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Aula 3 - Enzimas parte 1

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ENZIMAS 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR 
CURSO - FARMÁCIA 
DISCIPLINA - INTRODUÇÃO A BIOQUÍMICA 
 
Parte 1 
 
 
 
 
2014.2 
Manutenção da Vida 
Celular 
As reações químicas nos seres 
vivos devem ocorrer em 
velocidades adequadas e de 
forma específica 
Enzimas 
 São proteínas, na sua grande 
maioria, responsáveis pela catálise 
das reações dos sistemas 
biológicos 
Propriedades das enzimas em 
relação a outros catalisadores 
• Alto grau de especificidade 
• Alta eficiência catalítica – muito maior 
do que os catalisadores sintéticos ou 
inorgânicos 
• Atuam em soluções aquosas sob 
condições suaves de pH e temperatura 
Características Enzimas Catalisadores 
QUÍMICOS 
Especificidade ao substrato alta baixa 
Natureza da estrutura complexa simples 
Sensibilidade à T e pH alta baixa 
Formação de subprodutos baixa alta 
Atividade catalítica (temperatura ambiente) alta baixa 
Presença de cofatores sim não 
Energia de ativação baixa alta 
Velocidade de reação alta baixa 
A atividade catalítica da enzima depende da 
integridade de sua conformação nativa 
Enzimas 
Sítio ativo – Região da enzima onde 
ocorre a reação 
Enzimas 
O sítio ativo é específico para o 
substrato 
Enzimas 
Substrato – Molécula que é ligada no 
sítio ativo e sobre a qual a enzima age. 
Algumas enzimas requerem outros grupos 
químicos além de seus resíduos de aminoácidos 
para a atividade - COFATORES 
•Íons inorgânicos - Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+ 
 
•Coenzimas – molécula orgânica não proteica 
OBS – As coenzimas podem ser 
derivadas de vitaminas, 
nutrientes orgânicos requeridos 
da dieta 
 
 Grupo prostético – Coenzima ou íon metálico ligado 
firmemente, ou mesmo covalentemente, à enzima 
 
 
 Holoenzima – Enzima cataliticamente ativa 
juntamente com sua coenzima ligada e/ou íon 
metálico. 
 
 
 Apoenzima ou apoproteína – parte proteica 
 
 
Classificação das enzimas 
Componentes da reação 
enzimática 
 E + S E S E + P 
Substrato interage com o 
SÍTIO ATIVO 
da enzima 
Componentes da reação enzimática 
 E + S E S E + P 
E - Enzima 
S - Substrato(s) 
ES - Complexo Enzima -Substrato 
P – Produto(s) 
O que as enzimas fazem para 
aumentar a velocidade das reações? 
Energia de ativação – é a quantidade de energia livre 
requerida para levar os reagentes ao estado de transição. 
Como ocorre a interação ENZIMA – 
SUBSTRATO? 
Mecanismos ainda não bem definidos. 
Mas já é entendido que ocorrem 
ligações entre a enzima e o substrato. 
Interação ENZIMA - SUBSTRATO 
•Ligações covalentes transitórias entre substratos e 
grupos funcionais da enzima (cadeias laterais de 
aminoácidos, íons metálicos, coenzimas) 
 
•Interações não covalentes entre a enzima e o substrato – 
Grande parte da energia requerida para diminuir a 
energia de ativação é derivada de interações fracas 
Interação ENZIMA-SUBSTRATO 
Cada interação fraca no complexo ES libera 
uma pequena quantidade de energia livre que 
confere estabilidade à interação. 
Energia de Ligação (ΔGB) – 
•É a energia derivada da interação enzima-
substrato. 
•É a principal fonte de energia livre usada pelas 
enzimas para diminuir a energia de ativação das 
reações 
Caminho da Reação 
Energia de ativação sem enzima 
S 
P 
Energia de ativação com enzima 
Diferença entre 
a energia livre 
de S e P 
As enzimas aumentam a velocidade de uma reação sem 
alterar a constante de equilíbrio ou a variação de energia 
livre 
∆G’o = -RT ln K’eq 
 E + S E S E + P 
Interação ENZIMA-SUBSTRATO 
Modelo 1 - Chave e Fechadura 
Não leva em consideração a flexibilidade 
conformacional 
Interação ENZIMA-SUBSTRATO 
Modelo 2 – Encaixe induzido 
Interação ENZIMA-SUBSTRATO 
Modelo 2 – Encaixe induzido 
 
 Determinar as constantes de afinidade do S e dos 
inibidores; 
 Conhecer as condições ótimas da catálise; 
 Ajuda a elucidar os mecanismos de reação; 
 Determinar a função de uma determinada enzima 
em uma rota metabólica. 
Estudos de Cinética Enzimática 
Em qualquer instante numa reação enzimática existe a 
forma E (livre) e a forma ES 
Enzima saturada → quando toda a enzima 
estiver na forma ES 
E + S 
k1 
k-1 
ES 
k2 
E + P 
Etapa rápida Etapa lenta 
E + S 
k1 
k-1 
ES 
k2 
E + P 
Etapa rápida Etapa lenta 
•Estado Estacionário 
V0 formação de ES = V0 quebra de ES (1) 
 
•[ Et ] = [ E ] + [ ES ] (2) 
 
•V0= k2 [ ES ] (etapa limitante) (3) então Vmax = k2 [ ES ] (4) 
 
•Em Vmax, [ Et ] = [ ES ] (5) 
 
Essa equação expressa algebricamente o gráfico de velocidade e foi 
deduzida baseada na hipótese de que a etapa limitante numa reação 
enzimática é a quebra de ES para formar P e E livre. 
Constante de 
Michaelis-Menten 
Km é igual a concentração do substrato na qual Vo é 
metade de Vmáx. 
Km alto – baixa afinidade entre a enzima e 
o substrato 
Km baixo – alta afinidade entre a enzima e 
o substrato 
ENZIMA SUBSTRATO Km (mM) 
Catalase H2O2 25 
Hexoquinase ATP 0,4 
D-Glicose 0,05 
D-Frutose 1,5 
Quimotripsina Gliciltirosinilglicina 108 
N-benzoiltirosinamida 2,5 
Equação de Lineweaver-Burk