ENZIMAS, O QUE SÃO ENZIMAS, CATÁLISES ENZIMÁTICAS, CO FATORES, COENZIMAS, SUBSTRATOS, MULTI SUBSTRATOS

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ENZIMAS 
COMPONENTES: Laryssa Martins, Rosane de Jesus, Victor Souza e Webert Arão.
BIOQUÍMICA 
26/06
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ENZIMAS: DEFINIÇÃO
“Todas as enzimas são proteínas, mas nem todas as proteínas são enzimas.”
Elas são substâncias orgânicas, na sua maior parte proteicas; 
Catalisam reações biológicas que se mostram pouco espontâneas ou muito lentas;
A sua presença garante maior velocidade numa reação e menor gasto energético;
O poder catalisador de uma enzima relaciona a velocidade da reação com a energia necessária para que as mesmas aconteçam;
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Moléculas polipeptídicas grandes, enroladas sobre si mesmas, formando um glóbulo com um “encaixe”;
Estão entre as biomoléculas mais notáveis devido a sua especificidade e poder catalítico, que são muito superiores aos dos catalisadores produzidos pelo homem;
Praticamente todas as reações que caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas;
Apresentam alto grau de especificidade;
 São produtos naturais biológicos;
 Não são tóxicas;
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 São altamente eficientes, acelerando a velocidade das reações;
Apresentam condições favoráveis de pH, temperatura, polaridade do solvente e força iônica;
As enzimas, como um catalisador natural, aumenta a velocidade e é recuperada inalterada no fim da reação;
Com exceção de um pequeno grupo de moléculas de RNA com propriedades catalíticas, chamadas de ribozimas, todas as enzimas são proteínas;
São viáveis economicamente.
Source:
<http://www.worthingtonbiochem.com/hpo/default.html>
Victor Oliveira - Webert:
Victor Oliveira - Essas fitas aí são da peroxidase.
Victor Oliveira - Use isso aqui para se guiar com relação a peroxidase: http://docentes.esalq.usp.br/luagallo/Enzimas2.htm
Victor Oliveira - Webert, velocidade que aumenta: de 10^6 a 10^12 vezes mais do q reações não catalisadas
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TABELA: VELOCIDADE DAS REAÇÕES CATALISADAS E NÃO CATALISADAS POR ENZIMAS
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FUNÇÃO BIOLÓGICA DAS ENZIMAS
Viabilizar a atividade das células, quebrando moléculas ou juntando-as para formar novos compostos;
As ribozimas participam do corte de moléculas de RNA mensageiro (splicing) fazendo a remoção de "introns", ou seja, as regiões que não são traduzidas;
Catalisam certas reações químicas, como a formação das ligações peptídicas na síntese das proteínas.
Source: <http://www.wikiwand.com/pt/Serotonina>
Victor Oliveira - Rosane,os últimos dois tópicos *asribozimas... & *catalisam... falam sobre as ribozimas presentes no RNA.
Victor Oliveira - Rosane, olhe isso aqui sobre a seratonina e as ribozimas: "
Victor Oliveira - http://www.qca.ibilce.unesp.br/BNR/BNR05-2003.html
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HISTÓRIA DAS ENZIMAS
As enzimas foram descobertas, aparentemente por Loius Pasteur, no século XIX;
No ano de 1878, a palavra “enzima” foi introduzida por Willy Kühne para designar os fermentos solúveis;
Jacob Berzelius 50 anos antes, havia reconhecido fermentos de ocorrência natural, logo, antecipando o conceito de catalisadores biológicos;
Berzelius classificou os fermentos em “organizados” e “não organizados” com base na presença ou não de micro-organismos intactos; 
Victor Oliveira - Laryssa, complemente o primeiro tópico com: As enzimas foram descobertas no século XIX, aparentemente por Pasteur, que concluiu que a fermentação do açúcar em álcool pela levedura é catalisada por fermentos. Ele postulou que esses fermentos (as enzimas) eram inseparáveis da estrutura das células vivas do levedo. Pasteur declarou que "a fermentação alcoólica é um acto correlacionado com a vida e organização das células do fermento, e não com a sua morte ou putrefacção".[5]
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Kühne atribuiu a palavra “enzimas” aos fermentos derivados de extratos de levedos, sendo assim os “não organizados”;
No ano de 1897, Eduard Buchner preparou um filtrado de extratos de levedo que veio a ser, o primeiro extrato enzimático de células vivas que poderia catalisar a fermentação;
No ano de 1926, James B. Sumner cristalizou a uréase a partir de extratos de feijão, porém a preparação apresentava pequena atividade catalítica;
Richard Martin Willstätter purificou a peroxidase com elevada capacidade catalítica e livre de outras proteínas;
Victor Oliveira - Laryssa, Eduard Buchner venceu um nobe de química em
Victor Oliveira - 1907, não se esqueça de citar, for glob's sake!
Victor Oliveira - ops nobel
Victor Oliveira - Laryssa, no tópico do James B Sumner, vc deve citar o prêmio nobel que ele recebeu junto com John Howard Northrop e Wendell Meredith Stanley no ano de 1946 pela cristalização de enzimas.
Victor Oliveira - Laryssa, fale também q não foi aceito por causa de contaminantes, não atribuindo o efeito a proteína em questão
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Northrop e seus ajudantes nos anos 30 cristalizaram a tripsina e a pepsina, demonstrando definitivamente que as enzimas eram proteínas.
Source: <http://brasilescola.uol.com.br/upload/conteudo/images/129574ae43fe23b7878546eb5e1af4dc.jpg>
Source: <http://www.daanvanalten.nl/quimica/module12/bioquimica.htm>
Victor Oliveira - Estrutura da Pepsina, Laryssa
Victor Oliveira - Estrutura da Peroxidase
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ESTRUTURA ENZIMÁTICA
A enzima como uma proteína, apresenta blocos de construção chamados de aminoácidos;
Algumas proteínas são constituídas apenas de aminoácidos e outras contém além de aminoácidos, componentes orgânicos e inorgânicos;
As ligações peptídicas que ligam cadeias lineares de aminoácidos caracterizam a estrutura primária das proteínas;
Muitas enzimas são compostas de uma cadeia polipeptídica simples.
Victor Oliveira - Webert:Todas as enzimas são proteínas, mas nem todas as proteínas são enzimas. As proteínas, como um todo, ocupam um papel de destaque na dinâmica e estruturação dos organismos vivos.
 As enzimas, parte deste grupo de proteínas, funcionam como catalisadores, permitindo que uma reação química venha a ocorrer dentro dos limites das temperaturas biológicas.
 Para um perfeito entendimento sobre a estrutura de uma enzima e como esta funciona, devemos considera-la tanto como uma proteína quanto um catalisador biológico.
 Como uma proteína a enzima apresenta blocos de construção denominados aminoácidos. Algumas proteínas, tais como ribonucleases, quimiotripsina e tripsina, são constituídas apenas de aminoácidos. Outras proteínas, além dos aminoácidos, contêm componentes orgânicos e inorgânicos e são denominadas de proteínas conjugadas. A peroxidase e a catalase são exemplos de enzimas com estrutura conjugada e que apresentam porfirina férrica como cofator.
 As ligações peptídicas que ligam cadeias lineares de aminoácidos caracterizam a estrutura primária das proteínas.
 Considerando-se apenas a estrutura primária de uma proteína, a molécula deveria ser muito extensa e muito fina. Porém, muitas enzimas apresentam uma forma globosa em vez da fina fita linear, evidenciando estruturações de ordem superior, conhecidas como estrutura secundária, terciária e quaternária, que ocorrem em função de interações intrínsecas entre os blocos constituintes da molécula.
 A estrutura secundária de uma proteína é caracterizada pela formação de alfa hélices e folhas beta, conformações resultantes das interações acima mencionadas. Somente esta estrutura adicional explica como uma molécula de proteína possa ser tão compacta. Quando as quatro pontes de dissulfeto que estabilizam a estrutura de uma ribonuclease são reduzidas em uma solução de uréia, a cadeia polipeptídica assume uma conformação espiralada randômica e perde toda a sua atividade enzimática. Removendo-se a uréia e o agente redutor e deixando-se as pontes de dissulfeto restabelecerem-se, mais de 90% da atividade enzimática volta a ocorrer e as propriedades da molécula retornam àquelas do estado original. 
 Na estrutura terciária, a proteína está enrolada de uma maneira complexa e irregular, formando um prisma compacto, triangular e às vezes achatado.
Nesta conformação os grupos heme e quase todos os resíduos de aminoácidos polares estão na superfície enquanto que quase todos os resíduos de aminoácidos não polares estão orientados para o interior da molécula. Consequentemente, os resíduos hidrofílicos estão expostos ao solvente, água, enquanto os resíduos hidrofóbicos são removidos da água o quanto possível. Um número grande de diferentes ligações está envolvido na estabilização desta conformação terciária. Estas incluem ligações eletrostáticas, pontes de hidrogênio, pontes hidrofóbicas, pontes dipolares e pontes de dissulfeto.
 Muitas enzimas são compostas de uma cadeia polipeptídica simples. Este é caso de enzimas como a ribonuclease, lisosima, tripsina,pepsina e algumas alfa amilases. Ao contrário, existe um grande número de enzimas que são compostas por mais de uma cadeia peptídica. A enzima lactato-desidrogenase é composta por quatro cadeias polipeptídicas. A repetição das cadeias polipeptídicas na construção de uma macromolécula de proteína caracteriza a estruturação quaternária que esta pode assumir.
Victor Oliveira - Ou: http://docentes.esalq.usp.br/luagallo/Enzimas2.htm
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LOCALIZAÇÃO
As enzimas podem ser encontradas na natureza e em quase todas estruturas celulares e fluídos corporais;
As enzimas também são encontradas geralmente em organelas específicas;
A compartimentação tem como objetivo isolar o substrato ou produtos de outras reações competitivas.
http://www.sobiologia.com.br/figuras/Corpo/celulahumana.jpg>
Victor Oliveira - Laryssa, essa figura é uma organela (Célula)
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ATIVIDADE ENZIMÁTICA
A atividade enzimática se dá na conversão do substrato no produto;
As enzimas são especificas, ou seja, realizam apenas a reação a qual foram designadas;
A eficiência catalítica é grande, é capaz de transformar 100 a 1000 moléculas substrato em produto/segundo (número de renovação ou turnover ou Kcat);
As enzimas são catalisadores, logo, não são consumidas e nem alteram o equilíbrio químico da reação;
Victor Oliveira - uma enzima catalisa um e só um tipo de reacção química. Consequentemente, o tipo de enzimas encontradas numa célula determina o tipo de metabolismo que a célula efetua.
Victor Oliveira - A velocidade da reacção catalisada por uma enzima é aumentada devido ao abaixamento da energia de ativação necessária para converter o substrato no produto. O aceleramento da reação pode ser da ordem dos milhões de vezes: por exemplo, a enzima orotidina-5'-fosfato descarboxilase diminui o tempo da reação por ela catalisada de 78 milhões de anos para 25 milissegundos
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Victor Oliveira - podem inibir a actividade de algumas enzimas, diminuindo-a ou eliminando-a totalmente;
Victor Oliveira - Enzimas podem ser ativadas ou inibidas de modo que a velocidade de formação do produto é adequado para o momento.
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SUBSTRATO (S)
ENZIMA (E)
PRODUTO (P)
Source:<http://www.daanvanalten.nl/quimica/images_bestanden/coenzima.jpg>
ESQUEMA: ENZIMA E SUBSTRATO
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Concentração da enzima;
Concentração do substrato;
A Temperatura;
O Ph.
FATORES QUE INFLUENCIAM A ATIVIDADE ENZIMÁTICA
Victor Oliveira - A velocidade inicial da reação é em função da quantidade de enzima disponível;
Victor Oliveira
Victor Oliveira - Determina a velocidade máxima da reação; 
Quanto mais substratos mais saturado irá o sítio ativo das enzimas e chega a um ponto que não ocorre o aumento da velocidade da reação.
Victor Oliveira - Quanto maior a temperatura, maior a velocidade.
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CO-FATORES E COENZIMAS
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HOLOENZIMA (ATIVA)
CO-FATOR
COENZIMA
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Para que uma reação aconteça, as moléculas presentes em uma solução devem colidir com orientação apropriada e com a quantidade de energia necessária para a formação do complexo ativado;
O momento de formação do complexo ativado é chamado de estado de transição, e é requerida energia de ativação para que o mesmo ocorra;
O estado de transição é atingido no momento quando se tem energia de ativação na quantidade necessária;
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NOMENCLATURA
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ENZIMAS 
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ENZIMAS - Classificação
1. Oxidorredutases - São enzimas que catalisam reações de transferência de elétrons, ou seja: reações de oxi-redução. São as Desidrogenases e as Oxidases.
 
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2.Transferases - Enzimas que catalisam reações de transferência de grupamentos funcionais como grupos contendo C, N e P. 
Serina hidroxi-metil transferase
ENZIMAS - Classificação
H2O
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3. Hidrolases - Catalisam quebra de ligações pela adição da água. Ex: urease. 
ENZIMAS - Classificação
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ENZIMAS - Classificação
Acetaldeído
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ENZIMAS - Classificação
 CH3
OOC – CH – C – CoA
	 O
Metilmaionil CoA
OOC – CH2 - CH2 – C – CoA
	 O
Succinil CoA
Metilmaionil CoA mutase
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ENZIMAS - Classificação
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ENZIMAS 
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ENZIMAS 
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ENZIMAS 
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ENZIMAS 
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Ação das Enzimas
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1. Efeitos de proximidade e orientação: substrato se aproxima da enzima específica por uma orientação espacial apropriada;
2. Catálise eletrostática (por íons metálicos): A distribuição de cargas no sítio ativo pode influenciar a reatividade química do substrato;
 
3. Catálise ácido-básica: os grupos químicos podem se tornar mais reativos pela adição ou remoção de prótons. Os sítios ativos das enzimas podem atuar como doadores ou receptores de prótons;
4. Catálise covalente: Formação de ligação covalente transitória entre enzima-substrato. 
ENZIMAS – Mecanismos catalíticos
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Algumas enzimas além do sítio ativo, tem um sítio alostérico para ligação de moléculas específicas (Co-fatores ou coenzima) que aumentam ou reduz a atividade enzimática.
ENZIMAS – Holoenzimas 
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ENZIMAS – Holoenzimas 
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ENZIMAS – Holoenzimas 
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Como Funcionam as enzimas
Energia livre de ativação (catalizada)
Energia livre de ativação (não-catalizada)
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Como Funcionam as enzimas
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Cinética enzimática
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Equação de Michaelis-Menten
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Conclusões importantes sobre a cinética de Michaelis-Menten
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Conclusões importantes sobre a cinética de Michaelis-Menten
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Fatores que afetam a 
velocidade da reação
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Fatores que afetam a 
velocidade da reação
Cada tipo de enzima atua em uma temperatura própria; quando a velocidade é máxima sem desnaturar a enzima;
Enzimas humanas: 30 e 40ºC;
Bactérias termófilas: ± 70ºC;
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Fatores que afetam a 
velocidade da reação
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Fatores que afetam a 
velocidade da reação
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Fatores que afetam a 
velocidade da reação
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INIBIÇÃO DA ATIVIDADE
 ENZIMÁTICA
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INIBIÇÃO DA ATIVIDADE
 ENZIMÁTICA
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REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
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REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
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Enzimas plasmáticas como 
ferramenta diagnósticas
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