enzimas - bioquimica

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05/09/2017
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EnzimasEnzimas
Introdução Introdução –– enzimasenzimas
• Definição: são um grupo de substâncias orgânicas de
natureza normalmente protéica com atividade intra ou
extracelular que têm funções catalisadoras, catalisando
reações químicas que, sem a sua presença, dificilmente
aconteceriam.
• Proteínas mais notáveis e altamente especializadas;
• Catalisadores das reações em sist. Biológicos;
• Alto grau de especificidade pelos seus substratos;
• Aceleram reações químicas específicas;
• Funcionam em condições muito suaves de temp. e pH.
Importância da Importância da enzimologiaenzimologia
Medicina:
Estudo de desordens metabólicas (excesso, deficiência ou ausência);
Medição da atividade de enzimas plasmáticas > diagnóstico e 
monitoramento;
Indústria química:
Importantes ferramentas práticas;
Processamento de alimentos;
Agricultura;
Dia-a-dia
Preparo de alimentos;
Limpeza doméstica.
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EnzimologiaEnzimologia
Histórico:
Catálise biológica >> final dos anos 1700;
Digestão de carne (sec. Estômago); Amido> açúcar
Louis Pasteur – “fermentos inseparáveis”
Frederick W. Kuhne – “enzimas”
1926 >> James Sumner cristalizou a urease> avanço >> propriedades 
físicas e químicas das enzimas;
Século XX >> caracterização das enzimas do metabolismo celular;
A maioria das enzimas são proteínasA maioria das enzimas são proteínas
Exceção: moléculas de RNA com propriedades 
catalíticas
TODAS as enzimas são proteínas;
Atividade catalítica depende de sua conformação nativa;
A atividade se perde se ocorrer desnaturação ou dissociação de suas 
subunidades;
Estruturas primárias, secundárias, terciárias Estruturas primárias, secundárias, terciárias 
e quaternárias e quaternárias são essenciais são essenciais para o para o 
exercício da sua atividade catalítica.exercício da sua atividade catalítica.
FeedbackFeedback –– est. tridimensionalest. tridimensional
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A maioria das enzimas são proteínasA maioria das enzimas são proteínas
Características estruturais
Peso entre 12.000 até mais de 1 milhão Kda;
Algumas requerem cofatores >> componentes químicos necessários para 
serem ativas:
Cofatores > (um ou mais íons inorgânicos)
Coenzimas > (moléculas orgânicas complexas)
Grupos
prostéticos
Holoenzima
Apoenzima ou apoproteína
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As enzimas são classificadas pelas reações As enzimas são classificadas pelas reações 
que catalisamque catalisam
Palavra ou frase que descreve sua atividade + Sufixo “ase” 
Nome do seu substrato + sufixo “ase”
As enzimas são classificadas pelas reações As enzimas são classificadas pelas reações 
que catalisamque catalisam
Classificação enzimática internacional
(número) E.C. 2.7.1.1
Onde: primeiro dígito (2) classe (transferase)
segundo dígito (7) subclasse (fosfotransferase)
terceiro dígito (1) fosfotranferases OH como receptor
quarto dígito (1) D-glicose como receptor do fosfato
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Como as enzimas trabalham?Como as enzimas trabalham?
Reações químicas não catalizadas tendem a ser lentas
Moléculas são estáveis em ambiente aquoso (pH neutro e temp. moderada)
Reações bioquímicas improváveis >> intermediários com carga, instáveis
Sítio ativo
Como as enzimas trabalham?Como as enzimas trabalham?
As enzimas As enzimas nãonão afetam o afetam o equilíbrio químico equilíbrio químico 
das reações, mas sim a das reações, mas sim a velocidadevelocidade com a com a 
qual elas ocorremqual elas ocorrem
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Força catalítica e especificidadeForça catalítica e especificidade
Características gerais dos complexos ES
Aumento da velocidade de 5 a 17 ordens de magnitude;
Muitos específicas, discriminam bem os substratos com estruturas 
similares;
De onde vem toda essa energia???
Modelo chave-fechadura, Fisher (1894)
Noção moderna de catálise enzimática
Linnus pauling (1946)
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Forças catalíticas e especificidadeForças catalíticas e especificidade
Príncipios básicos
Reações químicas ES >> grupos do S e cadeias laterais de aa, íons 
metálicos e coenzimas >> abaixam a energia de ativação
Tipos comuns de catálises enzimáticas
Interações fracas, não-covalentes >> ES
Formação de um complexo ES específico
Força que estabiliza as estruturas protéicas >> ligações de H e interações 
hidrofóbicas iônicas e de van der Waals
Energia de ligação >>> complexo ES
Forças catalíticas e especificidadeForças catalíticas e especificidade
Príncipios básicos
Reações químicas ES >> grupos do S e cadeias laterais de aa, íons 
metálicos e coenzimas >> abaixam a energia de ativação
Tipos comuns de catálises enzimáticas
Interações fracas, não-covalentes >> ES
Formação de um complexo ES específico
Força que estabiliza as estruturas protéicas >> ligações de H e interações 
hidrofóbicas iônicas e de van der Waals
Energia de ligação >>> complexo ES
AA energia de ligação energia de ligação é aé a maior fonte de maior fonte de 
energia livre energia livre usada pelas enzimas para usada pelas enzimas para 
baixar abaixar a energia de ativação energia de ativação das reações.das reações.
Forças catalíticas e especificidadeForças catalíticas e especificidade
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Cinética e regulaçãoCinética e regulação
enzimáticaenzimática
JailtonJailton AzevedoAzevedo
Doutor em Ciências - Biotecnologia em saúde - FIOCRUZ
IntroduçãoIntrodução
• Definição: área do conhecimento que determina a
velocidade da reação enzimática e como ela se
modifica em resposta aos parâmetros
experimentais;
Velocidade que o S é convertido 
em P de acordo com o tempo
Concentração do substrato Concentração do substrato versusversus velocidadevelocidade
Medida de eficiência da catálise de uma E
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Eq. Eq. MichaelisMichaelis--MentenMenten
Medida de eficiência da catálise de uma E
O comportamento cinético de uma enzima se 
baseia na [ES]
Inibição reversível e irreversívelInibição reversível e irreversível
Moléculas que interferem com a catálise, diminuindo ou interrompendo-a;
[ E ]>> processos celulares >> [ I ] importantes agentes farmacêuticos;
Estudo da inibição traz informações valiosas nas vias metabólicas
Inibe a [E] na primeira etapa na síntese das 
prostaglandinas >>> DOR
Inibição reversívelInibição reversível
Competitiva:
Concorre com o substrato pelo sítio ativo da enzima e, em geral a reação 
não ocorre enquanto o inibidor estiver ligado à enzima.
Estrutura similar ao [S]
Durante o tempo que o inibidor está ligado à enzima, ele impede a ligação 
do substrato
Exemplo: Indivíduos que ingeriram metanol – DSH > formaldeído, adm. de 
álcool.
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Exemplo: Indivíduos que ingeriram metanol – DSH > formaldeído, adm. de 
álcool.
Inibição reversívelInibição reversível
Inibição reversívelInibição reversível
Incompetitiva
Liga-se em um sítio distinto do sítio ativo do substrato, ligando-se apenas 
ao complexo ES
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Inibição reversívelInibição reversível
Mista
Inibidor apresenta características de inibição competitiva e incompetitiva;
Inibição reversívelInibição reversível
Não competitiva:
O inibidor se liga a um sítio alostérico da enzima e a inativa.
Inibição irreversívelInibição irreversível
São aqueles que se combinam com um grupo funcional na molécula da
enzima e que é essencial para sua atividade, ou podendo promover
destruição total do mesmo.
Ex.: inibidores suicidas, indústria farmacêutica
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Exemplo: inibição irreversível (suicida)Exemplo: inibição irreversível (suicida)
Exemplo: inibição irreversível (suicida)Exemplo: inibição irreversível (suicida)
PBP
PEG
Exemplo: inibição irreversível (suicida)Exemplo: inibição irreversível (suicida)
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Exemplo:inibição irreversível (suicida)Exemplo: inibição irreversível (suicida)
AtvAtv. Enzimática afetada pelo pH. Enzimática afetada pelo pH
As enzimas têm um pH ótimo ou uma região de pH ótimo para sua
atividade máxima;
Mudança dos estados de ionização dos grupos laterais, afetando aspectos
críticos na estrutura tridimensional da proteína
Enzimas reguladorasEnzimas reguladoras
•Metabolismo celular >> enzimas trabalhando em
conjunto;
•Vias metabólicas;
•O produto da reação da primeira enzima tende a
tornar-se o substrato da enzima na próxima reação do
ciclo;
•Em cada sistema, há pelo menos uma enzima que
determina a velocidade de toda a sequência,
catalisando a reação mais lenta ou a reação limitante da
velocidade;
•Enzimas reguladoras: em resposta a sinais, ou seja, às
necessidades energéticas celulares;
•Em muitos sistemas, a primeira enzima é a enzima
reguladora;
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Enzimas reguladoras (Ex.)Enzimas reguladoras (Ex.)
Enzimas reguladoras: Enzimas reguladoras: alostéricasalostéricas
Enzimas alostéricas: funcionam através da ligação não-covalente e
reversível de um metabólito regulador chamado modulador.
São em geral maiores e mais complexas que as enzimas simples.
Geralmente é regulada pelo produto final da via metabólica.
Inibição por retroalimentação
Enzimas reguladoras: Enzimas reguladoras: alostéricasalostéricas
Subunidade Catalítica
Subunidade Regulatória
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Enzimas reguladorasEnzimas reguladoras
Enzimas reguladoras: outros mecanismosEnzimas reguladoras: outros mecanismos
Algumas enzimas reguladoras funcionam através da ligação covalente e
reversível de um metabólito.
Ex.: adenosina monofosfato, difosfato ribose, grupos metil, etc.
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