Aula 4 Enzimas

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Enzimas
2° / 2017
Prof.a: Flávia F. Mulinari
flavia.mulinari@udf.edu.br
CENTRO UNIVERSITÁRIO DO DISTRITO FEDERAL - UDF
Curso: Enfermagem
Disciplina: Bioquímica Aplicada à Enfermagem
Histórico
Prof.a: Flávia F. Mulinari
Eduard Buchner (1897)
Extraiu da levedura um conjunto de enzimas que podiam
fermentar o açúcar  álcool;
Enzimas funcionavam mesmo quando removidas da 
célula viva.
Século XIX, década de 50
Louis Pasteur
concluiu que a fermentação do açúcar em álcool pela
levedura era catalisada por “fermentos” = enzimas.
Histórico
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Atualmente  2000 enzimas são conhecidas.
Meados do século XX
Uso de enzimas em processos industriais 
James Sumner (1926)
Isolou e cristalizou a urease de soja;
Cristais eram de proteínas;
Postulou que “todas as enzimas são proteínas”.
Década de 50 – séc. XX
75 enzimas  isoladas e cristalizadas;
Ficou evidenciado caráter protéico.
Enzimas - DEFINIÇÃO
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 São catalisadores biológicos que aceleram as reações químicas
 Aumentam a velocidade das reações sem afetar o equilíbrio
químico;
 Quase a totalidade de reações bioquímicas são realizadas por
enzimas,principalmente o metabolismo energético;
 Permitem maior especificidade das reações (quantidade mínima
de substrato);
 A maioria são proteínas.
Enzimas - DEFINIÇÃO
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COFATOR
 um ou mais íons inorgânicos que são componentes químicos adicionais
(não protéico) requeridos para ativar algumas enzimas;
 Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+.
COENZIMAS
 Quando o cofator é uma molécula orgânica complexa;
 Tiamina pirofosfato, Coenzima A, ácido lipóico;
 Muitas vitaminas e nutrientes orgânicos são precursores das coenzimas.
Algumas enzimas requerem ambos, a coenzima e os íons 
metálicos para sua atividade!
Enzimas - IMPORTÂNCIA
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Cada traço representa 
uma enzima
Enzimas
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Catálise Enzimática
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Michaelis Menten
Catálise Enzimática
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Enzima Livre
Substrato 
Complexo ES Estado de Transição
Produto
Enzima Livre
Substrato sofre 
deformação
Catálise Enzimática
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 A enzima fornece uma superfície catalítica;
 Esta superfície estabiliza o estado de transição;
 Transforma o estado de transição em produto.
Catálise Enzimática
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Catálise Enzimática
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Princípios da Catálise
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 A enzima é um “bolso” mágico:
(1) Estabilização do Estado de Transição;
(2) Expulsa da água;
(3) Tem grupos reativos;
(4) Auxílio de Co-Enzima.
Enzimas - CONCEITOS
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COFATOR
 um ou mais íons inorgânicos que são componentes químicos adicionais
(não protéico) requeridos para ativar algumas enzimas;
 Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+.
COENZIMAS
 Quando o cofator é uma molécula orgânica complexa;
 Tiamina pirofosfato, Coenzima A, ácido lipóico;
 Muitas vitaminas e nutrientes orgânicos são precursores das coenzimas.
Algumas enzimas requerem ambos, a coenzima e os íons 
metálicos para sua atividade!
Enzimas - CONCEITOS
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GRUPO PROSTÉTICO
 É chamado de grupo prostético a parte proteica da enzima que se
liga à coenzima ou ao íon metálico, covalentemente.
HALOENZIMA
 É a enzima completa, cataliticamente ativa, unida a sua coenzima
e/ou íons metálicos;
 A parte exclusivamente protéica desta enzima é chamada
apoenzima ou apoproteína.
Enzimas - CONCEITOS
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Cofator + enzima = Holoenzima 
Catalicamente Ativo
Holoenzima + Cofator = Apoenzima
Catalicamente Inativo
Sítio Catalítico
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Modelo de Fischer – 1894 – Chave Fechadura
A especificidade de uma enzima (a fechadura) por seu substrato (a chave) provém de suas 
formas geométrica complementares – Maior especificidade.
Sítio Catalítico
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Modelo de Koshland – 1958 – Encaixe induzido
Os sítios ativos não estão completamente pré-formados e a interação inicial do substrato 
com a enzima induz uma alteração conformacional na enzima
Cinética Enzimática
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 É o estado de velocidade das reações enzimáticas;
 Fornece informações sobre:
 Mecanismo de ação catalíticos;
 Especificidade enzimática;
 Fatores que afetam a velocidade das reações;
 Determinação quantitativa de velocidade da reação.
Cinética Enzimática
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Km = Vmáx / 2
Velocidade inicial da 
reação
Concentração de 
Substrato
Constante de 
Michaelis (afinidade)
Velocidade Máxima
Equação de Michaelis - Menten
Cinética Enzimática
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Cinética Enzimática
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[S] 
mmol/L
Velocidade
mmol/min.
0
0,2
0,5
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
[S] mmol/L
V
el
oc
id
ad
e 
m
m
ol
/m
in
.
25
50
75
100
1 2 3 4 5 60
0
0
25
50
74
85
90
94
97
99
Parâmetros cinéticos
Velocidade máxima (Vmáx): é a velocidade máxima alcançada pela enzima
Km: é a concentração de substrato que faz com que a enzima funcione na metade da Vmáx
0,5mmol/L
100mmol/min
Constante de Michaelis 
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“...é numericamente igual à concentração do substrato (mol/L) na qual a 
velocidade inicial da reação corresponde à metade da velocidade máxima.”
E2 - Vmáx.= 0,64 mol/min
E2 - Vmáx/2 = 0,32 mol/min
Km = 0,15
E1 - Vmáx.= 0,32 mol/min
E1 - Vmáx./2 = 0,16 mol/min
Km = 0,13
Cinética Enzimática
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 Existem três fatores que alteram a velocidade da reação
enzimática:
 pH;
 Temperatura;
 Concentração de subtrato - [S].
Cinética Enzimática - pH
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 Ionização do sítio ativo;
 Desnaturação da enzima.
Cinética Enzimática – T°C
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 A velocidade da reação aumenta com T°C até o pico;
 Uma elevação maior resulta na desnaturação.
Cinética Enzimática – [S]
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 A velocidade da reação aumenta conforme a quantidade de
substrato até a Vmax ser atingida;
 Platô Saturação a enzima
Cinética Enzimática – [S]
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[Substrato] em excesso
S
S
S
S
S
S
S
S
+
E E
E E
E E
E E
S S
S S
E E
E E + P
P
P
P
P
P
P
P
S
S
S
S
S
S
S
S
Velocidade da reação independe da [S]
Cinética Enzimática – [S]
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Qualquer substância que reduz a velocidade de uma 
reação enzimática.
INIBIDORES
REVERSÍVEIS IRREVERSÍVEIS
COMPETITIVOS NÃO COMPETITIVOS INCOMPETITIVOS
Inibição Enzimática 
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 Inibidores são substâncias que possam diminuir a velocidade de
uma reação enzimática;
 Podem ser Reversíveis ou Irreversíveis;
 A inibição pode ser;
 Competitiva;
 Não competitiva;
 Mista
Inibição Competitiva
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 O inibidor liga-se reversivelmente ao sítio ativo que o substrato
normalmente ocuparia.
 Se ligam ao síto ativo mas não 
podem ser convertidos em 
produto;
 Como inibidor e substrato 
competem pelo mesmo sítio 
esse tipo de inibição é chamado 
competitiva;
 Podem ser retirados do sítio 
ativo por um excesso de 
substrato, portanto aumenta o 
Km mas não altera a velocidade 
máxima
[S] mmol/L
V
e
lo
c
id
a
d
e
 m
m
o
l/
m
in
.25
50
75
100
1 2 3 4 5 60
0
Sem inibidor
Inibidor 
Em conc.2X
Inibidor 
Em conc. X
“Km aparente” 
aumenta
Vmáx não muda
Inibição Competitiva
Inibição não - competitiva
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 O inibidor e subtrato ligam-se em sítios diferentes.
Inibição não - competitiva
O inibidor se liga de forma 
irreversível à enzima inativando-a;
Atua como se diminuísse a 
concentração de enzima, na verdade 
diminuí a concentração de enzima 
ativa;
As moléculas que não se ligaram 
ao inibidor funcionam normalmente, 
por isso o Km não muda
E
E-I E
E
E
E
E
E
E
E
E-I
Inibidor em 
concentração X
E-I
E
E
E
E
E
E
E E
E
E
E
E
Sem inibidor
E-I
E
E
E
E
E
E-I
E-I
E-I
E-I
E-I
E
Inibidor em 
concentração 2X
[S] mmol/L
V
e
lo
c
id
a
d
e
 m
m
o
l/
m
in
.
25
50
75
100
1 2 3 4 5 60
0
sem inibidor
inibidor na conc. X
inibidor na conc. 2X
Km
Vmáx diminui
não muda
1. Regulação pelo produto 
(feedback negativo)
EnzimaS
Quando o produto se liga ao sítio 
regulador inativa a enzima
Enzima 1 Enz. 2
Enz.
4S P
Quando produto da via se 
liga à enzima regulatória 
da via inibe sua 
atividade...
Sítio 
regulador
P
Via metabólica
1.1 – Inibição pelo produto imediato da enzima
1.2 – Inibição pelo produto final da via
Regulação da Atividade 
Enzimática
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...e, por conseqüência, inibe 
a via
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2 - Regulação por fosforilação-defosforilação
Enzima
OH
Enzima
OPO3
-2
cinase
fosfatase
PO4
-3
Forma ativa
(ou forma inativa)
Forma inativa
(ou forma ativa)
ATP ADP
fosforilação
defosforilação
Cinase: enzima regulatória que fosforila outras enzimas 
Fosfatase: enzima regulatória que defosforila outras enzimas
A fosforilação é uma modificação covalente reversível
forma
defosforilada
Forma
fosforilada
ciclo fosforilação-defosforilação
Regulação da Atividade 
Enzimática
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 São enzimas que forma ligação não-covalente reversível;
 Possui o sítio alostérico além do sítio ativo;
 São reguladas por efetores ou moduladores:
 Moduladores ou efetores +: Aumenta a afinidade da enzima pela substrato;
 Moduladores ou efetores - : Diminui a afinidade da enzima pelo substrato.
Regulação da Atividade 
Enzimática
3 - Enzimas AlostéricasREGULADOR 
ALOSTÉRICO
Classificação e Nomenclatura
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Século XIX - poucas enzimas identificadas
Adição do sufixo ”ASE” ao nome do substrato:
 Gorduras (lipo - grego) – LIPASE
 Amido (amylon - grego) – AMILASE
Nomes arbitrários:
 Tripsina e pepsina – proteases
Classificação e Nomenclatura
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1955 - Comissão de Enzimologistas (EC) foi nomeada pela União
Internacional de Bioquímica (IUB)  sistematizar a classificação das
enzimas.
 Cada enzima  código com 4 dígitos que caracteriza o tipo de
reação catalisada:
1° dígito - classe
2° dígito - subclasse
3° dígito - sub-subclasse
4° dígito – N° de ordem dentro da subclasse
1. Oxido-redutases (reações de oxidação-redução ou
transferência de elétrons)
2. Transferases (transferem grupos funcionais entre moléculas)
3. Hidrolases (reações de hidrólise)
4. Liases (catalisam a quebra de ligações covalentes e a
remoção de moléculas de água, amônia e gás carbônico)
5. Isomerases (transferência de grupos dentro da mesma
molécula para formar isômeros)
6. Ligases (catalisam reações de formação de novas moléculas
a partir da ligação entre duas pré-existentes, sempre às custas
de energia)
Classificação e Nomenclatura
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ADP + D-Glicose-6-fosfatoATP + D-Glicose
IUB - ATP: glicose fosfotransferase
E.C. 2.7.1.1
2 - classe - Transferase
7 - subclasse - Fosfotransferases
1 - sub-subclasse - Fosfotransferase que utiliza grupo 
hidroxila como receptor
1 - indica ser a D-glicose o receptor do grupo fosfato
Nome comum: Hexoquinase
Importância Econômica – Obtenção Industrial
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ORIGEM VEGETAL: sementes, sucos, polpas, raízes (por 
trituração de tecidos);
ORIGEM ANIMAL: mucosa gástrica, pâncreas, fígado, 
sangue (por trituração de tecidos);
ORIGEM MICROBIANA: bactérias, fungos, leveduras (por 
cultura)
APLICAÇÕES
Indústria (Alimentícia, Têxtil, higiene, papel); Diagnóstico clínico
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Papaína Bromelina Ficina
Alta atividade 
proteolítica
Aplicações: clarificação da 
cerveja, amaciamento de 
carnes, auxiliar da digestão
Importância Econômica – Origem Vegetal
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Importância Econômica – Origem Animal
PANCREATINA
pâncreas de porcos
atividade amilolítica, 
proteolítica e lipolítica
Aplicação em medicamentos
Distúrbio digestivo
Conversão da insulina suína 
em humana
PEPSINA
mucosa do estômago 
de porcos
Indústria da cerveja,
Fabricação queijos;
Medicamento como auxiliar digestivo
Pouco utilizadas 
Substituídas pelas enzimas 
de origem microbiana
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Importância Econômica – Origem Microbiana
FERMENTAÇÃO 
Todo processo no qual os 
microrganismos catalisam a 
conversão de uma 
substância (substrato) num 
determinado produto 
(enzimas). 
Processo Fermentativo Genérico
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ENZIMAS ORIGEM APLICAÇÃO
Oxidoredutase 
Glicose -oxidase Aspergillus Niger
Penicillium glaucum
Antioxidante em 
alimentos; controle da 
coloração do vinho, 
Diagnóstico clínico de 
glicose
Catalase Aspergillus niger Remoção de H2O2 de 
leite e queijo
Hidrolases
 - amilase 
bacteriana
Bacillus amyloliquefaciens Degradação do amido 
em maltose e xaropes 
de glicose para 
alimentos; produção 
álcool a partir amido
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ENZIMAS ORIGEM APLICAÇÃO
Hidrolases
 - amilase fúngica Aspergillus ninger
A. oryzae
Liquefação do amido; 
indústria de cerveja, pão 
, papeis
- galactosidase Saccharomycies cerevisiae
Aspergillus niger
Produção de leite de 
soja
- galactosidase Bacillus Sp, A. niger, A. 
oryzae, E. coli, 
Streptococcus fragilis, S. 
lactis
Hidrólise da lactose no 
leite
Celulase A. niger Processamento de 
frutas e vegetais, 
indústria têxtil
Invertase Saccharomyces cerevisiae Açúcar invertido para 
confeitaria e cerveja
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ENZIMAS ORIGEM APLICAÇÃO
Hidrolases
Lipases A. Niger , a. oryzae Processamento do 
couro, modificação do 
flaver de manteiga e 
queijo
Protease alcalina 
bacteriana
Bacillus subtilis, B. 
amyloliquefaciens
Indústria de detergentes 
e couro
Liase
Pectina-liase A. Niger Clarificação de sucos de 
frutas
Isomerase
Glicose – isomerase Bacillus coagulans, 
Streptomyces albus
Isomerização da glicose 
em xaropes com alto 
teor de frutose
Muito Obrigada !!!