Introdução à Enzimologia

Prévia do material em texto

Enzimologia 
Alunas: Katiane Soares, Soymara Ribas
Enziminologia
Enziminologia esta ligado diretamente ao inicio da bioquímica que se desenvolveram a partir de pesquisas sobre fermentação e digestão no século XIX.
Introdução a Enzimas
Enzimas são catalizadores biológicos de alta especificidade. Catalisar uma reação química é alterar a sua velocidade. A presença de enzimas nas reações celulares aumenta a velocidade da reação por serem altamente específicicas. 
Historico 
1700 estudo da digestão de carnes por secreção do estomago.
1833 Payen e Prsoz: descobriram a conversão da amido em açúcar pela saliva.
Histórico 
Com a impossibilidade de reproduzir as reações bioquímicas em laboratório pesquisadores a adotarem o conceito de “força vital” que lhes permitia evitar as leis da natureza inanimada.
1878 Louis Pasteur, concluiu que leveduras catalisavam a conversão de açúcares em álcool.
Saccharomyces cerevisiae
Histórico 
1878 Friedrich Wilhelm Kühen cunhou o nome “enzima”
 do grego, en, em + zyme , levedura.
Histórico 
Justus von Liebig, argumentava que que os processo biológicos eram causados pela ação de substâncias químicas que, na época, eram conhecidas como “Fermentos” .
Histórico 
1997 Eduard Buchner mostrou que em um extrato de leveduras livres de células podia, de fato fazer a sínteses de etanol a parti da glicose
 
Esta transformação química, ocorre em 12 etapas 
catalisadas por enzimas.
Histórico 
1926 James Summer cristalizou a primeira proteína, uréase, e demostrou que a atividade enzimática é uma caraterística de moléculas definidas.
Propriedades gerais da enzimas 
Velocidades de reação mais rápidas: as velocidades das reações catalisadas por enzimas são geralmente 106 a 1012 vezes maiores do que as reações correspondentes não catalisadas;
Condições reacionais mais leves: as reações catalisadas enzimaticamente ocorrem em temperatura inferiores a 1000 C, pressão atm e pH neutro
Propriedades gerais da enzimas 
Maior especificidade da reação: é a capacidade de discriminar entre um substrato e uma molécula competidora. 
Capacidade de regulação: A atividades catalíticas de muitas enzimas 
variam em resposta ás concentrações de outras substância que não a dos seus substratos.
Nomenclatura 
As enzimas são denominadas adicionando-se o sufixo- ase ao nome do substrato da enzima ou uma expressão que descreva sua ação catalítica.
Exemplos: 
 A uréase catalisa a hidrólise da Ureia.
Alcool-desihidrogenação catalisa a oxidação de álcoois primários e secundários em aldeídos e cetonas pelo remoção do Hidrogenio.
Classificação 
As enzimas são classificadas de acordo com a natureza da reação química que catalisam, assim como subclasse e subsubclasse. 
Para cada enzima, atribuídos dois nomes em um numero de classificação de quatro subdivisões; O nome aceito ou recomendado é conveniente para o uso rotineiro.
Classificação 
O nome sistemático é utilizado para minimizar ambiguidades; é o nome do(s) seu(s) substrato(s) seguido por uma palavra terminada em – ase que, de acordo um seu grupo de classificação principal, a enzima catalisada 
Exemplo: a enzima cujo o nome alternativo é aconitase tem o nome sistemático aconitato-hidratase. 
Os nomes sistemáticos e o número de classificação da EC podem ser obtidos pela internet (http://expasy.org/enzyme/)
As enzimas atuam em substratos específicos.
As forças não covalentes por meio das quais os substratos e outras moléculas ligam-se às enzimas são similares ás forças que reagem a conformação das próprias proteínas. Ambas envolvem interações de van der Waals, interações eletroestáticas, ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas.
Teoria da Chave-Fechadura- Emil Fischer 1894
Uma enzima uma proteína que catalisa ou acelera um reação biológica 
As enzimas são específicas “ amilases – amido”
Estas especificidades é divido ao sítio ativo -> Parte da enzima que a difere da proteína, é capaz de se ligar a moléculas denominadas substrato formando o complexo enzima-substrato. 
Modelo chave e fechadura- Emil Fischer 1894 
A chave é o substrato, ajusta-se à fechadura, no caso a enzima, de modo que cada enzima aja sobre um número muito limitado de compostos. 
As enzimas são estereoespecíficas.
As enzimas são altamente especificas tanto para ligações de substratos quirais quanto a catálise de suas reações. Essas estereoespecifidade surge porque as enzimas, devido à sua quiralidade inerente ( as proteínas são formadas apenas de L-aminoácidos), formando sítios ativos assimétricos.
Algumas enzimas requerem cofatores 
Alguns processos Bioquímicos, apenas a cadeia protéica não suficiente, por isso a proteína requer uma molécula denominada cofator a qual pode ser pequena molécula orgânica, denominada coenzima ou íon metálico. 
Os cofatores são geralmente estáveis em temperatura alta. A catálise ativa enzima-cofator é denominada Holoenzima. Se mantém a proteína, a qual é catabolicamente inativa e é denominada apoenzima; isto é,
 apoenzima (inativa) + cofator holoenzima (ativa)
Mecanismos catalíticos 
As enzimas aceleram fortemente a velocidade das reações pelos mesmos mecanismos utilizados pelos catalizadores químicos. As enzimas simplesmente foram mais bem desenhadas pela evolução , assim como os outros catalizadores, elas reduzem a energia livre do estado de transição (Δ G) isto é, as enzimas estabilizam o estado de da reação catalisada. 
Os tipos de mecanismos catalíticos que as enzimas empregam são classificados:
Catálise ácido-base – sitio catalítico acido e substrato básico.
Catálise covalente- quebra de ligação e confequição de uma nova ligação
Catálise por íons metálicos – media por íon metálico 
Efeito de proximidade e orientação 
Ligações preferencial do complexo do estado de transição
Mecanismo de funcionamento
Descrição da reação ensimática
Coordenação de uma catálise ensimática
Determinação da velocidade e equilíbrio enzimático
Mecanismo de catálise
Influencia do pH e temperatura
Descrição da reação enzimática
Acontece quando a enzima é regenerada na transformação do substrato produto, tempo de meia vida é bem rápido.
Intermediários da reação
Coordenada de uma catálise enzimática
Para qualquer reação de transformação de substrato em produto ou vice-versa, deve-se fornecer energia livre ao sistema. ∆G
Determinação da velocidade e equilíbrio enzimático
As enzimas apenas são capazes de alterar a velocidade de reação (∆G). Porém, o equilíbrio obedece a variação de energia livre padrão.
Mecanismo de catálise 
As enzimas catalizam os substratos em produtos através de interações covalentes e não covalentes do sítio com o substrato específico.
Mecanismo de catalise 
Tipo de catalises enzimaticas: Ácido-base; covalete; mediada por íon metálico.
Influência do pH e temperatura
Todas as enzimas necessitam de um pH e uma temperatura ideal para seu funcionamento.
Aplicabilidade 
Referencia Bibliográficas 
Voet, Donald.- Funadamentos de bioquímica: a vida em nível molecular/ Donalt Voet, chalotee W. Pratt; 4 ed- Porto alegre: Artmed, 2014. 
Nelson, David L.- Princípios de bioquímica de Lehninger/ David L. Nelson, Michael M. Cox; 5 ed. Porto alegre: Artmed, 2011