Introdução às Enzimas

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
*
*
ENZIMAS
Prof. Fabão
*
*
*
INTRODUÇÃO
 Conceitos Gerais:   
Enzimas são proteínas com atividade catalítica. Praticamente todas as reações que caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas. 
Como catalisadores celulares extremamente poderosos, as enzimas aceleram a velocidade de uma reação, sem no entanto participar dela como reagente ou produto. 
As enzimas atuam ainda como reguladoras deste conjunto complexo de reações. 
As enzimas são, portanto, consideradas as unidades funcionais do metabolismo celular .
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Nomenclatura das enzimas:   
Existem 3 métodos para nomenclatura enzimática: 
Nome Recomendado:  Mais curto e utilizado no dia a dia de quem trabalha com enzimas; Utiliza o sufixo "ase" para caracterizar a enzima. Exs: Urease, Hexoquinase, Peptidase, etc. 
Nome Sistemático: Mais complexo, nos dá informações precisas sobre a função metabólica da enzima. Ex: ATP-Glicose-Fosfo-Transferase 
Nome Usual : Consagrados pelo uso; Exs: Tripsina, Pepsina, Ptialina. 
*
*
*
Classificação das Enzimas:   
As enzimas podem ser classificadas de acordo com vários critérios. O mais importante foi estabelecido pela União Internacional de Bioquímica (IUB), e estabelece 6 classes: 
  
1. Oxidorredutases: São enzimas que catalisam reações de transferência de elétrons, ou seja: reações de oxi-redução. 
	São as Desidrogenases e as Oxidases .
*
*
*
Classificação das Enzimas:   
2. Transferases : Enzimas que catalisam reações de transferência de grupamentos funcionais como grupos amina, fosfato, acil, carboxil, etc. Como exemplo temos as Quinases e as Transaminases. 
*
*
*
3. Hidrolases : Catalisam reações de hidrólise de ligação covalente. Ex: As Peptidades .
*
*
*
4. Liases : Catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas de água, amônia e gás carbônico. As Dehidratases e as Descarboxilases são bons exemplos .
*
*
*
5. Isomerases : Catalisam reações de interconversão entre isômeros ópticos ou geométricos. As Epimerases são exemplos.
6. Ligases : Catalisam reações de formação e novas moléculas a partir da ligação entre duas já existentes, sempre às custas de energia (ATP). São as Sintetases.
*
*
*
Propriedades das Enzimas:   
As enzimas :
São catalisadores biológicos extremamente eficientes e aceleram em média 109 a 1012 vezes a velocidade da reação, transformando de 100 a 1000 moléculas de substrato em produto por minuto de reação. 
Atuam em concentrações muito baixas. 
Atuam em condições suaves de temperatura e pH. 
Possuem todas as características das proteínas. 
Podem ter sua atividade regulada .
Estão quase sempre dentro da célula, e compartimentalizadas. 
*
*
*
Cofatores Enzimáticos:   
Cofatores são pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser necessárias para a função de uma enzima; 
Estes cofatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima mas, na ausência deles, a enzima é inativa; 
A fração protéica de uma enzima, na ausência do seu cofator, é chamada de APOENZIMA; 
Enzima + Cofator, chamamos de HOLOENZIMA; 
Coenzimas são compostos orgânicos, quase sempre derivados de vitaminas, que atuam em conjunto com as enzimas. Podem atuar segundo 3 modelos: 
Ligando-se à enzima com afinidade semelhante à do substrato 
Ligando-se covalentemente em local próximo ou no próprio sítio catalítico da apoenzima 
Atuando de maneira intermediária aos dois extremos acima citados. 
*
*
*
1 – Enzima mais substrato mais cofator 
*
*
*
Especificidade Substrato \ Enzima: o Sítio Ativo:
 
As enzimas são muito específicas para os seus substratos; 
Esta especificidade pode ser relativa a apenas um substrato ou a vários substratos ao mesmo tempo; 
Esta especificidade se deve à existência, na superfície da enzima de um local denominado SÍTIO DE LIGAÇÃO DO SUBSTRATO 
O sítio de ligação do substrato de uma enzima é dado por um arranjo tridimensional especial dos aminoácidos de uma determinada região da molécula, geralmente complementar à molécula do substrato, e ideal espacial e eletricamente para a ligação do mesmo. 
O sítio de ligação do substrato é capaz de reconhecer inclusive isômeros óticos "D" e "L" de um mesmo composto. 
Este sítio pode conter um segundo sítio, chamado SÍTIO CATALÍTICO ou SÍTIO ATIVO, ou estar próximo dele; é neste sítio ativo que ocorre a reação enzimática. 
*
*
*
Alguns modelos procuram explicar a especificidade substrato/enzima: 
Modelo Chave/Fechadura : Prevê um encaixe perfeito do substrato no sítio de ligação, que seria rígido como uma fechadura. 
Modelo do Ajuste Induzido : Prevê um sítio de ligação não totalmente pré-formado, nas sim moldável à molécula do substrato; a enzima se ajustaria à molécula do substrato na sua presença. 
Evidências experimentais sugerem um terceiro modelo que combina o ajuste induzido a uma "torção" da molécula do substrato, que o "ativaria" e o prepararia para a sua transformação em produto. 
*
*
*
Modelo chave fechadura para a enzima 
*
*
*
Fatores Externos que Influenciam na Velocidade de uma Reação Enzimática:   
São eles: 
Temperatura : Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação, até se atingir a TEMPERATURA ÓTIMA; a partir dela, a atividade volta a diminuir, por desnaturação da molécula.   
pH : Idem à temperatura; existe um pH ÓTIMO, onde a distribuição de cargas elétricas da molécula da enzima e, em especial do sítio catalítico, é ideal para a catálise. 
*
*
*
Efeito da temperatura sobre a atividade enzimática
*
*
*
pH ótimo para a enzima 
*
*
*
Inibição Enzimática:   
Os inibidores enzimáticos são compostos que podem diminuir a atividade de uma enzima. 
A inibição enzimática pode ser reversível ou irreversível; 
Existem 2 tipos de inibição enzimática reversível: 
*
*
*
Inibição Enzimática Reversível Competitiva: 
Quando o inibidor se liga reversivelmente ao mesmo sítio de ligação do substrato; 
O efeito é revertido aumentando-se a concentração de substrato 
Este tipo de inibição depende das concentrações de substrato e de inibidor. 
*
*
*
*
*
*
Inibição enzimática reversível competitiva
*
*
*
Inibição Enzimática Reversível Não-Competitiva: 
Quando o inibidor liga-se reversívelmente à enzima em um sítio próprio de ligação, podendo estar ligado à mesma ao mesmo tempo que o substrato; 
Este tipo de inibição depende apenas da concentração do inibidor. 
Na inibição enzimática irreversível, há modificação covalente e definitiva no sítio de ligação ou no sítio catalítico da enzima. 
*
*
*
*
*
*
Inibição enzimática reversível não-competitiva 
*
*
*
Inibição enzimática não-competitiva
*
*
*
Regulação Enzimática:   
Algumas enzimas podem ter suas atividades reguladas, atuando assim como moduladoras do metabolismo celular. 
Esta modulação é essencial na coordenação dos inúmeros processos metabólicos pela célula. 
Além dos mecanismos já citados de modulação de atividade enzimática - por variação da concentração do substrato, ou por inibição enzimática, por exemplo - existem 2 modelos de regulação enzimática mais conhecidos: 
*
*
*
Enzimas na Clínica:   
As enzimas podem ser utilizadas nas Análises Clínicas de 2 formas principais: 
Como reagentes altamente específicos e sensíveis em reações colorimétricas quantitativas 
Como indicadoras de lesão celular e tecidual è O extravasamento de enzimas do meio intra para o meio extracelular leva a um aumento da atividade destas no sangue; Esta atividade pode ser medida e fornece importante informação diagnóstica e de evolução de um quadro clínico. 
*
*
*
A distribuição órgão-específica de algumas destas enzimas permite a localização da lesão com bastante precisão. 
Exemplos de doenças que podem ser diagnosticadas e acompanhadas enzimaticamente
são:   
O Infarto Agudo do Miocárdio 
As Hepatites 
A Pancreatite 
As Colestases 
Doenças Ósseas, etc. 
*
*
*
Enzima em Agricultura:
Caracterização de variedades de milho, feijão. Soja, etc, através de isoenzimas.
Transformação industrial de dissacarídeos em frutose pelo frutose isomerase
Uso em Biologia e Genética Molecular - Engenharia Genética - Enzimas de restrição, etc.
Fabricação de pães, vinhos, cervejas, etc, produtos fermentados.
*
*
*