Enzimas: Proteínas Catalisadoras

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ENZIMAS 
Profa. Dra. Luciana Bastos Rodrigues 
ENZIMAS 
• Enzimas são proteínas com atividade catalítica. 
Praticamente todas as reações que caracterizam o 
metabolismo celular são catalisadas por enzimas. 
 
• Como catalisadores celulares extremamente 
poderosos, as enzimas aceleram a velocidade de 
uma reação sem, no entanto, participar dela como 
reagente ou produto. 
 
• As enzimas atuam ainda como reguladoras de 
conjuntos complexos de reações. 
 
• As enzimas são, portanto, consideradas as unidades 
funcionais do metabolismo celular. 
Estudo das Enzimas 
• Importância prática: 
 
• - Doenças genéticas 
• - Diagnósticos de doenças 
• - Alvo terapêutico para diversas drogas 
 
• - Processamento de alimentos 
• - Indústria química 
• - Agricultura 
 
ENZIMA 
 
do Lat.en, dentro + zyme, fermento 
 
s. f., Bioquím., 
molécula de origem biológica, produzida por células 
vivas, que aumenta a velocidade de uma reação 
bioquímica específica, atuando como catalisador 
orgânico; fermento. 
 
CATALISADOR 
 
adj. e s. m., Quím., 
 
substância que tem a propriedade de acelerar ou 
retardar a velocidade de uma reação química sem se 
alterar no decorrer deste processo; o que provoca a 
catálise. 
James Sumner 1926 – Isolou a Urease 
 
 Características inteiramente de proteínas 
TODAS ENZIMAS SÃO PROTEÍNAS ???? 
PROPRIEDADES GERAIS 
 
 
Enzimas 
 
 
 
 
 Proteínas 
 
 
 RNA 
AÇÃO DEPENDE DA 
INTEGRIDADE 
CONFORMAÇÃO 
NATIVA 
Nomenclatura 
• Existem 3 métodos para nomenclatura enzimática: 
 
Nome Recomendado: Mais curto e utilizado no dia a 
dia de quem trabalha com enzimas; Utiliza o sufixo 
"ase" para caracterizar a enzima. Exs: Urease, 
Hexoquinase, Peptidase, etc. 
 
Nome Sistemático: Mais complexo, nos dá 
informações precisas sobre a função metabólica da 
enzima. Ex: ATP-Glicose-Fosfo-Transferase 
 
Nome Usual: Consagrados pelo uso; Exs: Tripsina, 
Pepsina, Ptialina. 
SUBSTRATO + (SUFIXO) ASE 
NOMENCLATURA 
Glicosidase 
Urease 
Sacarase 
AÇÃO QUE ELA REALIZA + (SUFIXO) ASE 
Lactato Desidrogenase 
Adenilato Ciclase 
Piruvato Decarboxilase 
Piruvato Carboxilase 
Nome originais: 
Quimiotripsina 
Pepsina 
Classificação 
• 1-Oxidorredutases: São enzimas que catalisam 
reações de transferência de elétrons, ou seja: 
reações de oxi-redução. São as Desidrogenases 
(redutases) e as Oxidases 
 
• 2-Transferases: Enzimas que catalisam reações de 
transferência de grupamentos funcionais como 
grupos amina, fosfato, acil, carboxil, etc. Como 
exemplo temos as Quinases (grupos fosfato) e as 
Transaminases 
 
• 3-Hidrolases: Catalisam reações de hidrólise de 
ligação covalente. Ex: As peptidades 
 
Classificação 
• 4-Liases: Catalisam a quebra de ligações covalentes 
e a remoção de moléculas de água, amônia e gás 
carbônico. Em geral há remoção de grupamentos 
químicos. As Dehidratases e as Descarboxilases são 
bons exemplos 
 
• 5-Isomerases: Catalisam reações de interconversão 
entre isômeros ópticos ou geométricos. As 
Epimerases são exemplos. 
 
• 6-Ligases: Catalisam reações de formação de novas 
moléculas a partir da ligação entre duas já 
existentes, sempre às custas de energia (ATP). São 
as Sintetases. 
Nomenclatura e classificação das enzimas 
 
• Século XX -  quantidade de enzimas descritas 
 
– Nomenclatura existente se tornou ineficaz 
 
• 1955 - IUB - União Internacional de Bioquímica adotou um 
novo sistema de nomenclatura e classificação 
 
– mais complexo 
– sem ambigüidades 
– baseado no mecanismo de reação 
 
Nomenclatura e classificação das enzimas 
 
• Cada enzima  código com 4 dígitos que caracteriza o tipo de 
reação catalisada: 
 
– (E.C.- Enzime Comission) 
 
– 1° dígito – classe 
– 2° dígito – subclasse 
– 3° dígito - sub-subclasse 
– 4° dígito - indica o substrato 
 
Classificação das Enzimas 
1. Oxido-redutases (Reações de oxidação/Redução) 
 1.1.atuando em CH-OH 
 1.2.atuando em C=O 
 1.3.atuando em C=O- 
 1.4.atuando em CH-NH2 
 1.5.atuando em CH-NH- 
 1.6.atuando em NADH, NADPH 
 
2. Transferases (Transferência de grupos) 
 2.1.grupos com um carbono 
 2.2.grupos aldeído ou cetona 
 2.3.grupos acil 
 2.4.grupos glicosil 
 2.7.grupos fosfatos 
 2.8.grupos contendo enxofre 
Classificação das Enzimas 
 
3. Hidrolases (Reações de Hidrólise) 
 3.1.ésteres 
 3.2.ligações glicosídicas 
 3.4.ligações peptídicas 
 3.5.outras ligações C-N 
 3.6.anidridos ácidos 
 
4. Liases (Adição ou remoção de grupos) 
 4.1. =C=C= 
 4.2. =C=O 
 4.3. =C=N- 
Classificação das Enzimas 
 
5. Isomerases (Transferência de grupos dentro da mesma 
molécula, formação de isômeros) 
 5.1.racemases 
 5.2. Cis-Trans isomerases 
 5.3. Oxirredutases Intramoleculares 
 5.4. Transferases Intramoleculares (Mutases) 
 5.5. Liases Intramoleculares 
 
6. Ligases (catalisam a ligação de duas moléculas com 
hidrólise da ligação pirofosfato na molécula de ATP (ou 
uma semelhante, igualmente trifosfatada) 
 
 6.1. C-O 
 6.2. C-S 
 6.3. C-N 
 6.4. C-C 
Classificação das Enzimas 
 
 
1. Oxirredutases – Reações de oxidação/Redução 
Exemplo: Lactato desidrogenase 
Redução Ác. Pirúvico à 
Ác. lático 
Classificação das Enzimas 
 
 
Exemplo Hexoquinase 
2. Transferases - Transferência de grupos 
Tranferência do P do 
ATP para glicose 
Classificação das Enzimas 
 
 
3. Hidrolases - Reações de Hidrólise 
Exemplo: Lactase 
Catalisa a hidrólise da lactose em glicose e galactose 
Classificação das Enzimas 
 
 
4. Liases – Adição ou remoção de grupos (H2O, NH4+, CO2). 
Ex: Fumarase 
hidratação de fumarato em L-malato 
Classificação das Enzimas 
 
 
5. Isomerases – Transferência de grupos dentro da mesma 
molécula, formação de isômeros 
Interconversão reversível de dihidroxiacetona 
fosfato e D-gliceraldeido-3-fosfato 
Exemplo: Triose Fosfato Isomerase 
Classificação das Enzimas 
 
 
6. Ligases – catalisam a ligação de duas moléculas com hidrólise 
da ligação pirofosfato na molécula de ATP (ou uma semelhante, 
igualmente trifosfatada) 
Formadora de ligação C-C 
Exemplo: Piruvato carboxilase 
1. Óxido-redutases 
( Reações de óxido-
redução). 
Transferência de elétrons 
Se uma molécula se 
reduz, há outra que se 
 oxida. 
2. Transferases 
(Transferência de grupos 
funcionais) 
•grupos aldeído 
•gupos acila 
•grupos glucosil 
•grupos fosfatos (quinases) 
3. Hidrolases 
(Reações de hidrólise) 
•Transformam polímeros em monômeros. 
Atuam sobre: 
•Ligações éster 
•Ligações glicosídicas 
•Ligações peptídicas 
•Ligações C-N 
4. Liases 
(Adição a ligações duplas) 
•Entre C e C 
•Entre C e O 
•Entre C e N 
5. Isomerases 
(Reações de isomerização) 
6. Ligases 
(Formação de laços 
covalentes com gasto de 
ATP) 
•Entre C e O 
•Entre Ce S 
•Entre C e N 
•Entre C e C 
Classificação das Enzimas: 
 
 
 considera tipo de 
 reação e substratos 
 
 
Nomenclatura oficial das enzimas é 
dada pela Enzyme Comission da 
International Union for Biochemistry 
and Molecular Biology (IUBMB) : 
 
 
ATPase (Adenosinatrifosfatase): EC 3.6.1.3 
- é uma hidrolase.........................3 
- atua num anidrido......................3.6 
- o anidrido contém fosfato..........3.6.1 
- esse anidrido é ATP..................3.6.1.3 
Números identificam o tipo 
de reação e o tipo de 
substrato alvo 
Outras formas de classificar 
 
 
 
 
 
 
Enzimas intracelulares 
atuam no interior da célula 
sintetizam o material celular 
realizam reações catabólicas 
que suprem as necessidades 
energéticas da célula. 
Enzimas extracelulares 
atuam fora da célula 
executando as alterações 
necessárias à penetração dos 
nutrientes para o interior das 
células. 
Outras formas de classificar 
Endoenzimas 
Exoenzimas 
Agem dentro das moléculas 
Ex: endoamilases, que 
hidrolisam ligações 
glicosídicas ao acaso ao 
longo das cadeias de 
amilose 
Agem nas extermidades das 
moléculas 
Ex: exoamilases, que 
hidrolisam, sucessivamente, 
ligações glicosídicas a partir da 
extremidade não redutora das 
mesmas. 
Lehninger Principles of Biochemistry, Third Edition 
Lehninger Principles of Biochemistry, Third Edition 
Lehninger Principles of Biochemistry, Third Edition 
E + S ES EP E + P 
S T* P 
Lehninger Principles of Biochemistry, Third Edition 
Propriedades 
• São catalisadores biológicos extremamente 
eficientes 
• Aceleram em média 103 a 1012x a velocidade da 
reação, transformando de 100 a 1000 moléculas de 
substrato em produto por segundo de reação 
(turnover) 
• Atuam em concentrações muito baixas 
• Atuam em condições específicas de temperatura e 
pH 
• Possuem todas as características das proteínas 
• Podem ter sua atividade regulada 
• Estão quase sempre dentro da célula, e 
compartimentalizadas (lisossomos, mitocôndrias, 
citoplasma, núcleo, retículo endoplasmático). 
• Altamente específicas 
• Podem sofrem regulação 
Enzima 
Velocidade na 
ausência de enzima 
 
“Reações/segundo” 
Velocidade da 
reação catalisada 
 
“Reações/segundo” 
Poder 
catalítico 
Anidrase carbônica 
 H2O2 H2O + ½ O2 
 
Triosefosfato isomerase 
Carboxipeptidase A 
AMP nucleosidase 
Nuclease de estafilococos 
1.3 X 10 –1 
 
 
4.3 X 10 –6 
3.0 X 10 –9 
1.0 X 10 –11 
1.7 X 10 -13 
1.0 X 106 
 
 
4.300 
578 
60 
95 
7.7 X 106 
 
 
1.0 X 109 
1.9X 1011 
6.0 X 1012 
5.6 X 1014 
Número de “turnover” ou de renovação: quantas vezes a enzima completa 
o ciclo da reação em um segundo 
Enzimas acelaram reações várias ordens de grandeza 
Compare esses números ! 
moles de S catalisado por segundo 
moles de enzima 
Número 
de 
turnover 
= 
ENZIMAS – CATALISADORES 
Aceleram reações químicas 
 
 
Ex: Decomposição do H2O2 
Condições da Reação Energia livre de Ativação 
KJ/mol Kcal/mol 
Velocidade 
Relativa 
Sem catalisador 
 
Platina 
 
Enzima Catalase 
 75,2 18,0 
 
 48,9 11,7 
 
 23,0 5,5 
1 
 
 2,77 x 104 
 
 6,51 x 108 
H2O2 H2O O2 + 
Catalase 
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. 
ENZIMAS – CATALISADORES 
 
 
 
 
Não alteram o estado de equilíbrio 
• Abaixam a energia de ativação; 
• Keq não é afetado pela enzima. 
 
 
Diferença entre 
a energia livre 
de S e P 
Caminho da Reação 
Energia de ativação com 
enzima 
Energia de ativação sem enzima 
S 
P 
Cofatores/Coenzimas enzimáticos 
• Grupo prostético: são pequenas moléculas orgânicas 
(não protéicas), denominadas coenzimas (geralmente 
derivadas de vitaminas. Ex: NAD e FAD, Côa), ou 
inorgânicas (Zn, Fe, Mg), cofatores - necessários para a 
função de uma enzima. 
• Estes cofatores não estão ligados permanentemente à 
enzima, mas, na ausência deles, a enzima é inativa 
 
 
 
 
 
COENZIMAS 
 
• A fração protéica de uma enzima, na 
ausência do seu cofator, é chamada de 
APOENZIMA (Apoproteína) 
 
• Enzima + Cofator, chamamos de 
HOLOENZIMA 
 
COENZIMA = FATOR NÃO PROTÉICO (DERIVADOS DE VITAMINAS - FAD e NAD) 
 
HOLOENZIMA = ENZIMA + COFATOR 
 
APOENZIMA = PORÇÃO PROTÉICA DA HOLOENZIMA (SEM COFATOR) 
 
GRUPO PROSTÉTICO = FATOR NÃO PROTÉICO (COENZIMA FORTEMENTE LIGADA) 
 
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. 
 
 
HOLOENZIMA 
Porção protéica 
APOENZIMA 
Grupamento 
prostético 
Ativador:Íons inorgânicos 
que condicionam a ação 
catalítica das enzimas. Fe²+ Cofator 
Coenzima: molécula 
orgânica complexa.NAD+ 
HOLOENZIMA 
Porção protéica 
APOENZIMA 
Grupamento 
prostético 
Ativador:Íons inorgânicos 
que condicionam a ação 
catalítica das enzimas. Fe²+ Cofator 
ENZIMAS – SÍTIO ATIVO 
ENZIMAS – COENZIMAS 
 
 
 
Coenzima Abreviatura Reação
catalisada
Origem
Nicotinamida adenina
dinucleotídio
NAD+ Oxi-redução Niacina ou
Vitamina B3
Nicotinamida adenina
dinucleotídio fosfato
NADP+ Oxi-redução Niacina ou
Vitamina B3
Flavina adenina
dinucleotídio
FAD Oxi-redução Riboflavina ou
Vitamina B2
 Maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis 
 Classificam-se em: 
 - transportadoras de hidrogênio 
 - transportadoras de grupos químicos 
 Transportadoras de hidrogênio 
Especificidade – O sítio ativo 
• As enzimas são muito específicas para os seus substratos 
 
• Esta especificidade se deve à existência, na superfície da 
enzima de um local denominado SÍTIO DE LIGAÇÃO DO 
SUBSTRATO 
 
• O sítio de ligação do substrato de uma enzima é dado por 
um arranjo tridimensional especial dos aminoácidos de 
uma determinada região da molécula, geralmente 
complementar à molécula do substrato, e ideal espacial e 
eletricamente para a ligação do mesmo. 
 
• Este sítio pode conter um segundo sítio, chamado SÍTIO 
CATALÍTICO ou SÍTIO ATIVO, ou estar próximo dele; é 
neste sítio ativo que ocorre a reação enzimática. 
QUIMIOTRIPSINA 
Centro ativo da anidrase carbônica, mostrando o íon metálico 
Zn+(esfera cinza, no centro da imagem) ligado à cadeia polipeptídica 
através de três resíduos de histidina (a rosa). O substrato da enzima, 
íon carbonato (CO3
2-) liga-se ao íon de zinco (nesta imagem, é um 
íon OH-, molécula a vermelho e branco, que se encontra ligado ao 
zinco, e não o substrato) 
Modelos de especificidade 
• Modelo Chave/Fechadura = Prevê um encaixe 
perfeito do substrato no sítio de ligação, que seria 
rígido como uma fechadura. 
 
 
 
 
 
 
 
•Modelo do Ajuste Induzido = Prevê um sítio de ligação 
não totalmente pré-formado, nas sim moldável à 
molécula do substrato; a enzima se ajustaria à 
molécula do substrato na sua presença. 
•Terceiro modelo = combina o ajuste induzido a 
uma "torção" da molécula do substrato, que o 
"ativaria" e o prepararia para a sua transformação 
em produtoEstudos por raio X indicam que os sítios de ligação 
aos substratos da maioria das enzimas são, em 
grande parte, pré-formados, mas sofrem 
mudanças conformacionais no momento da 
ligação do substrato (um fenômeno denominado 
ajuste induzido). 
Modo de atuação 
• O substrato liga-se (em geral não covalentemente) 
ao sítio ativo formando um complexo enzima-
substrato, que posteriormente é convertido a 
enzima-produto, que se dissocia em enzima e 
produto. 
 
Mecanismo geral de catálise 
• As enzimas aceleram a velocidade de uma reação por 
diminuir a ENERGIA LIVRE DE ATIVAÇÃO (ROTA 
ALTERNATIVA), sem alterar a termodinâmica da reação, 
ou seja: A energia dos reagentes e produtos da reação 
enzimática e de sua equivalente não enzimática são 
idênticas. 
 
• Para se superar a energia de ativação de uma reação, 
passa-se pela formação de um estado intermediário 
chamado "Estado de Transição", sempre um composto 
instável e de alta energia ligado com altíssima afinidade 
ao sítio catalítico. 
 
• Quanto menor a energia livre de ativação, mais 
moléculas têm energia suficiente para superar o estado 
de transição e, assim, mais rápida é a velocidade de 
reação. 
Equilíbrio químico 
• As enzimas realizam, muitas 
vezes, as reações nos dois 
sentidos 
 
• A concentração de substratos e 
produtos é o que define a 
velocidade das reações 
 
• Poder catalítico das enzimas vem 
da energia livre liberada na 
formação de ligações fracas 
quando da interação enzima-
substrato 
– Interações fracas entre ES são 
otimizadas no estado de transição 
Mecanismo geral de catálise 
ENZIMAS – 
COMPONENTES DA REAÇÃO 
 
 
 E + S E S P + E 
Substrato se liga ao 
SÍTIO ATIVO 
da enzima 
Especificidade enzimática 
• Deriva da formação de 
múltiplas interações fracas 
entre a enzima e a 
molécula do substrato 
específico 
 
• Redução da entropia pela 
ligação 
– Dessolvatação do substrato 
– Ajuste induzido, proteína 
tbm muda de conformação 
Grupos catalíticos 
• Catálise geral ácido-base 
– Transferência de prótons 
 
• Catálise covalente 
– Formação de lig. covalente 
transitória entre E e S 
• Ativação do substrato 
 
• Catálise por íons metálicos 
– Estabilizam estados de transição 
– 1/3 das enzimas conhecidas usam íons 
metálicos nas reações catalíticas 
 
• Enzimas muitas vezes usam as três 
estratégias de catálise em conjunto -- 
quimiotripsina 
Cinética enzimática 
• A cinética de uma enzima é estudada avaliando-se a 
quantidade de produto formado ou a quantidade de 
substrato consumido por unidade de tempo de reação. 
• Uma reação enzimática pode ser expressa pela seguinte 
equação: 
E + S <==> [ES] ==> E + P 
• O complexo enzima/substrato (ES) tem uma energia de 
ativação ligeiramente menor que a do substrato isolado, 
e a sua formação leva ao aparecimento do estado de 
transição "Ts". 
• A formação de "P" a partir de ES é a etapa limitante da 
velocidade da reação. 
• A velocidade de uma reação enzimática depende das 
concentrações de ENZIMA e de SUBSTRATO, temperatura 
e pH, dentre outros. 
Fatores que alteram a velocidade de reações 
enzimáticas: 
 
 
- pH; 
- temperatura; 
- concentração das enzimas; 
- concentração dos substratos; 
- presença de inibidores. 
Fatores externos de influência na V de uma 
reação 
• Temperatura = Quanto maior 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 (FEBRE). 
• pH = Idem à temperatura; existe um pH ÓTIMO, onde a 
distribuição de cargas elétricas da molécula da enzima e, 
em especial do sítio catalítico, é ideal para a catálise 
(ESTÔMAGO). 
• Concentração do Substrato. 
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 – INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA 
 
 
 
  temperatura dois efeitos ocorrem: 
(a) a taxa de reação aumenta, como se observa na 
maioria das reações químicas; 
(b) a estabilidade da proteína decresce devido a 
desativação térmica. 
Fatores que controlam a atividade enzimática: 
1. Fatores que afetam a estabilidade proteica das enzimas 
• Variações de pH: pH ótimo 
• Variações de temperatura: temperatura ótima 
100- 
 
 
 
 
50- 
 
 
 
 
0- 
%
 a
ti
v
id
a
d
e
 e
n
z
im
á
ti
c
a
 m
á
x
im
a
 
Temperatura 
ótima 
Desnaturação 
térmica da 
proteína 
Pouca energia 
para a reação 
acontecer Ao contrário da curva em 
forma de sino no caso da 
atividade enzimática versus 
pH, a enzima só está 
desnaturada em 
temperaturas acima da 
temperatura ótima. 
ENZIMAS – INFLUÊNCIA DA [S] 
 [S] varia durante o curso da reação à medida que S 
é convertido em P. 
 
 
 
vo 
 
[S] 
Vmax 
Determinação de Km 
Equação de Michaelis-Menten: 
• Michaelis e Menten foram 2 pesquisadoras 
que propuseram o modelo acima citado 
como modelo de reação enzimática para 
apenas um substrato; 
 
• A partir deste modelo, estas pesquisadoras 
criaram uma equação, que nos permite 
demonstrar como a velocidade de uma 
reação varia com a variação da concentração 
do substrato 
y = a . x + b equação 
de reta 
Aplicando-se o 
inverso a ambos 
os lados da 
equação de 
Michaelis-Mentem, 
obtem-se a 
equação de 
Lineweaver-Burk, 
que é uma função 
linear (uma reta): 
Uma outra forma de se obter os valores de KM e de Vmax é através do gráfico dos 
duplos recíprocos (1/V x 1/S), e da equação de Lineweaver-Burk. 
 Tang a 
O intercepto da reta no eixo x é igual a -1/KM 
 
substituindo y = 0 na equação, temos: 
 
 0 = Km . 1 + 1 -1 = Km . 1 
 Vmax [S] Vmax Vmax Vmax [S] 
 
-1 = Km - 1 = 1 
 [S] Km [S] 
=KM/Vmax 
a = coef. angular = Km/Vmax 
 (tangente ângulo alfa) 
 
b = coef. linear = 1/Vmax 
 (intercepto no eixo y) 
Onde: 
• O Km (concentração de substrato na qual a 
velocidade da reação é metade de Vmax) de um 
substrato para uma enzima específica é 
característico, e nos fornece um parâmetro de 
especificidade deste substrato em relação à 
enzima. 
• Quanto menor o Km, maior a especificidade, e vice-
versa. 
Efeito de [S] sobre V 
• Vmax é o nº de moléculas de um substrato 
convertidas em um produto por unidade de tempo. 
Aumenta conforme a concentração do substrato até 
atingir um platô (saturação). 
 
• Em geral, as concentrações de substratos dentro de 
uma célula ficam próximas ao Km da enzima que os 
degrada ou produz!!! 
Inibição enzimática 
 
 
 
• Grande parte do arsenal farmacêutico 
 (Por ex. tratamento da AIDS feito com drogas que inibem a 
atividade de certas enzimas virais). 
 
Inibidores 
Substâncias que reduzem a atividade de 
uma enzima de forma a influenciar a 
ligação do substrato. 
Inibição enzimática 
• Inibidores são compostos que podem diminuir a 
atividade de uma enzima. 
 
• A inibição enzimática pode ser reversível (ligação 
não covalente) ou irreversível (ligação covalente). 
 
 
• Existem 2 tipos de inibição enzimática reversível: 
– Inibição Enzimática Reversível Competitiva 
– Inibição Enzimática Reversível Não-Competitiva 
ENZIMAS – INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
 Qualquer substância que reduz a velocidade de uma 
reação enzimática. 
INIBIDORESREVERSÍVEIS IRREVERSÍVEIS 
 
 
COMPETITIVOS NÃO COMPETITIVOS 
Inibição Competitiva 
• Quando o inibidor se liga reversivelmente ao mesmo sítio 
de ligação do substrato; 
• O efeito é revertido aumentando-se a concentração de 
substrato 
• Este tipo de inibição depende das concentrações de 
substrato e de inibidor. 
• Efeito sobre: 
– Vmax: não altera 
– Km: Aumenta 
1- sem inibidor 
2- com inibidor na concentração [I1] 
3- com inibidor na concentração [I2] > [I1] 
Inibição Competitiva 
Vmax: não 
altera 
Km: Aumenta 
Inibição Não-competitiva 
• Quando o inibidor liga-se reversivelmente à enzima em 
um sítio próprio de ligação, podendo estar ligado à 
mesma ao mesmo tempo que o substrato; 
• Este tipo de inibição depende apenas da concentração do 
inibidor. 
• Efeito sobre: 
– Vmax: diminui 
– Km: diminui (ou não altera) 
1- sem inibidor 
2- com inibidor na concentração [I1] 
3- com inibidor na concentração [I2] > [I1] 
Vmax: diminui 
Km: não altera 
ENZIMAS – INIBIÇÃO NÃO-COMPETITIVA 
ENZIMAS – INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL 
 I se combina com um grupo funcional, na molécula 
da E, que é essencial para sua atividade. 
 Podem promover a destruição do grupo funcional 
 Forma-se uma ligação COVALENTE entre o I e a E. 
 Vmax   parte da E é completamente removida do 
sistema e Km permanece a mesma. 
• Na inibição enzimática irreversível, há modificação 
covalente e definitiva no sítio de ligação ou no sítio 
catalítico da enzima. 
A atividade enzimática pode ser regulada por diferentes mecanismos, que muitas 
vezes atuam em conjunto na mesma enzima. 
 
Entre estes mecanismos, destacam-se: 
Como são controladas as enzimas in vivo, além de alterações na 
disponibilidade de S e da própria E ? 
Agora vamos falar de: 
1. Inibidores: 
• irreversíveis: não protéicos e protéicos 
• reversíveis: competitivo, não competitivo ou misto, incompetitivo 
 
2. Alosteria: 
• ativadores e inibidores 
• cooperatividade 
 
3. Modulação covalente 
• Ativação de zimogênios 
• Fosforilação e defosforilação 
Ativador alostérico Inibidor alostérico 
Enzimas alostéricas possuem uma região diferente do sítio ativo ao se liga 
um efetor ou modulador alostérico. A mudança conformacional decorrente da 
ligação do efetor alostérico se propaga pela molécula e afeta o sítio ativo, 
ativando-o ou inibindo-o. Observe nas figuras. 
Gráfico V x S 
(Michaelis-Menten) é 
uma curva sigmóide 
Inibição por retroalimentação 
A aspartato transcarbamoilase fornece N-carbamoil-aspartato para a rota de síntese de 
pirimidinas. É uma enzima alostérica tipo K, inibida por CTP e ativada por ATP, sendo 
composta por 6 unidades regulatórias e 6 catalíticas. 
Carbamoil 
PO4 
aspartato + Carbamoil + N- PO-4 H2 
2- 
pirimidinas 
aspartato 
Sem efetores 
alostéricos 
ativa 
inativa 
CTP CTP 
A ligação de CTP às subunidades 
regulatórias “fecha” o acesso aos 
sítios ativos nas subunidades 
catalíticas. 
Enzimas alostéricas são 
reguladoras 
• ... de vias bioquímicas 
• Normalmente são o primeiro passo da 
via 
– “economiza” a execução das outras 
reações 
– Único passo de regulação da via 
 
• Inibição por retroalimentação: São 
inibidas pelo produto do último passo 
 
A atividade enzimática pode ser regulada por diferentes mecanismos, que muitas vezes atuam 
em conjunto na mesma enzima. 
 
Entre estes mecanismos, destacam-se: 
Como são controladas as enzimas in vivo, além de alterações na disponibilidade de S e 
da própria E ? 
Agora vamos falar de: 
1. Inibidores: 
• irreversíveis: não protéicos e protéicos 
• reversíveis: competitivo, não competitivo ou misto, incompetitivo 
 
2. Alosteria: 
• ativadores e inibidores 
• cooperatividade 
 
3. Modulação covalente 
• Fosforilação e defosforilação 
• Ativação de zimogênios 
 
Regulação por modificações 
covalentes 
• 500 tipos diferentes Modificações pós-
traducionais covalentes já foram descritos 
• Proteínas inteiras podem ser adicionados 
como a ubiquitina e a sumo 
– Ubiquitinilação marca proteína para degradação 
 
• Mudanças substanciais afetam de forma 
significativa a função da enzima 
 
• Fosforilação é a mudança mais comum 
– Podem haver vários sítios fosforiláveis 
 
Proteínas cinases e fosfatases 
• Cinases: adicionam grupo fosforil a 
resíduos de Ser, Thr ou Tyr 
– Básicas: fosforilam resíduos de 
vizinhança básica 
– Preferências por resíduos 
próximos a Pro 
 
• Atómos de O2 do grupo fosforil 
podem fazer pontes de H com outras 
regiões da proteína 
– Reestabiliza a proteína 
estruturalmente 
 
• Atuam em cascatas de sinalização 
celular 
 
Cinases sítio-específicas 
• Fosforilações são sítio-
específicas 
 
• Cada enzima reconhece 
uma ordem de 
aminoácidos e fosforila 
resíduos de S, T ou Y 
 
• Sítio de reconhecimento 
• Sítio de fosforilação 
inativa ativa 
Fosforilação - Defosforilação 
quinase 
fosfatase 
 enzima 
fosfato 
substrato 
Ao contrário da alosteria, em que os efetores ligam-se à enzima apenas por ligações fracas, na 
modulação covalente a enzima é modificada covalentemente por duas outras enzimas: uma 
quinase fosforila a enzima às custas de ATP, e uma 
fosfatase remove o grupo fosfato da enzima fosforilada. 
A modulação covalente é energéticamente cara, pois 
necessita duas outras proteínas e ATP para regular 
a atividade de uma enzima. Ao contrário, na alosteria 
a enzima é controlada pelas concentrações relativas 
de seus efetores e a afinidade da enzima por estes. 
Em resposta ao hormônio adrenalina ou epenifrina, há um 
aumento da concentração de glicose circulante, preparando o 
organismo para luta ou fuga. 
 
 
Na primeira etapa dessa resposta metabólica, a adrenalina ativa 
por alosteria a enzima de membrana adenilato ciclase, formando 
AMP cíclico. 
 
 
Numa segunda etapa de alosteria, o AMP cíclico ativa a proteína 
quinase A (PKA), ligando-se à sua unidade regula- tória e 
liberando a unidade catalítica ativa. 
 
 
Na terceira etapa, ocorre modulação covalente em que a PKA 
fosforila a fosforilase quinase, tornando-a ativa. 
 
 
Na quarta etapa, também por modulação covalente, a fosforilase 
quinase fosforila a glicogênio fosforilase, ativando-a. Por fim, esta 
hidrolisa diretamente o glicogênio liberando glicose-1-fosfato para 
a via glicolítica. 
A regulação do metabolismo intermediário, por 
exemplo, síntese e degradação de lipídeos e 
carboidratos envolve etapas de alosteria e 
modulação covalente 
transporte 
A A B C D 
Enzima 2 Enzima 1 Enzima 3 
+ - 
alosteria alosteria 
membrana 
X Z 
Enzima 4 
E 
Enzima 4 
+ 
cAMP 
alosteria 
PO4 
modulação 
covalente 
Síntese ribossomal Síntese RNAm 
indutor repressor 
+ - 
Mecanismos de regulação do metabolismo de carboidratos e lipídeos 
Em vias metabólicas reguladas por alosteria, uma enzima inicial da rota é controlada 
por um dos produtos finais da mesma. 
A atividade enzimática pode ser regulada por diferentes mecanismos, que muitas vezes atuam 
em conjunto na mesma enzima. 
 
Entre estes mecanismos, destacam-se: 
Como são controladas as enzimas in vivo, além de alterações na disponibilidade de S e 
da própria E ? 
Agora vamos falar de: 
1. Inibidores: 
• irreversíveis: não protéicos e protéicos 
• reversíveis: competitivo, não competitivo ou misto, incompetitivo 
 
2. Alosteria:• ativadores e inibidores 
• cooperatividade 
 
3. Modulação covalente 
• Fosforilação e defosforilação 
• Ativação de zimogênios 
 
• zimogênios: as proteases são sintetizadas numa forma inativa por estar em uma 
conformação desfavorável, com bloqueio ou desalinhamento dos resíduos do sítio 
catalítico. 
• conformação desfavorável resulta de porções adicionais da cadeia poli-peptídica, que 
devem ser retirados para que a proteína assuma a forma ativa. 
• podem acontecer duas situações, combinadas ou não: 
 - zimogênio tem uma extensão N-terminal (pro-segmento) que precisa 
 ser retirada. Pro-segmentos podem ter de 2 a 150 resíduos a.a. 
 - zimogênio tem cadeia polipeptídica única, que precisa ser clivada 
 (proteólise limitada) para formar duas ou mais subunidades. 
• conversão do zimogênio à protease ativa pode resultar da ação proteolítica de outra 
protease, ou de alteração do pH ou temperatura do meio, ou ainda, da adsorção do 
zimogênio à uma superfície negativa. Esses eventos determinam mudança 
conformacional e/ou auto-hidrólise pela própria protease. 
• ativação é irreversível, e porisso, energeticamente cara para o organismo. 
Ativação de zimogênios é um caso específico de modulação covalente 
exclusivo de alguns tipos de enzimas proteolíticas. 
A Quimotripsina é formada por dois domínios, com 6 folhas 
β antiparalelas (vermelho) cada. 
O sítio ativo contendo a tríade catalítica (Ser195, Asp102, 
His57, as cadeias laterais estão destacadas) localiza-se entre 
os dois domínios. As pontes S-S aparecem em violeta. 
Linhas pontilhadas indicam os resíduos 14-15 e 147-148 
presentes no precursor inativo, quimotripsinogenio. 
quimotripsinogênio quimotripsina 
 A enzima digestiva quimotripsina é sintetizada como quimotripsinogênio, com um cadeia 
única, impossibilitando a montagem do sítio ativo, formado pela His57, Asp102 e Ser195 (em rosa). 
No intestino, o quimotripsinogênio é clivado pela tripsina em dois pontos, retirando dois dipeptídeos. 
A quimotripsina ativa possue três subunidades, cadeias A, B e C, unidas por 5 pontes S-S. 
 
 
ENZIMAS – APLICAÇÕES 
ENZIMA FONTE APLICAÇÃO 
Papaína mamão Ajuda na digestão, Médica, bebidas, carnes 
Bromelina abacaxi Ajuda na digestão, Médica, bebidas, carnes 
Diastase malte Panificação, xarope 
Pepsina mucosa gástrica 
suíno 
Amaciamento de carne 
Lipase Candida rugosa Tratamento de efluentes 
 Permitem às indústrias usarem processos mais 
econômicos, diminuindo o consumo de energia e 
recursos; mais confiáveis e que poluem menos. 
 São eficientes; 
 Muito específicas; 
 
 Origem vegetal 
 Origem animal 
 Origem microbiana 
 
Enzima e fonte Poluentes e efluentes 
Azorredutase (Pseudomonas luteola) Indústria de tinta 
Catalase (Baccilus sp.) Remoção de H2O2 presente em efluentes de 
branqueamento de tecidos 
-glicosidase e Manganês peroxidase Remoção de corantes na industria de alimentos e da 
industria têxtil 
Polifosfatase e Fosfotransferase Remoção de fosfato biológico de efluentes 
Protease pronase (Pseudomonas aeruginosa) Inativação de vírus bacteriófago Cox A9 de efluentes, 
para reutilização da água 
Naftaleno-dioxigenase Remoção de naftaleno 
Lipase Redução do teor de lipídeos de efluentes de 
indústrias 
Análogos de transição – moléculas estáveis semelhantes ao estado de 
transição. Anticorpos catalíticos para pesquisas e aplicações 
industriais. 
A lisozima 
• Agente 
antibacteriano 
natural encontrado 
nas lágrimas e clara 
de ovo 
– Peptideoglicano da 
parede de bactérias é 
seu substrato 
• Constituinte da parede 
microbiana que protege 
da lise osmótica 
– Enzima rompe 
ligação glicosídica 
 
Medicamentos 
• Muitos são inibidores de enzimas são 
usados para tratar doenças; desde as 
dores de cabeça até a AIDS 
 
• Penicilina (Alexander Fleming, 1928) 
– Peptideoglicano: polímero de açúcares e D-
aa’s da parede bacteriana 
– Penicilina interfere na síntese do peptideo 
glicano ao mimetizar um segmento D-Ala-D-
Ala 
– Inibem reação de transpeptidase 
 
Os Beta-lactâmicos 
• Penicilina: degradada no 
ambiente do estômago 
• Penicilina V: estável em meio ácido 
pode ser administrada em via oral 
• Amoxilina: ampla faixa de ação; 
antibiótico β-lactâmico + prescrito 
 
• O ataque da Ser à porção amida do 
anel leva a um produto acil-enzima 
que é praticamente irreversível 
– Transpeptidase inativa! 
– Bloqueia síntese da parede bacteriana 
• Rompe-se devido à pressão osmótica 
As Beta-lactamases 
• Enzimas que quebram o anel 
beta-lactâmico das penicilinas 
 
• Disseminaram-se em bactérias 
submetidas à pressão seletiva 
– O mau uso dos antibióticos 
 
Guerra contra as bactérias 
• Acido clavulânico: inativa 
irreversivelmente as Beta-
lactamases 
• Clavulin: amoxilina + ácido 
clavulânico 
 
• Foram encontradas bactérias 
resistentes ao ácido clavulânico... 
• Desenvolvimento e descoberta de 
novos antibióticos é uma indústria 
em crescimento 
HIV 
• SIDA: Síndrome da imunodeficiência humana 
– Pandemia 
– Matou 25 milhões de pessoas nos últimos 25 anos 
• Retrovírus (lentivirus) 
– 2 cópias de um RNA fita simples (fita +) 
– Nove genes 
– Capsídeo é formado por cerca de 2000 proteínas p24 
 
• 0,6% da população humana está infectada 
AZT (azidotimidina) 
• Mimetiza um nucleotídeo de timina 
– Azida no lugar de hidroxila 
• Prejudica a ação da transcriptase reversa 
• Atrasa o desenvolvimento dos vírus, ainda que, 
aos poucos o vírus se torne resistente 
Transcriptase 
reversa mutante 
passa a não 
reconhecer mais 
o AZT 
Conclusões 
• A atividade das vias metabólicas é regulada pelo 
controle da atividade de certas enzimas 
• O conhecimento do mecanismo de ação das enzimas 
permite desenvolver medicamentos que inibam essa 
ação 
• A inibição de uma enzima pode ser irreversível; 
reversível, competitiva ou não competitiva. 
• Os principais mecanismos de catálise são: ácido-
básica, covalente e por íons metálicos 
• As enzimas são catalisadores eficazes, aumentando a 
velocidade de ocorrência de uma reação