimas
Holoenzima
Proteína
Apoenzima ou
Apoproteína
Cofator
Pode ser:
 íon inorgânico
 molécula orgânica
Se covalente
Coenzima
Grupo Prostético
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WF
Enzimas
Classificação
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WF
Mecanismos de ação
Conceitos
Velocidade de reação
Equilíbrio
Substrato
Sítio ativo
Estado inicial
Energia livre (G)
Enzimas
Variação de energia livre padrão (G0)
G0 em pH 7,0 (G0’ )
Estado de transição
Energia de ativação (G*)
G
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WF
Mecanismos de ação
Reações catalisadas por enzimas
Sem interferência no equilíbrio
Atingem o equilíbrio mais rápido
Redução da energia de ativação
Intermediários
Passo limitante
Enzimas
G
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WF
Mecanismos de ação
Poder catalítico e especificidade
Interações entre grupo funcional e substrato
Energia para baixar energia de ativação: deriva de interações fracas
Complexo enzima-substrato
Energia de ligação
Complementaridade
Modelo inicial: chave e fechadura
Sítio ativo x estado de transição
Modelo da quebra do bastão
Enzimas
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WF
Mecanismos 
de ação
Enzimas
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WF
Mecanismos de ação
Enzimas
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WF
Cinética enzimática
Definição
Estudo das velocidades de uma reação e suas mudanças em resposta a alterações em valores experimentais
Efeito da concentração do substrato
Enzimas
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WF
Cinética enzimática
Equação de Michaelis-Menten
Duplo recíproco
Enzimas
y = a x + b
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WF
Cinética enzimática
Conceitos
Cinética de Michaelis-Menten
VMax e KM característicos para cada enzima
reações com mais de 2 intermediários
exceções
KM
depende da constante de passos intermediários da reação
KM =(k2+k3)/k1
Constante de dissociação do complexo KM só representa a afinidade da enzima pelo substrato se k3<<k2 (KM=k2/k1) quando é chamado de KS
Enzimas
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WF
Cinética enzimática
Conceitos
Número de turnover
constante de velocidade da etapa limitante
kcat=VMax/[Et] ; Vmax=k3[Et]
número de moléculas de substrato que são convertidas a produto, por segundo, por uma única molécula de enzima
ex: 1 moléc. de catalase converte 40.000.000 moléculas de H2O2 em 1 segundo
só é válido p/ enzima saturada de substrato
Se [S] << KM
enzima não saturada
 
Enzimas
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WF
Inibição
Substratos múltiplos
Caminhos diferentes
Intermediários ternários 
Inibição
Reversível
competitiva
S e I ligam-se ao mesmo sítio
Enzimas
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WF
Inibição
Inibição
Reversível
não-competitiva
I liga-se a outro sítio sem independente da ligação de S
Diminui a concentr. de enzima ativa
Enzimas
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WF
Inibição
Inibição
Reversível
incompetitiva
I liga-se a outro sítio somente no complexo ES
formas mistas em substratos múltiplos
Enzimas
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WF
Inibição
Inibição
Irreversível
inibidores suicidas
inicia reação
converte-se e liga-se à enzima
inativadores baseados no mecanismo
Inativo até estar no sítio ativo
Enzimas
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WF
Inibição
Enzimas
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WF
Inibição
Enzimas
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WF
Exemplo - DHL
Tetrâmero
Isoformas
Enzimas
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WF
Exemplo - DHL
NAD(P)
Enzimas
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WF
Exemplo - DHL
Enzimas
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WF
Enzimas Regulatórias
Definição
Controlam a etapa limitante em uma cadeia de reações
Atividade aumentada ou diminuída em função de sinais
Classificação
Alostéricas
Reguladas por modificações covalentes reversíveis
Enzimas
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WF
Enzimas Alostéricas
Características
Moduladores não-covalentes
Feedback
Exceções a várias regras
Sítio alostérico (pode coincidir com o sítio catalítico)
Não seguem a cinética proposta por Michaelis-Menten
Classificação
Homotrópicas
o substrato é o modulador (efetor)
Heterotrópicas
o modulador não é o substrato
Enzimas
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WF
Enzimas Alostéricas
Características
Curva de saturação sigmoidal
Múltiplas sub-unidades
Interações cooperativas
homotrópicas
Enzimas
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WF
Enzimas Alostéricas
Modelos de cinética
Simetria
enzima inteira ativa ou inativa
cada molécula de S ligada aumenta a probabilidade de transição para a forma ativa
Enzimas
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WF
Enzimas Alostéricas
Modelos de cinética
Sequencial
cada sub-unidade (su) : ativa ou inativa
Ligação de S: aumenta a probabilidade de transição da su para a forma ativa
Ativação de uma su aumenta a probabilidade de transição da su vizinha para a forma ativa
Enzimas
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WF
Enzimas Regulatórias
Moduladas por modificação covalente
Grupos são ligados (ou removidos) às enzimas 
Ligações catalisadas por outras enzimas
Clivagens proteolíticas
Enzimas
CH2
O
P
Fosforilase a
(ativa)
Fosforilase b
(inativa)
Fosforilase
fosfatase
Fosforilase
quinase
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WF
Resumo
Definição
Classificação
Mecanismo de ação
Velocidade x Equilíbrio
Especificidade
Estado de transição
Cinética
Michaelis Menten
Duplo recíproco
Substratos múltiplos
Inibidores
Enzimas regulatórias
Enzimas