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A 4 - CINÉTICA ENZIMÁTICA

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ENZIMAS
Prof. Fernando Borges Araújo
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ENZIMAS - HISTÓRICO
Catálise biológica  início séc. XIX
digestão da carne: estômago;
digestão do amido: saliva.
Década de 50
Louis Pasteur - concluiu que a fermentação do açúcar em álcool pela levedura era catalisada por “fermentos” = enzimas.
Eduard Buchner (1897)
extratos de levedo podiam fermentar o açúcar até álcool;
enzimas funcionavam mesmo quando removidas da célula viva.
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ENZIMAS - HISTÓRICO
James Sumner (1926)
Isolou e cristalizou a urease;
Cristais eram de proteínas;
Postulou que “todas as enzimas são proteínas”.
John Northrop (década 30)
Cristalizou a pepsina e a tripsina bovinas;
Década de 50 – séc. XX
75 enzimas  isoladas e cristalizadas;
Ficou evidenciado caráter protéico.
Atualmente + 2000 enzimas são conhecidas.
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ENZIMAS 
Definição:
Catalisadores biológicos;
Longas cadeias de pequenas moléculas chamadas aminoácidos.
Função:
Viabilizar a atividade das células, quebrando moléculas ou juntando-as para formar novos compostos.
Com exceção de um pequeno grupo de moléculas de RNA com propriedades catalíticas, chamadas de RIBOZIMAS, todas as enzimas são PROTEÍNAS.
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ENZIMAS – PROTEÍNA
		Classificação proteínas
Proteínas globulares Proteínas fibrosas
 Estrutura das proteínas
Primaria Secundaria Terciária Quaternária
		 ENZIMAS 
		Proteínas globulares
		 Estrutura terciária
Proteínas com alto peso molecular, maioria entre 15 a 1000 Kilo Daltons Unit (KD)
OBS: 1 Dalton = 1 unidade de peso molecular (AMU)
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ENZIMAS – ESTRUTURA
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ENZIMAS – CARACTERÍSTICAS GERAIS
Apresentam alto grau de especificidade;
São produtos naturais biológicos;
Reações baratas e seguras;
São altamente eficientes, acelerando a velocidade das reações (108 a 1011 + rápida);
São econômicas, reduzindo a energia de ativação;
Não são tóxicas;
Condições favoráveis de pH, temperatura, polaridade do solvente e força iônica. 
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ENZIMAS 
Comparação das enzimas com catalisadores químicos.
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ENZIMAS – NOMENCLATURA
Século XIX - poucas enzimas identificadas
 
 - Adição do sufixo ”ASE” ao nome do substrato: 
	* gorduras (lipo - grego) – LIPASE
	* amido (amylon - grego) – AMILASE
 - Nomes arbitrários:
	* Tripsina e pepsina – proteases
 
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ENZIMAS – NOMENCLATURA
1955 - Comissão de Enzimas (EC) da União Internacional de Bioquímica (IUB)  nomear e classificar.
Cada enzima  código com 4 dígitos que caracteriza o tipo de reação catalisada:
1° dígito - classe
2° dígito - subclasse
3° dígito - sub-subclasse
4° dígito - indica o substrato
 
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ENZIMAS – CLASSIFICAÇÃO
Classificação das enzimas segundo a Comissão de Enzimas.
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ENZIMAS – CLASSIFICAÇÃO
Classificação das enzimas segundo a Comissão de Enzimas.
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ENZIMAS – CLASSIFICAÇÃO
 Subclasses
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ENZIMAS – NOMENCLATURA
ADP + D-Glicose-6-fosfato
ATP + D-Glicose
IUB - ATP:glicose fosfotransferase
E.C. 2.7.1.1
2 - classe - Transferase
7 - subclasse - Fosfotransferases 
1 - sub-subclasse - Fosfotransferase que utiliza grupo hidroxila como receptor
1 - indica ser a D-glicose o receptor do grupo fosfato
Nome trivial: Hexoquinase
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ENZIMAS – CATALISADORES
Aceleram reações químicas
Ex: Decomposição do H2O2 
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ENZIMAS – CATALISADORES
Não são consumidos na reação
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ENZIMAS – CATALISADORES
Atuam em pequenas concentrações 
1 molécula de Catalase
 decompõe
5 000 000 de moléculas de H2O2
pH = 6,8 em 1 min
Número de renovação = n° de moléculas de substrato convertidas em produto por uma única molécula de enzima em uma dada unidade de tempo.
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ENZIMAS – CATALISADORES
Não alteram o estado de equilíbrio
Abaixam a energia de ativação;
Keq não é afetado pela enzima.
Não apresenta efeito termodinâmico global 
G não é afetada pela enzima.
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ENZIMAS – 
COMPONENTES DA REAÇÃO
Substrato se liga ao 
SÍTIO ATIVO
da enzima
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ENZIMAS – SÍTIO ATIVO
Região da molécula enzimática que participa da reação com o substrato.
Pode possuir componentes não protéicos:cofatores.
Possui aminoácidos auxiliares e de contato.
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ENZIMAS – COFATOR
 Algumas enzimas que contêm ou necessitam de elementos inorgânicos como cofatores
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ENZIMAS – COENZIMAS
 Maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis 
 Classificam-se em:
	- transportadoras de hidrogênio
	- transportadoras de grupos químicos
 Transportadoras de hidrogênio
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ENZIMAS – COENZIMAS
 Transportadoras de grupos químicos
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ENZIMAS – 
LIGAÇÃO ENZIMA - SUBSTRATO
Emil Fischer (1894): alto grau de especificidade das enzimas originou  Chave-Fechadura , que considera que a enzima possui sitio ativo complementar ao substrato. 
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ENZIMAS – 
LIGAÇÃO ENZIMA - SUBSTRATO
Koshland (1958): Encaixe Induzido , enzima e o o substrato sofrem conformação para o encaixe. O substrato é distorcido para conformação exata do estado de transição.
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ENZIMAS – 
ATIVIDADE ENZIMÁTICA
Enzyme Commission: “uma unidade (U) de atividade é a quantidade de enzima que catalisa a transformação de 1 micro mol de substrato ou a formação de 1 micro mol de produto por minuto”.
 Expressa: U = micro moles produto/minuto 
Atividade específica = U/mg de proteína
Enzima pura, condições que permita a velocidade da reação seja máxima  o substrato [S] de modo a permitir que toda a enzima [E]  [ES].
V = K[E] = K[ES] 
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ENZIMAS – 
ATIVIDADE ENZIMÁTICA
Fatores que alteram a velocidade de reações enzimáticas:
- pH;
	- temperatura;
	- concentração das enzimas;
	- concentração dos substratos;
	- presença de inibidores.
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ENZIMAS – 
INFLUÊNCIA DO PH
O efeito do pH sobre a enzima deve-se às variações no estado de ionização dos componentes do sistema à medida que o pH varia. 
Enzimas  grupos ionizáveis, existem em ≠ estados de ionização.
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ENZIMAS – 
INFLUÊNCIA DO PH
A estabilidade de uma enzima ao pH depende: 
 - temperatura;
 - força iônica;
 - natureza química do tampão;
 - concentração de íons metálicos contaminantes;
 - concentração de substratos ou cofatores da enzima;
 - concentração da enzima.
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ENZIMAS – 
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
 temperatura dois efeitos ocorrem:
 a taxa de reação aumenta, como se observa na maioria das reações químicas;
 a estabilidade da proteína decresce devido a desativação térmica.
 Enzima  temperatura ótima para que atinja sua atividade máxima, é a temperatura máxima na qual a enzima possui uma atividade cte. por um período de tempo.
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ENZIMAS – 
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
O efeito da temperatura depende:
	- pH e a força iônica do meio;
	- a presença ou ausência de ligantes. 
Acima desta temperatura, o  velocidade de reação devido a temperatura é compensado pela perda de atividade catalítica devido a desnaturação térmica.
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ENZIMAS – 
INFLUÊNCIA DA [E]
 Velocidade de transformação do S em P  qtidade de E.
 Desvios da linearidade ocorrem:
 Presença de inibidores na solução de enzima;
 Presença de substâncias tóxicas;
 Presença de um ativador que dissocia a enzima;
 Limitações impostas pelo método de análise.
Recomenda-se:
 Enzimas com alto grau de pureza;
 Substratos puros;
 Métodos de análise confiável.
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ENZIMAS – 
INFLUÊNCIA DA [S]
 [S] varia durante o curso da reação à medida que S é convertido em P.
 Medir Vo = velocidade inicial da reação.
[E] = cte.
[S] pequenas  Vo linearmente.
[S] maiores 