Aula 1.2b Bioquimica Enzimas EAD

Prévia do material em texto

SINOPSE 
* Assunto: Enzimas. 
* Pré-requisito: Conceitos básicos de bioquímica. 
* Objetivo: Descrever as principais características das enzimas. 
 
* Bibliografia: 
1 – STRYER. Bioquímica. 
2 – LEHNINGER. Princípios de Bioquímica. 
3 – VOET. Bioquímica. 
4 – ALBERTS. Biologia Molecular da Célula. 
ENZIMAS 
Paulo Roberto Queiroz 
Dr. Biologia Animal 
http://www.ewart.org.uk/science/patterns/spit.gif 
https://www.dnadirect.com/img/content_images/reports/genesToEnzymes.gif 
De onde vem as enzimas???? 
O que são??? 
 
 São catalisadores biológicos 
de natureza protéica. 
O mundo das reações químicas... 
 
• A + B  C 
• Sem catalisador... 
• ...pode levar muito tempo... 
• A + B  C 
• Com catalisador... 
• ...rapidinho... 
http://www.usp.br/agen/bols/2000/Image241.gif 
http://www.daltontiepolo.com/desenhos_a/correndo_01_web.jpg 
A + B E  C 
• Com enzima... 
• ...vai mais rápido ainda... 
Fonte: Sônia Lopes 
Enzimas e contexto biológico... 
 As enzimas permitem que os processos biológicos se 
desenvolvam rapidamente  dinâmica celular. 
http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/tudo.gif 
Estímulo  resposta rápida. 
 ...sem isso  a vida fica comprometida. 
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS 
 
1 – Altas taxas de reação = Aceleram as reações na ordem de 
106 a 1017 vezes. 
 
2 – Reações em condições brandas = reações ocorrem a 
temperatura ambiente, pressão atmosférica e pH neutro. 
 
3 – Especificidade de reação = as enzimas reconhecem 
substratos específicos. 
 glicose + ATP  hexoquinase  glicose-6-fosfato 
 
4 – Capacidade de regulação = sofrem regulações por outras 
substâncias. 
 PFK1 e PFK2  controle da glicólise. 
1 – As enzimas não alteram os equilíbrios das reações. 
 A enzima acelera a velocidade da reação mas não altera o 
equilíbrio de uma reação. 
A + B AB 
C 
(A + B) + E 
ES 
A + B  Substrato 
E  enzima 
Fonte: Schringeour 
E + S (substrato) ES (estado de transição) E + P (produto) 
2 – As enzimas aceleram reações estabilizando estados de 
transição. 
A + B AB 
C 
(A + B) + E 
ES 
A + B  Substrato 
E  enzima 
Fonte: Schringeour 
E + S (substrato) ES (estado de transição) E + P (produto) 
 ESTEREOESPECIFICIDADE = 
Reconhecimento e ligação a centros 
geométricos específicos. 
L-aminoácidos; 
D-açúcares. 
 ESPECIFICIDADE QUÍMICA 
= As enzimas são seletivas no 
reconhecimento de grupos 
químicos. 
Substrato 
Enzima 
 
 
Complexo ES 
Encaixe 
http://student.biology.arizona.edu/honors2003/group15/Pictures/Enzymes1.jpg 
http://www.ufrgs.br/alimentus/pao/imagens/enzima01.gif 
Como funcionam???? 
CENTROS ATIVOS DAS ENZIMAS 
 É a região da enzima que se liga aos substratos e que contêm os 
resíduos de aminoácidos responsáveis pela síntese e quebra de ligações 
químicas. 
 Grupamentos catalíticos = AA’s que fazem a catálise 
enzimática. 
http://lhs.lps.org/staff/sputnam/Biology/U4Metabolism/enzyme.gif 
CARACTERÍSTICAS DOS 
CENTROS ATIVOS 
 
1 – Ocupa uma parte pequena do 
volume total da proteína. 
 
2 – Corresponde a uma entidade 
tridimensional. 
 
3 – Os substratos ficam ligados 
por ligações fracas. 
 
4 – São depressões ou fendas na 
superfície da proteína. 
 
5 – A especificidade de ligação 
depende do arranjo dos átomos no 
centro ativo. 
Modelo chave e fechadura 
(Emil Fischer - 1890) 
Modelo induced fit (Daneil E. 
Koshland – 1958) 
Estrutura tridimensional 
complementar aos substratos. 
Reconhecimento dinâmico. 
Fonte: Stryer. 
Fonte: Stryer. 
CLASSES DE ENZIMAS 
 
1 – Oxidorredutases = catalisa reações de óxidorredução. 
 Ex: desidrogenases, oxidases, peroxidases, entre outras. 
2 – Transferases = catalisa reações de transferência de grupos. 
 Ex: quinases; 
3 – Hidrolases = catalisa reações de hidrólise. Transfere grupos para a água. 
 Ex: pirofosfatases; 
 
4 – Liases = produz reações de eliminação ou gera - quebra duplas ligações. 
 Ex: sintase; 
5 – Isomerases = catalisa reações de isomerização (reordenação de grupos 
dentro da molécula) Ex: racemases; 
6 – Ligases = catalisa as reações de união de substratos. 
 Ex: sintetases. 
1 – Todos os processos bioquímicos estão sob controle 
genético; 
Princípios básicos que envolvem as enzimas... 
Fonte: Griffith. 
Princípios básicos que envolvem as enzimas... 
2 – Os processos bioquímicos se desdobram em reações 
sucessivas; 
http://www.dbio.uevora.pt/jaraujo/biocel/imagens/bioceloa6.jpg 
3 – Cada reação bioquímica está sob o controle de um 
gene diferente; 
Fonte: Griffith. 
external internal 
4 – Uma mutação em um gene resulta na alteração de uma 
única reação bioquímica. 
X 
http://www.dbio.uevora.pt/jaraujo/biocel/imagens/bioceloa6.jpg 
Fonte: Schringeour 
MODELO DE MICHAELIS-MENTEN 
* A velocidade de catálise (V) varia com 
[S]. 
 
 
* Se V = Vmax/2  KM = concentração 
de substrato na qual a velocidade de 
reação é a metade de seu valor máximo. 
 
 
* Menor KM  maior afinidade da 
enzima pelo seu substrato. 
 
 
* Hexoquinase  KM/ Glicoquinase  KM. 
 1 – É a concentração de substrato 
na qual 50 % dos centros ativos 
estão ocupados. 
 
2 – Mede o grau da afinidade 
entre enzima e substrato. 
 
Maior KM  menor a afinidade da 
enzima pelo substrato; 
 
Menor KM  maior a afinidade da 
enzima pelo substrato. 
Importância do KM 
KM 
Fonte: Schringeour 
MODELO ALOSTÉRICO * Enzimas reguladas por modificações 
não-covalentes. 
 
* A ligação do substrato ao centro 
ativo pode afetar as propriedades de 
outros centros ativos na enzima. 
 
* A ligação ao substrato torna-se 
cooperativa. 
 
* São sensíveis a reguladores do 
metabolismo, pois ao se ligarem a 
determinados metabólitos celulares 
sua atividade sofre grandes 
alterações. 
FATORES QUE INFLUENCIAM NA VELOCIDADE 
 DE UMA REAÇÃO ENZIMÁTICA 
 
 - 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. 
FATORES QUE INFLUENCIAM NA VELOCIDADE 
 DE UMA REAÇÃO ENZIMÁTICA 
 
 - 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. 
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
 Um dos principais mecanismos de controle da atividade enzimática em 
sistema biológicos. 
1 – Inibição irreversível = Ligação muito forte 
entre inibidor e enzima. 
 
 O inibidor não se dissocia da enzima. 
Pode ser uma ligação covalente. 
 
 Ex: Ação do gás Sarin = atentado no 
metrô de Tókio. 
 
 Ligação muito forte do inibidor com a 
acetilcolinesterase. 
2 – Inibição reversível = Dissociação rápida do complexo enzima-inibidor. 
 
A – Inibição competitiva 
A enzima liga-se ao substrato ou ao 
inibidor. 
 
O inibidor impede a ligação do substrato 
ao centro ativo. 
 
Sítio único de ligação para inibidor e 
substrato. 
 
 Pode ser anulada aumentando-se a [S]. 
 
Obs. Um inibidor competitivo diminui a 
velocidade de catálise pela redução da 
proporção de moléculas da enzima ligadas ao 
substrato. 
B – Inibição não-competitiva 
 Inibidor e substrato ligam-se, ao 
mesmo tempo, na molécula da 
enzima. 
 
Sítios de ligação específicos para 
inibidor e substrato. 
 
Não pode ser anulada pelo aumento 
da [S]. 
 
Obs. Um inibidor não competitivo 
diminui o número de moléculas de 
enzima disponíveis para a catálise. 
Cinética da inibiçãocompetitiva e não-competitiva 
 
1 - Inibição competitiva 
 
  A intercessão 1/V x 1/[S] não varia. A Vmax não é alterada por um 
inibidor competitivo. 
2 - Inibição não competitiva 
 
  A Vmax é diminuída. O KM não é afetado por esse tipo de inibição. 
Eliminação de etanol 
http://www.med.unibs.it/~marchesi/ethanol.gif 
Álcool 
desidrogenase 
Acetaldeído 
desidrogenase 
Eliminação de radicais livresEliminação de radicais livres
http://themedicalbiochemistrypage.org/tyrosinesynthesis.jpg 
X 
Enzimas e disfunções metabólicas 
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/images/ency/fullsize/2962.jpg 
 A figura acima representa a atividade das enzimas I, II e III. Com base nessa 
figura, julgue os itens a seguir. 
 
1) A figura permite concluir que a enzima II sofre renaturação em pH 1 ou em pH 11. 
2) As enzimas I e III atuam sobre o mesmo substrato. 
3) Se a concentração das três enzimas for duplicada, a velocidade da reação também 
será duplicada. 
4) Os gráficos representativos da velocidade de uma reação enzimática, em função da 
temperatura, são iguais aos apresentados na figura acima. 
5) A regulação da velocidade das reações enzimáticas nas células pode ser feita, em 
parte, por meio de variações nas concentrações intracelulares. 
Perito Criminal Federal 
E 
E 
C 
E 
C