ENZIMAS

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ENZIMAS
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ENZIMAS
As enzimas são proteínas especializadas em catalisar reações biológicas, ou seja aumentam a velocidade de uma reação química em mais de um milhão de vezes e sem interferir no processo. 
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Enzimas Importância Biomédica
Biocatalisadores
regulam as velocidades de todos os processos fisiológicos
Papel fundamental na saúde e na doença
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Estados patológicos
Enzimas do ciclo da uréia
Lesão tecidual grave
 Cirrose Hepática
Prejudica a síntese de enzimas pelo tecido
 Amônia
(tóxica para o organismo) 
 Uréia
(não tóxica)
COMA HEPÁTICO
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Estados patológicos
Doenças Genéticas - EIM
Incapacidade ou capacidade parcial 
de sintetizar enzimas
Sintomatologia variada
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Estados patológicos
Determinação da atividade de enzimas específicas 
no plasma proporciona ao clínico informações importantes 
para o diagnóstico
Lesão cardíaca grave
Infarto do miocárdio
Extravasamento de enzimas intracelulares 
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Enzimas - Nomenclatura
 No século XIX - poucas enzimas identificadas
 Adicionava-se sufixo ASE ao nome do substrato
enzima que hidrolisam 
gorduras (lipo - grego) - LIPASE
amido (amylon - grego) - AMILASE
proteínas - PROTEASE
 Nomes arbitrários
Tripsina e pepsina - proteases
Catalase - H2O2
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Enzimas - Nomenclatura
Sistema Oficial IUB
Cada enzima - no de código (E.C.- Enzime Comission) com 4 dígitos que caracterizam o tipo de reação
1o dígito - classe
2o dígito - subclasse
3o dígito - sub-subclasse
4odígito - indica o substrato
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Enzimas - Classificação
		N0
		Classe
		Tipo de reação catalisada
		1
		Oxirredutases
		Transferência de elétrons
(íons hidreto ou átomos H)
		2
		Transferases
		Reações de transferência de grupos
		3
		Hidrolases
		Reações de hidrólise 
		4
		Liases
		Adição de grupos em ligas duplas ou remoção de grupos com a formação de ligas duplas
		5
		Isomerases
		Transferência de grupos dentro da mesma molécula para formar isômeros
		6
		Ligases
		Formação de ligações C-C, C-S, C-O, C-N pelo acoplamento da clivagem do ATP
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Enzimas - Classificação
. Oxirredutases – transferência de elétrons
Lactato desidrogenase
AH2 + B A + BH2
Exemplo Ácido Lático Desidrogenase
COOH NADH NADox COOH
 ( (
CO H-C- OH
 ( (
CH3 CH3
Ácido Pirúvico Ácido Lático
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Enzimas - Classificação
Exemplo: Hexoquinase 
2. Transferases 
 transferência de grupos 
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Enzimas - Classificação
Exemplo: Aminotransferase - TGP
2. Transferases - transferência de grupos 
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Enzimas - Classificação
3. Hidrolases - reações de hidrólise 
Lactose
(-D-glicopironosil--D-galactopiranose )
H2O
Glicose + Galactose
Exemplo: Lactase
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Enzimas - Classificação
4. Liases – adição ou remoção de grupos (H2O, NH4+, CO2).
Ex: Fumarase
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Enzimas - Classificação
5. Isomerase – transferência de grupos dentro da mesma 
 molécula, formação de isômeros
Triose Phosphate
Isomerase
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Enzimas - Classificação
6. Ligases – reações de síntese com consumo de ATP
Exemplo: Piruvato carboxilase
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Enzimas - Nomenclatura
ATP + D-Glicose
ADP + D-Glicose-6-fosfato
IUB - ATP:glicose fosfotransferase
E.C. 2.7.1.1
2 - classe - transferase
7 - sub-classe - fosfotransferase
1 - sub-subclasse - fosfotransferase que utiliza grupo
 hidroxila como receptor
1 - indica ser a D-glicose o aceptor do grupo fosfato
Hexoquinase
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Enzimas
Proteínas especializadas
Aceleram reações químicas
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Enzimas
Catalisadores de reações nos sistemas biológicos
Grande eficiência catalítica 
Alto grau de especificidade por seus substratos
Funcionam 
em soluções aquosas
em pH e temperaturas fisiológicas
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Enzimas 
Proteínas
Ribozimas
RNAs
Simples
Conjugadas
Holoenzima
Apoenzima
Cofator + apoenzima
Estrutura 
Enzimática
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Cofatores e coenzimas
Cofatores‑ componente não enzimático necessário para a enzima exercer sua atividade. 
 		ion metalico: Zn2+ Mg2+ Cu2+ Fe3+ 		molécula orgânica (coenzima)  NAD+. 
Algumas requerem ambos. 
importantes para as enzimas de processos de transferência de grupamentos (oxi‑redução). 
Alguns co‑fatores se associam a enzima apenas temporariamente. Outros estão permanentemente ligados, em geral por meio de ligações covalentes ‑ Grupo prostético
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Enzimas
Com exceção de um pequeno grupo de moléculas de RNA que possuem atividade enzimática e são chamadas de RIBOZIMAS, todas as enzimas são PROTEÍNAS
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ENZIMA
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Enzimas
Catalisadores
Aumentam a velocidade das reações
Atuam diminuindo a energia de ativação
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 AÇÃO CATALÍTICA
Quanto à ação da enzima, a teoria mais aceita é a de que a enzima e a substância sobre a qual vai agir (chamada substrato) formam um composto intermediário que, posteriormente, sofre um desdobramento, regenerando a enzima.  
E + S  ES  E + P
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AÇÃO CATALÍTICA
As enzimas se conectam às substâncias reagentes e enfraquecem certas ligações químicas, de modo que menos energia (de ativação) é necessária para que as reações ocorram.  
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Enzimas
Energia de ativação
Diferença entre os níveis de energia do estado basal e do estado de transição
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Representação esquemática das alterações de energia que acompanham a formação do complexo ES, do estado de transição e a subseqüente liberação do produto da reação 
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Enzimas Componentes da Reação Enzimática
 E + S E S E + P
E - Enzima
S - Substrato(s)
ES - Complexo Enzima -Substrato
P – Produto(s)
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Enzimas Componentes da Reação Enzimática
E + S E S P + E
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Enzimas Centro Catalítico / 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
Substratos
Complexo ES (Enzima-Substrato)
Ligação Sítio Ativo
Chave-fechadura
Encaixe induzido
Liberação do Produto 
 +
 Enzima inalterada
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Considerações sobre o Sítio Ativo 
	necessidade de grupamentos químicos 	reativos 
Os grupamentos de hidrocarbonetos não se envolvem na ligação.
 Os grupamentos envolvidos são:
‑imidazol (histidina) ‑hidroxila (serina)
‑carboxila (aspartato e glutamato) ‑sulfidrila (cisteina)
‑amino (lisina)
‑fenólico (tirosina)
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Ligação da Enzima ao Substrato
2 modelos propostos:
 Chave-Fechadura 
 Encaixe Induzido 
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 Enzimas Ligação da enzima ao substrato 
 Modelo 
Chave-Fechadura
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ENCAIXE INDUZIDO
Os sitio de ligação são pre‑formados e sofrem mudanças na conformação no momento da ligação com o substrato 
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Enzimas - Propriedades
- Não são consumidos na reação
ES
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Enzimas - Propriedades
- 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
TURNOVER NUMBER
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Enzimas - Propriedades
- Não alteram o estado de equilíbrio
 no nível basal (forma estável), S e/ou P contém uma
 	 quantidade característica de energia livre
 o equilíbrio entre S e P reflete a diferença em energia
 livre dos seus estados basais
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Enzimas Especificidade
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Especificidade As enzimas são específicas Especificidade‑ capacidade da enzima distinguir entre 2 substratos.
Enzimas
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Enzimas Especificidade Estereoquímica
encaixam em substratos com a configuração
espacial correta. 
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Enzimas Especificidade de Grupo
Tipo de ligação e um dos fragmentos devem ser específicos
Ex: maltase digestão de glicídios
Metade da molécula deve ser a glicose
Frutose
Galactose
Arabinose
Xilulose
Poucas enzimas são absolutamente específicas apenas para um composto.