Bioquímica- Enzimas

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Princípios de Enzimologia
Prof. Emerson Peter
1. Introdução
� Enzimas: Catalisadores Biológicos;
� Os estudos Louis Pasteur: “Força vital”;
� Justus Von Liebig: “Fermentos”;
� Eduard Buchner: Fermentação alcoólica x Leveduras;
� James Sumner: Cristalização da Urease.
C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2
1.1 Questões abordadas: 
� Mecanismo através do qual as enzimas aceleram
as reações químicas;
� Conceituar o sítio catalítico e definir sua importância;
� Mecanismos catalíticos utilizados pelas enzimas.
2. Propriedades Gerais das Enzimas 
� As enzimas aceleram as reações químicas por fatores de 106 a 1012;
� As reações ocorrem sob condições mais brandas;
� Reações mais específicas;
� Reações reguláveis.
3. Momenclatura Enzimática
� As enzimas são classificadas e denominadas de acordo 
com a natureza da reação que catalisam.
Classificação
1. Oxidorredutases Reações de Oxi-redução
2. Transferases Transferência de Grupos funcionais
3. Hidrolases Reações de Hidrólise
4. Liases Eliminação de grupos para formação 
de duplas ligações
5. Isomerases Isomerização
6. Ligases Formação de ligação acoplada à 
hidrólise de ATP
� Nome alternativo: Nomenclatura utilizada rotineiramente
Ex: Carboxipeptidase A
� Nome Sistemático: Nomenclatura utilizada rotineiramente
Ex: Nome: peptidil-L-aminoácido-hidrolase, N°: EC 3.4.17.1
4. Especificidade de Substrato
� “O sítio catalítico corresponde a um entalhe na superfície enzimática
onde ocorre a interação entre o catalizador e seu substrato”;
� O sítio catalítico apresenta complementaridade gemétrica
e eletrônica ao substrato;
� Modelo de Emil Fischer (1894) e o Ajuste induzido
4.1 Estereoespecificidade enzimática
� As enzimas são altamente específicas para compostos quirais, devido
à sua quiralidade específica (compostas exclusivamente por L-aminoácidos);
4.1 Especificidade Geométrica
� Uma substância de quiralidade errada não irá se adequar
ao sítio catalítico de uma enzima;
� O grau de especificidade varia de enzima para enzima:
� A YADH → álcoois primários e secundários
� As enzimas digestivas → diversos substratos.
� Co-fatores: São pequenas moléculas ou íons que auxiliam as enzimas no 
seu processo catalítico
� Coenzimas: São co-fatores orgânicos
�NAD;
�FAD, etc
� Grupos Prostéticos: São co-fatores associados permanentemente à 
estrutura da enzima
5. Co-Fatores e Coenzimas
� “Os grupos funcionais dos AA em uma enzima são extremamente versáteis 
porém não participam de reações de transferência de grupos ou Redox;”
6. Energia de Ativação e Coordenadas de Reação
6.1 Teoria do Estado de Transição, Henry Eyring (1930)
HA―HB + HC → HA…HB… HC → HA + HB―HC
Estado de transição
� Coordenadas de reação: “Percurso de mais baixa energia através do 
qual os reagentes se aproximam”.
� Diagrama de coordenada de reação
� Catalisadores: “atuam diminuindo a energia livre do estado de transição”.
7.1 Catálise Ácido-Básica
� Catálise Ácida: Processo no qual a transferência parcial de prótons reduz a 
“barreira energética” do estado de transição.
� Catálise Básica: Processo no qual a remoção parcial de prótons reduz a 
“barreira energética” do estado de transição.
� Os AAs Asp, Glu, His, Tyr, e Lys atuam como catalisadores ácidos e/ou 
básicos.
Reação da RNase A
7.2 Catálise Covalente
� Catálise Covalente: Acelera a velocidade reacional através da formação 
transitória de ligações covalentes.
� Geralmente principia por um ataque nucleofílico por parte do catalisador 
(Catálise nucleofílica).
7.3 Catálise por íons metálicos
� Grande parte das enzimas necessitam de metais para a sua atividade:
� Metaloenzimas → co-fatores são metais de transição (Fe+2, Fe+3, Cu+2, 
Zn+2, Mn+2 e Co+2 (Metais com funções catalíticas)
� Enzimas ativadas por metais Associação fraca a metais do meio (K+, 
Na+, Mg+2 e Ca+2
� Participação dos metais no processo catalítico:
� Reorientação do substrato;
� Mediando reações de Redox;
� Protegendo cargas negativas.
7.4 Catálise por Efeitos de proximidade e Orientação
� “Os substratos devem se aproximar do SC com orientação apropriada”;
� As enzimas facilitam as reações por elas catalisadas:
� Aproximam os substratos com seus grupos catalíticos;
� Em reações bissubstrato colocam tais compostos em contato;
� Ligam-se a seus substratos em orientação adequada;
� Suspendem a movimentação relativa entre os grupos reagentes.
7.5 Catálise por Ligação preferencial ao estado de transição
� Uma enzima pode ligar-se ao estado de transição com afinidade maior que 
aos substratos;
� Ligando-se a tal estado aumentam sua concentração e portanto a 
velocidade de reação.
� Análogos do estado de transição podem ser importantes inibidores 
enzimáticos;
� Podem ser utilizados como antibióticos ou para diversos fins.
N
COO
H
H
L-Prolina
H+
N
H
Estado de Transição Planar
COO
N
H
COO
H
D-Prolina
N
H
Prolina-2-carbixilato
COO - N
H
COO -
∆-1-pirrolina-2-carboxlilato
Reação catalisada pela Pirrolina-racemase
Voet, D.; Voet, J. G.; Pratt, C. W. (2000) Fundamentos de 
Bioquímica. Artmed, Porto Alegre, Brasil. 
Devlin, T. M. (2000) Manual de Bioquímica com correlações 
Clínicas. 4ed. Edgard Blücher, São Paulo, Brasil
Strier, L. (1992) Bioquímica. 3ed. Guanabara Koogan Rio de 
Janeiro, Brasil. 
8. Bibliografia Recomendada