Enzimas primeira parte.

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Enzimas – Coenzimas-Cofatores
6.1) Conceito: enzimas são biocatalisadores que atuam nos processos metabólicos. A grande maioria das enzimas são proteínas, mas já foi atribuída atividade catalítica a compostos biológicos não protéicos. Ex.: Ribozimas (alguns RNA são capazes de catalisar reações químicas do mesmo modo que as enzimas. São os RNA catalíticos ou Ribozimas.)
 
 
 Ribozima em “cabeça de martelo”
Apresenta estrutura semelhante ao martelo, em formato de T invertido. É o mais simples dos RNAs catalítico, devido ao pequeno tamanho. É um patógeno de plantas. 
6.2)Função: catalisar as reações bioquímicas dos seres vivos. As enzimas atuam de modo a diminuir a energia de ativação onde diferentes enzimas catalisam etapas das vias metabólicas. Sem sua presença as reações aconteceriam com velocidade muito baixa.
6.3) Nomenclatura
- Nome recomendado: mais simples e utilizado rotineiramente: é o nome do substrato sobre o qual a enzima atua, seguido da terminação ase. Exemplo: urease, maltase
- Nome sistemático: mais complexo, com informações sobre a ação da enzima e o substrato sobre o qual atuam. Ex: ATP-glicose-fosfotransferase (transfere fósforo para a glicose) E.C.
- Nome usual: consagrados pelo uso. Exs: Tripsina, Pepsina, Ptialina.
6.4) Classificação segundo a IUB União Internacional de Bioquímica)
6.5) Componentes do Sistema Enzimático 
Algumas enzimas requerem moléculas não proteicas chamados cofatores e/ou moléculas orgânicas chamadas de coenzimas para que ocorra a catálise. Outras enzimas não necessitam destas moléculas e apenas utilizam a porção proteica chamada Apoenzima. Ex.: Lisozima= agente antibacteriano natural encontrado na lágrima, clara de ovo e nas hemácias dos camarões. Monômero com 129 resíduos de aminoácidos apresentando estrutura terciária.
 NAG=N-acetilglicosamina; NAM+ N-acetilmonosamina.
a) Holoenzima: é uma enzima completa composta por:: porção proteica chamada Apoenzima e uma porção não proteica, chamada de cofator ou coenzima. Alguns autores usam o termo cofator para designar íons metálicos (Zinco, Enxofre, Ferro, complexo ferro-enxofre) e coenzima, para substâncias orgânicas (vitaminas modificadas, grupo heme, ácido lipóico, e coenzima Q10, A etc.). Hoje em dia há grande tendência em usar os termos cofatores e coenzimas, como sinônimos.
Se os cofatores e/ou coenzimas estiverem ligados fortemente às enzimas são denominados de grupos prostéticos. Se ligados fracamente são chamados de cofatores e/ou coenzimas. Normalmente os cofatores e coenzimas possuem forte ligação com as enzimas. Porém não estão ligados permanentemente à enzima, no entanto, na ausência deles, a enzima é inativa. 
 Vitamina B2= 
 
Riboflavina 
Coenzima FAD
b) Centro ou Sítio ativo ou catalítico: está localizado na apoenzima. Ele é uma região específica, uma fenda tridimensional na superfície da enzima, formado por resíduos de aminoácidos distanciados na sequência primária da molécula enzimática e adotam um arranjo conformacional que os aproximam do centro ativo. Apesar de o sítio ativo ser composto por uma pequena porção de resíduos de aminoácidos, a participação dos outros resíduos de aminoácidos da molécula enzimática não deve ser desprezado na catálise. 
O centro ativo possui duas regiões distintas:
- Sítio de ligação: local onde o substrato se liga à molécula enzimática.
- Sítio catalítico: local onde ocorre a catálise e contém cerca de 1 a 4 resíduos de aminoácidos capazes de interagir com o substrato. Participam da ruptura e estabelecimento de ligações químicas resultando na formação do produto. Estes resíduos denominam-se grupos catalíticos. É também o local onde se ligam também os cofatores/coenzimas. A maioria das enzimas são maiores do que o substrato sobre o qual atuam. 
 
 Sítio ativo
 
6.6) Especificidade Enzimática: as enzimas são catalisadores específicos. Para cada substrato específico há poucas, ou apenas uma enzima. A teoria mais aceita é a de que a e Enzima E o Substrato S formam um composto intermediário [ES] que, posteriormente, sofre desdobramento em Produto P, regenerando a Enzima E. Para que o substrato se encaixe no centro ativo da enzima vai depender da forma, da conformação do Sítio Ativo da enzima. Por isso que substratos que se encaixam em uma determinada enzima, não se encaixam em outras e a catálise não ocorre. 
 Produto
Especificidade absoluta: a enzima atua sobre um determinado substrato específico. 
Especificidade relativa: a enzima atua sobre um conjunto de substratos com semelhança química-estrutural.
Modelo chave e fechadura - Proposição de Fisher
Enzimas e substratos apresentam formas geométricas complementares, de modo que se encaixem de maneira rígida e precisa. No entanto, apesar deste modelo explicar a especificidade das enzimas, falha em explicar a estabilidade do estado de transição que as enzimas exibem. Este modelo de Fischer está em sintonia com a especificidade absoluta.
 
 Estado de transição [ES} enzima+produto 
O Modelo do encaixe induzido de koshland
Koshland sugeriu uma modificação do modelo chave-fechadura. Nesse novo modelo as enzimas exibem estruturas flexíveis: o sítio ativo altera sua forma de maneira dinâmica para interação com o substrato: ou seja, o substrato não se liga a um sítio ativo que é rígido. Os grupo R dos resíduos de aminoácidos que formam o sítio ativo sofrem reorientação de modo que suas posições favoreçam à catálise. Em alguns casos o substrato também sofre alteração de conformação à medida que se aproxima do sítio ativo. Esse modelo prevê um sítio de ligação não totalmente pré-formado, mas sim moldável à molécula do substrato: a enzima se ajusta à molécula do substrato, explicando a especificidade relativa de algumas enzimas.
São responsáveis por esta especificidade: semelhança estrutural-estereoespecificidade: formato semelhante entre sítio ativo e substrato; regioseletividade: proximidade do substrato e centro ativo e quimioseletividade: semelhança química que corresponde às cargas dos resíduos de aminoácidos em relação ao substrato. 
6.7) Cinética Enzimática- Mecanismo Geral da Catálise: Equação de Michaelis-Menten ou Cinética de Henri-Michaelis-Menten (simplificado para Cinética de Michaelis-Menten). 
As reações enzimáticas ocorrem em 2 passos: 1º passo- o substrato liga-se de forma reversível à enzima, formando o complexo enzima-substrato. Este complexo é chamado de complexo de Michaelis. 2º passo- a enzima catalisa o passo catalítico da reação e libera o produto. Após a reação a enzima desliga-se do substrato e permanece intacta. 
 Substrato 
 Enzima
 Produto 
 Catalisador C
A atividade de uma enzima é descrita através da velocidade máxima (Vmax) e da constante de Michaelis-Menten (KM), que representa a concentração de substrato necessária para atingir a metade de Vmax. Cada enzima possui um KM característico para um dado substrato. Michaelis e Menten propuseram o modelo de reação enzimática para apenas um substrato. A partir deste modelo elescriaram uma equação que permite demonstrar como a velocidade de uma reação é modificada com a variação da concentração do substrato. 
Curva de saturação da reação enzimática. Relação entre a concentração de substrato ([S]) e a velocidade (V).
Quanto menor for o KM, maior a especificidade ou afinidade entre enzima e substrato. Para superar a energia de ativação de uma reação, passa-se pela formação de um estado intermediário chamado Estado de Transição: um composto instável e de alta energia. 
6.8) Fatores que Influenciam na Velocidade da Reação Enzimática.
A maioria das enzimas pode sofrer desnaturação pelo aumento de temperatura, alteração do pH, agitação mecânica, raios ultravioleta, ondas ultra-sonoras, pressão, substâncias como cianeto de sódio, fluoreto de sódio, metais pesados, alterando a conformação da enzima. Dependendo do agente desnaturante a desnaturação pode ser reversível ou irreversível.
 
1º)Concentração do substrato: o aumento da concentração do substrato corresponde ao aumento da atividade enzimática, desde que haja enzima disponível. Em baixas concentrações de substrato, mas mantendo-se constante a concentração da enzima, há proporcionalidade direta entre concentração do substrato e velocidade de reação. Para concentrações elevadas de substrato, a velocidade estabiliza, pois haverá saturação de todos os centros ativos.
Substrato
Enzima
Ação enzimática afetada pela concentração do substrato
2º)Concentração da enzima: atuam em concentrações muito baixas. Aumentando a concentração da enzima, a atividade aumenta desde que haja substrato disponível, mantendo-se constante a concentração de substrato. Quanto maior for a concentração de enzima maior será a velocidade de reação. A saturação acontece quando todos os centros ativos das enzimas estão saturados com substrato. 
3º)Temperatura: quanto maior for a temperatura, maior será a velocidade da reação, até se atingir a temperatura ótima. Este parâmetro favorece a formação do complexo enzima-substrato. O aumento de temperatura provoca maior agitação das moléculas e maior possibilidade delas se chocarem para reagir. Porém, se for ultrapassada certa temperatura, a agitação das moléculas se torna tão intensa que as ligações que estabilizam a estrutura espacial da enzima se rompem e ela desnatura. Para cada tipo de enzima existe uma temperatura ótima, na qual a velocidade da reação é máxima, permitindo o maior número possível de colisões moleculares sem desnaturar a enzima. A maioria das enzimas humanas tem sua temperatura ótima entre 35 e 40ºC, a faixa de temperatura normal do nosso corpo. A partir daí, ma maioria das enzimas, começam a ser desnaturadas. 
 Temperatura ótima
4°)pH:. as enzimas apenas são ativas num intervalo restrito de pH, atingindo sua atividade máxima sendo este chamado de pH ótimo: onde a distribuição de cargas elétricas da molécula da enzima e, em especial,do sítio catalítico, é ideal para a catálise. O efeito do pH deve-se à alteração do estado de ionização da enzima. Alterações das cargas podem levar à desnaturação, à alteração da orientação das cargas no centro ativo impedindo a ligação com o substrato. A ionização do substrato pode também impedir o seu encaixe no centro ativo.