Gabriel_-_Bioquimica_-_Aula_5

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Bioquímica - Universidade Católica de Brasília
Enzimas
Prof. Dr. Gabriel da Rocha Fernandes
Universidade Católica de Brasília
gabrielf@ucb.br - fernandes.gabriel@gmail.com
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O que devo saber ao fim desta 
aula?
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nO que são enzimas e qual seu papel
nMecanismo de ação
nTipos de catálise
nCinética: como respondem a variação das concentrações e pH
nMecanismos de Inibição
nMecanismos de Regulação
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História
n1700 - digestão de carne por secreções do estômago.
nConversão do amido em açucar pela saliva.
n1850 - Pasteur diz que a conversão de açucar a alcool é 
catalizada por “fermentos”.
nVitalismo - fermentos inseparáveis das células vivas.
n1897 - Buchner viu que extratos de leveduras convertiam o 
açucar a acool.
n1926 - Cristalização da urease => Enzima é uma proteína.
nSuposição que ligações fracas entre enzimas e substratos 
poderiam catalizar reações.
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Enzimas e proteínas
nAtividade depende da integridade da conformação.
nEstrutura primária, secundária, terciária e quaternárias são 
essenciais para a atividade catalítica.
nAlgumas enzimas necessitam de um componente adicional 
para que ocorra a catálise => cofator.
nMolécula orgânica => coenzima.
nA coenzima ou ion ligado a enzima é chamado de grupo 
prostético.
nA enzima sem o grupo prostético é chamada de apoenzima.
nA união de tudo é holoenzima.
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Cofatores
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Funcionamento
nEm condições biológicas normais, as 
reações tendem a ser lentas, quando não 
desfavoráveis ou improváveis.
nO açucar em um pote, ao reagir com 
oxigênio forma água e gás carbônico. Mas 
vai demorar...
nCria um ambiente para que a reação ocorra 
mais rapidamente => sitio ativo.
nSítio ativo contém cadeias laterais de 
resíduos de aminoácidos que interagem 
com o substrato e catalizam a reação.
nComplexo enzima-substrato.
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Funcionamento
nFormação de complexos transitórios ES e 
EP.
nE + S <=> ES <=> EP <=> E + P
nCatálise não afeta o equilíbrio da reação.
nÉ preciso energia para alinhar grupos 
reagentes, rearranjos de ligações, e outras 
tranformações.
nEstado de transição momento molecular 
transitório em que a reação direta ou 
reversa acontece na mesma probabilidade.
nEnergia de ativação é a diferença entre os 
estados de transição e basal.
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Funcionamento
nQuanto maior a energia de ativação, 
menor a velocidade.
nCatalizadores diminuem a energia de 
ativação.
nFormação de intermediários de reação.
nEm uma reação com várias etapas, a 
velocidade é dada pela etapa com 
maior energia de ativação (etapa 
limitante da velocidade).
nBarreira energética evita reações 
indesejáveis.
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Velocidade e especificidade
nVelocidade em ordem de grandeza de 5 a 17.
nEnzimas distinguem substratos com estrutura semelhante.
nInterações covalentes entre E e S diminuem a energia de 
ativação.
nInterações não covalentes (ligações de hidrogênio, 
hidrofóbicas e ionicas).
nLiberam uma quantidade de energia => energia de ligação.
nPoder catalítico vem a da energia de ligação liberada.
nLigações fracas otimizadas no estado de transição em que o 
sítio ativo é complementar ao estado de transição.
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Chave e fechadura?
nSubstrato deve ter o 
aumento de energia 
livre para atingir o 
estado de transição.
nEssa energia é “paga” 
pelas ligações fracas 
que se formam entre a 
enzima e o estado de 
transição.
nEsse “pagamento” leva 
a uma diminuição da 
energia de ativação e 
aumento da velocidade.
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Fatores físicos e termodinâmicos
nEntropia (liberdade de movimento).
nCamada de solvatação das moléculas 
de águas ligadas => interações ES 
substituem ligações com a água 
(dessolvatação)
nDistorção dos substratos => energia 
de ligação compensam redistribuição 
de eletrons.
nNecessidade de alinhamento 
apropriado => ajuste induzido, leva 
grupos funcionais específicos da 
enzima para uma posição apropriada.
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Ajuste induzido
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Grupos catalíticos
nAlém da energia de ligação liberadas pelas ligações fracas, 
existem grupos catalíticos que involvem uma ligação 
transitória covalete.
nCatálise geral ácido-básica
nCatálise covalente
nCatálise por ions metálicos
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Catálise geral ácido-básica
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Catálise covalente e por ions 
metálicos
nFormação de uma ligação covalente transitória.
nA-B => A + B
nA-B + X: => A-X + B => A + X: + B
nInterações ionicas entre metais ligados a enzimas e os 
substratos orientam ou estabilizam estados de transição 
carregados.
nMediadores de reações de oxirredução.
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Cinética enzimática
nDeterminar a velocidade da reação e como ela se modifica a 
medida em que os parâmetros são modificados.
nDuas etapas: E + S <=> ES e ES <=> E + P.
nO rompimento do complexo ES é a etapa mais lenta, o que leva 
a um platô próximo à velocidade máxima (enzima está 
saturada)
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Reagindo com mais que um 
substrato
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Dependência do pH
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nInfluência nas cadeias laterais.
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Inibição
nInibidores interferem com a catálise.
nMuitos medicamentos são inibidores 
enzimáticos.
nAspirina é inibidor de enzima da 
sintese de prostaglandinas.
nReversíveis ou inreversíveis.
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Enzimas regulatórias
nAtuam em vias metabólicas, em que o produto de uma reação é 
usado com substrato para uma outra.
nApresentam velocidade aumentada o diminuida em resposta a 
alguns sinais.
nEnzimas alostéricas => ligações reversíveis e não covalentes 
com moduladores alostéricos (metabólitos pequenos ou 
cofatores)
nOutras enzimas reguladas por moduladores covalentes 
reversíveis.
nEstimuladas ou inibidas quando ligadas a proteínas 
regulatórias.
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Enzimas regulatórias
nSegmentos peptídicos removidos por proteólise => 
irreversível.
nDigestão, coagulação do sangue, ação hormonal e visão.
nUso eficiente dos recursos.
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Modificações covalentes
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Fosforilação
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