RESUMO ENZIMAS

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ENZIMAS - BIOQUÍMICA 
- Introdução
Enzimas são proteínas especializadas que funcionam na aceleração de reações químicas. (Catalisadores biológicos)
Sem a catálise, a maioria das reações químicas nos sistemas biológicos seria muito lenta para fornecer produtosna proporção adequada para sustentar a vida.
No final da reação, as anzima sempre estarão na sua forma original. 
As enzimas podem aumentar a velocidade de uma reação por um fator de até 1017 vezes mais do que a reação não catalisada.
- Propriedades das enzima 
São catalisadores biológicos extremamente eficientes e aceleram 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 específicas de temperatura e pH
 Possuem todas as características das proteínas
 Podem ter sua concentração e atividade reguladas
 Estão quase sempre dentro da célula, e compartimentalizadas.
- Características 
As enzimas apresentam um alto grau de especificidade: cada enzima possui uma organização estrutural específica, permitindo a ligação apenas do(s) seu(s) substrato(s).
As enzimas são fundamentais para processos bioquímicos celulares tais como:
 degradação das moléculas nutrientes;
 transformação e conservação da energia química;
 síntese de macromoléculas biológicas a partir de moléculas precursoras simples;
- Importância prática do estudo das enzimas 
 em algumas doenças, especialmente nas desordens genéticas herdadas, pode ocorrer uma deficiência ou mesmo a ausência total de uma ou mais enzimas. Ex: fenilcetonúria (fenilalanina hidroxilase); doença de von Gierke (glicose-6-fosfatase hepática) - condições anormais podem ser causadas pela atividade excessiva de uma enzima;
 medidas da atividade de enzimas no plasma sangüíneo, eritrócitos ou amostras de tecido são importantes no diagnóstico de várias doenças; 
 muitos fármacos exercem seu efeito biológico por meio de interações com as enzimas.
- 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: o extravasamento deenzimas do meio intra para o meio extracelular leva a um aumento da atividade destas no sangue; esta atividade pode ser medida e fornece importante importante informação informação diagnóstica diagnóstica e de evolução evolução de um quadro clínico 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:
• Infarto Agudo do Miocárdio (Creatina quinase, Lactato desidrogenase)
• Hepatite (Transaminases: ALT, AST)
• Pancreatite (Amilase, Lipase)
• Câncer de próstata (Fosfatase ácida prostática) 
- Nomenclatura 
Existem 3 métodos para nomenclatura enzimática:
• Nome Oficial: Mais complexo, nos dá informações precisas sobre a função metabólica da enzima. Ex:
ATP:Glicose:Fosfo-Transferase
EC X.X.X.X (Enzyme Commission)
• Nome Clássico: Mais curto e utilizado no dia a dia de quem trabalha com enzimas; utiliza o sufixo "ase" para caracterizar a enzima. Ex: Urease ( catalisa a hidrólise da uréia), Hexoquinase, Peptidase, etc. Muitas enzimas são nomeadas pela adição do sufixo “ase” ao nome do seu substrato, ou à palavra ou frase que descreve sua atividade.
• Nome Trivial: Consagrados pelo uso. Ex: Tripsina, Pepsina, Ptialina.
- Classificação das enzimas 
As enzimas são divididas em seis grandes classes, cada uma com subclasses, de acordo com o tipo de reação que catalisam:
Classe 1: Óxido-redutases → transferência de elétrons (íons hidreto ou átomos de H). Ex: desidrogenases, redutases, oxidases e peroxidases.
Oxidação do etanol pela acool desidrogenase.
Classe 2: Transferases → reações de transferência de grupos. Ex: quinases, transcarboxilases e aminotransferases.
Reação catalisada por uma aminotransferase (o grupo NH2 foi deslocado). 
Classe 3: Hidrolases → reações de hidrólise. Ex: amilase, urease, pepsina, tripsina, quimotripsina e várias peptidases e esterases.
Classe 4: Liases → adição de grupos às duplas ligações ou formação de duplas ligações por meio de remoção de grupos. Ex: Fumarase.
Classe 5: Isomerases → transferência de grupos dentro da mesma molécula para formar isômeros. (ex: triose-fosfato-isomerase, epimerase, fosfoglicerato mutase).
Classe 6: Ligases → reações de síntese, onde duas moléculas são unidas, às custas de uma ligação fosfato de alta energia do ATP. (ex: reação do piruvato carboxilase - PIRUVATO CARBOXILASE tem biotina {grupo prostético}: carreador de CO2 ativado).
- Como as enzimas funcionam?
As enzimas aceleram a velocidade das reações por diminuir sua energia de ativação. A combinação do substrato com a enzima cria uma nova via de reação que tem um estado de transição de menor energia do que na ausência do substrato.
- Interação enzima-substrato
A ligação com o substrato dá-se em uma região pequena e bem definida da enzima, chamada centro ativo (ou sítio ativo); 
O centro ativo é formado por resíduos de aminoácidos e constitui uma cavidade com forma definida, que permite à enzima reconhecer seu substrato;
 uma molécula, para ser aceita como substrato, deve ter a forma espacial adequada para alojar-se no centro ativo e grupos químicos capazes de estabelecer ligações com os radicais do centro ativo;
a relação substrato-enzima não deve ser entendida como um modelo rígido de chave-fechadura (este modelo exemplifica a especificidade de uma enzima pelo seu substrato, mas não explica toda a complexidade da relação estabelecida entre eles durante a catálise); na verdade, a aproximação e a ligação do substrato induz na enzima uma mudança conformacional, tornando-a ideal para a catálise (modelo do ajuste induzido)(presença de 2 modelos).
Modelos de ajuste induzido: a) Aproximação entre substrato e enzima induz a formação do sítio ativo. b) Tensão no substrato induzida pela ligação do substrato à enzima, contorce os ângulos normais de ligação e “ativa” o substrato.
- Fatores que interferem na atividade enzimática 
A estrutura e a forma do centro ativo são uma decorrência da estrutura tridimensional da enzima e podem ser afetadas por quaisquer agentes capazes provocar mudanças conformacionais na proteína. Portanto, a atividade enzimática é dependente das características do meio, principalmente do pH e da temperatura;
As enzimas têm um pH ótimo (ou um intervalo de pH) no qual a sua atividade é máxima: em um pH maior ou menor, a atividade diminui. (Ex: fosfatase alcalina tem pH otimo de 10)
Como ocorre com a maioria das reações químicas, a velocidade da reação enzimática, que a 0°C apresenta valores próximos de zero, é favorecida pela elevação da temperatura. O gradativo aumento da velocidade só se verifica enquanto a enzima conservar a sua estrutura nativa.
- Inibidores enzimáticos 
A atividade enzimática pode ser diminuída por várias substâncias (constituintes normais ou estranhas às células) provocando alterações significativas no organismo;
 Os inibidores normalmente encontrados nas células constituem um mecanismo importante de controle da atividade enzimática;
Muitos medicamentos de uso na prática terapêutica baseiam suas propriedades na inibição específica de certas enzimas; 
As propriedades tóxicas de muitos inibidores possibilita também o seu emprego no combate contra insetos (inseticidas);
Os inibidores enzimáticos podem ser agrupados em duas categorias, de acordo com a estabilidade de sua ligação com a molécula de enzima, em inibidores reversíveis e irreversíveis.
A) REVERSÍVEIS: São divididos em dois grupos, os competitivos e os não-competitivos, baseando-se na competição (ou não) entre o inibidor e o substrato pelo centro ativo da enzima; 
Os inibidores competitivos competem com o substrato pelo centro ativo da enzima por apresentarem configuraçãoespacial semelhante à do substrato. Ex: A molécula de AZT compete com a desoxitimidina pelo sítio ativo da DNA polimerase viral na AIDS.
Os inibidores não-competitivos não possuem qualquer semelhança estrutural com o substrato da reação que inibem e seu efeito é provocado pela ligação a radicais não pertencentes ao centro ativo. Ex: metais pesados como Hg2+, Pb2+ e Ag2+, que reagem com os grupos -SH das proteínas.
B) IRREVERSÍVEIS: os inibidores irreversíveis reagem quimicamente com as enzimas, levando a uma inativação praticamente definitiva. Ex: compostos compostos organofosforados → formam ligações covalentes com o grupo -OH de resíduos de serina. Aspirina → transfere seu grupo acetil para o grupo -OH de um resíduo de serina na molécula da ciclooxigenase, inativando-a. Penicilina → liga-se especificamente as enzimas da via de síntese da parede bacteriana, tornando-as susceptíveis à lise.
- Regulação da atividade enzimática 
Basicamente, existem dois mecanismos para a regulação da atividade enzimática:
1. Controle da disponibilidade de enzimas exercido sobre as velocidades de síntese e de degradação das enzimas que determinam sua concentração celular;
2. Controle da atividade da enzima, efetuado por mudanças estruturais da molécula enzimática e que redundam em alterações da velocidade de catálise. Este efeito pode ser exercido mediante união não-covalente de moduladores (enzimas alostéricas), ou por modificação covalente da enzima.
 As enzimas alostéricas funcionam por meio de ligação não covalente de compostos reguladores chamados moduladores alostéricos. As enzimas alostéricas sofrem mudanças conformacionais em resposta à ligação do modulador. Essa mudança pode ser favorável ou desfavorável (inibidor alostérico) a ocorrência da reação.
A etapa reguladora em muitas vias metabólicas é catalisada por uma enzima alostérica. Em alguns sistemas multienzimáticos, a enzima reguladora é inibida pelo produto final da via sempre que a sua concentração exceder as necessidades celulares. (Qual a diferença da inibição alostérica para a inibição não competitiva?).
Algumas enzimas reguladoras sofrem modificação covalente reversível. Entre os grupos modificadores estão: fosfato, adenosina monofosfato, uridila monofosfato, adenosina difosfato ribose e grupos metila.
 Algumas enzimas são sintetizadas em uma forma inativa, o zimogênio. Para que o zimogênio adquira as propriedades de enzima, é necessário que haja hidrólise de determinadas ligações peptídicas e conseqüente remoção da cadeia de aminoácidos.(ex: Pepsinogênio)
- Cofatores são imprescindíveis para a atividade de algumas enzimas:
Muitas enzimas necessitam da associação com outras moléculas ou íons para exercer seu papel catalítico.
Esses componentes da reação enzimática são genericamente chamados cofatores, os quais podem ser íons metálicos (Ca, Mg, Mn, Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Se e outros) ou moléculas orgânicas não protéicas (coenzimas). 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.
As enzimas que precisam de íons são chamadas metaloenzimas. (EX: Anidrase carbônica (Zn2+) -Piruvato quinase (K+ , Mg2+ -Piruvato quinase (K , Mg )-ATPase (Na+ , Mg2+)-Urease (Ni2+)).
OBS: Grupo prostético -> Porção não proteica de proteínas conjugadas importante na funçao dessa proteína (ex: hemoglobina). Cofator: Moléculas não proteicas que são importantes na atividade de algumas enzimas.
As coenzimas são geralmente derivadas de alguma vitamina hidrossolúvel (EX: Vitamina B5 ou ácido pantotênico deriva a coenzima A, vitamina B12 ou 5-desoximetilcobalamina).