ENZIMAS

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ENZIMAS
São catalisadores biológicos, altamente específicos, que facilitam a interação de substancias resultando na aceleração das reações químicas.
Características Gerais: apresentam alto grau de especificidade, são produtos naturais biológicos, reações seguras, são altamente eficientes, acelerando a velocidade das reações, são econômicas, reduzindo a energia de ativação, não são tóxicas, atuam em condições favoráveis de ph, temperatura, polaridade do solvente, força iônica, atuam ainda como reguladoras de rotas metabólicas, não se desgastam no processo.
Com exceção de um pequeno grupo de moléculas de RNA com propriedades catalíticas chamadasde RIBOZINAS, todas as enzimas são porteínas.
Classificação das Enzimas
Oxidorredutase: são enzimas que catalisam reações de transferência de elétrons, ou seja, reações de oxiduredução. São as desidrogenases e as oxidases. Se uma molécula reduz, tem que haver outra que se oxide.
Transferases: Enzimas que catalisam reações de transferência de grupamentos funcionais como grupo amina, fosfato, acil, carboxil etc. como exemplo temos as quinases e as transaminases.
Hidrolases: catalisam as reações de hidrolise de ligação covalente. Ex as peptidases.
Liases: Catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas de água, amônia e gás carbônico, as dehidrtases e as descarboxilases são bons exemplos.
Isomerases: Catalisam reações de interconversão entre isômeros ópticos ou geométricos. As epimerases são exemplos.
Ligases: Catalisam reações de formação de novas moléculas a partir da ligação entre duas já existentes, sempre ás custas de energia (ATP). São as sintetases.
Atividade Enzimática 
Fatores que alteram a velocidade de reações enzimáticas: concentração das enzimas, concentração dos substratos, temperatura, PH, presença de inibidores.
Propriedades das Enzimas 
Atuam em concentrações muito baixas e condições suaves a temperatura e Ph; possuem todas as características das proteínas; podem ter sua atividade regulada, estão quase sempre dentro da célula e compartimentalizadas.
Enzimas são catalisadores: os catalisadores não deslocam o equilíbrio, mas apenas permitem que o equilíbrio seja atingido mais rapidamente.
Como funcionam as enzimas 
Praticamente todas as reações químicas tem uma barreira de energia separando os reagentes e os produtos. Esta barreira é denominada de energia livre de ativação (Ea)- energia mínima necessária para que os reagentes alcancem o estado ativado e a reação se processe.
A enzima não muda o G da reação, pois catalisadores não interferem com os estados inicial e fianl das reações; G é uma constante que se relaciona com a constante de equilíbrio da reação. 
Aspectos moleculares das enzimas
Toda enzima possui um sítio ativo, o centro ativo da enzima e o substrato apresentam estruturas complementares e desse modo se ajustam como chave e fechadura.
Sitio ativo é a região na superfície da enzima onde ocorre a catalise. O S se liga ao sítio ativo por ligações não covalentes: interações eletrostáticas e hidrofóbicas, forças de van de waals, ligações de H.
O sítio ativo consiste em diferentes partes da cadeia proteica (a enzima). Estas partes são colocadas juntas através do dobramento e da flexão da cadeia proteica (estruturas secundárias e terciarias), e assim o sitio ativo ocupa uma área relativamente pequena.
Sitio alostérico ou sitio de modulação. Local na enzima, diferente so sítio ativo, onde pode se ligar a um ativador ou inibidor alosterico (enzimas alostericas).
Cinética Enzimática
Estuda a velocidade das reações enzimáticas, e os fatores que influenciam nessa velocidade. Avalia se quantidade de substrato consumido por unidade de tempo de reação.
	 Por meio do estudo do modelo, observa que a velocidade de transformação do S ou P de uma reação enzimática depende de: quantidade de substrato presente (S), afinidade da enzima pelo substrato KM, quantidade de enzima presente (E), poder catalítico da enzima (KCAT).
	 Valores pequenos de Km refletem afinidade elevada e atingirá a máxima eficiência catalítica em baixas (S). valores grandes de KM refletem baixa afinidade de E pelo S.
	As constantes cinéticas definidas, vmax e km são importantes na compreensão do modo de funcionamento conjunto das enzimas para controlar o metabolismo.
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.
O modulador induz a modificações conformacionais na estrutura espacial da enzima, diminuindo a afinidade de E por S. A mais comum é a inibição por retroalimentação ou feed-back, onde o próprio produto da reação atua como modulador. Ex: síntese do colesterol
Modulação Covalente 
Ocorre quando há modificação com ligação covalente da molécula da enzima, com conversão entre formas ativas/inativa. O processo ocorre principalmente por adição/remoção de grupamentos fosfato de resíduos específicos do aminoácido serina.
Ex: a enzima fosforilase que atua degradação do glicogênio, apresenta ativada na presença de fosfato (fosforilação) e desativadas na ausência de fosfato (desfosforilação).
Efeito da temperatura sobre a atividade enzimática
Quanto maior a temperatura maior a velocidade da reação, até se atingir 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, perdendo sua função biológica. Ex: milho verde.
Efeito de PH na atividade enzimática
Mudanças extremas de ph podem alterar a estrutura da enzima devido a uma repulsão de cargas.
Importância do PH 
O ph afeta o caráter iônico dos grupos carboxílicos e amino. Cada enzima apresenta uma faixa de ph na qual sua atividade é maior. Como os fluidos corporais são tamponados, o ph geralmente não varia muito além dos valores ótimos. A papaína não sofre influência do Ph, utilizada para auxiliar a digestão, vômitos e enjoos.
Especificidade 
Alguns modelos procuram explicar a especificidade substrato/enzima: modelo chave e fechadura: prevê um encaixe perfeito do S no sitio activo da enzima.
Modelo do ajuste induzido: prevê um sitio de ligação não totalmente pré formado, mas sim moldável á molécula S: a enzima se ajustaria á molécula do substrato.
Modelo chave fechadura: muitas enzimas contem fendas com dimensões fixas que permitem e inserção somente de compostos com uma dada configuração. O substrato se ajusta a esse sitio como uma chave se ajusta a sua fechadura. Para proporcionar uma correta orientação das moléculas a enzimas sofre uma modificação conformacional. Cria assim, um ambiente perfeito (ph, temperatura, salinidade) para que a reação ocorra.
Cofatores enzimáticos e coenzimas
Cofatores: são pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas, que ajudam na atividade enzimática. Geralmente estes cofatores não estão ligados permanentemente a enzima, mas na ausência deles a enzima é inativa.
Cofatores: podem ser: grupo postético: quando o cofator não se dissocia da enzima, encontram se firmemente ligado a ela. Ex: FAD: algumas desidrogenases, HEME: catalases, peroxidases.
Coenzima: quando o cofator se dissocia da enzima, se encontra fracamente ligado a ela. Ex: NAD/NADH 
Na via glicolitica o NAD/NADH oscila entre duas enzimas: gliceraldeído P desidrogenase e lactato desidrogenase.
O ácido nicotínico (ou niacina), componente da coenzima NAD+, alivia a doença, que pode ser fatal, causada por deficiência nutricional da niacina em seres humanos conhecida como pelagra.
Cofatores: ions metálicos: podem estar firmemente ou fracamente ligado á enzima. EX: mg, fe,zn,cu. As enzimas cinases que envolvem ATP, requerem mg como cofator. A enzima anidrase carbônica como cofator.
Inibição enzimática 
Os inibidores enzimáticos atuam como reguladores das vias metabólicas. Esse mecanismo vai possibilitar o organismo responder a diferentes condições fisiológicas. Um grande número de substancia pode inibir a atividade enzimática.Quando o inibidor é produzido pela própria célula, a variação na sua concentração é empregada pela própria célula como uma forma de controle da velocidade das reações. Os inibidores podem ser irreversíveis ou reversíveis de acordo com a estabilidade gerada pela sua ligação com as enzimas, os inibidores irreversíveis se ligam as enzimas levando a inativação definitiva desta. Estes inibidores são muito tóxicos para o organismo já que não são específicos, sendo capazes de inativar qualquer enzima. 
Já inibidores reversíveis podem ser divididos em dois grupos: competitivos e não competitivos. Essa divisão é baseada na presença ou não de competição entre inibidor e o substrato pelo centro ativo da enzima. Tem semelhança com o substrato e compete com o substrato pelo sitio ativo da enzima. O inibidor (I) competitivo reage reversivelmente com E para formar um complexo (EI) análogo do complexo (ES), mas cataliticamente inativo. Na síntese do acido fólico, o PABA é necessário para o crescimento bacteriano. A sulfanilamida é um antibiótico que atua como inibidor competitivo.
A inibição competitiva é empregada terapeuticamente para tratar paciente que ingeriram metanol, um solvente encontrado em misturas, anticongelantes para veículos automotores. No fígado da pessoa intoxicada o metanol – formaldeído pela ação da enzima álcool desidrogenase. O formaldeído é muito lesivo para os tecidos vivos, leva a cegueira, porque os olhos são mais sensíveis.
Localização de algumas enzimas importantes:
Mitocôndrias: ciclo de Krebs, oxidação de ácidos graxos, descarboxilação do piruvato.
Citosol: glicólise, via das pentoses fosfato, síntese de ácidos graxos.
Núcleo: síntese do DNA e RNA.
Lisossomos: degradação de macromoléculas complexas.
Lactato desidrogenase: fígado, coração, eritrócitos 
Lipase/ pâncreas 
Glutamil- transpeptidase/ Eritrocitos
Transminases oxalacética/ fígado
Transaminase pirúvica/ fígado coração