06 Enzimas

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Enzimas 
 
 
Dra. Thaís Duarte Bifano 
Professora de Bioquímica 
 
 
1 
Existem 2 condições fundamentais 
para a vida: 
- O organismo vivo deve ser capaz de se auto-
replicar 
 
- O organismo vivo deve ser capaz de catalisar 
reações químicas com eficiência 
Características das enzimas 
- A maioria das enzimas são proteínas (algumas são RNA) 
- São produtos naturais biológicos 
- Apresentam um alto grau de especificidade por seus substratos 
- Possuem mecanismo de “turnover”, desempenhando a mesma função 
consecutivamente, sem serem consumidas no processo 
- São altamente eficientes, acelerando a velocidade das reações de 108 a 
1011 vezes 
- São econômicas, reduzindo a energia de ativação necessária para a reação 
catalisada 
- Não são tóxicas 
As enzimas são fundamentais para qualquer processo 
bioquímico! 
 
Aplicabilidade 
- São usadas no diagnóstico de doenças – medicina 
 
- Podem ser aplicadas nas indústrias fabricação de papel, colas, 
couro, tratamento de efluentes, área têxtil – indústria química 
 
- Uso em processos como fermentar uvas para fabricar o vinho, ou alterar o 
leite e produzir queijo – processamento de alimentos 
 
- As enzimas podem, por exemplo, melhorar o aproveitamento do bagaço 
de cana na produção de etanol de segunda geração – agricultura 
 
Classificação das enzimas 
A International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB) 
classificou as enzimas em seis grandes grupos (Classes), de acordo com o tipo 
de reação que catalisam. Cada enzima descrita recebe um número de 
classificação, conhecido por “E.C.” (Enzyme Commission of the IUBMB), que é 
composto por 4 dígitos: 
 
1. Nome da classe 
2. Subclasse 
3. Grupos químicos específicos que participam da reação 
4. a enzima, propriamente dita 
 
EXEMPLO: Quimotripsina: E.C. 3.4.21.1 
3 → Classe: Hidrolase (catalisa reações de hidrólise de ligações covalentes) 
4 → Subclasse: Peptidase (hidrolisa ligações peptídicas) 
21 → Serino-endopeptidases: (enzimas contendo serina no sítio ativo) 
1 → Quimotripsina 
Classes das enzimas 
Classes das 
enzimas 
1. Óxidoredutases 
 
 São todas as enzimas que catalisam reações de oxidação-
redução. O substrato oxidado é um hidrogênio ou doador de elétron. O 
nome mais comum é “desidrogenase” (sempre que possível). “Oxidase” 
é também usado quando o O2 é um aceptor. 
 
A lactato desidrogenase (E.C. 1.1.2.4), transforma lactato em piruvato: 
2. Transferases 
 São enzimas que catalisam a transferência de grupos funcionais 
entre duas moléculas. O doador pode ser um cofator (coenzima) que carrega 
o grupo a ser transferido. 
 
A alanina aminotransferase (E.C. 2.6.1.2) catalisa a transferência de um grupamento 
amino da alanina para o α-cetoglutarato: 
alanina α-cetoglutarato glutamato piruvato 
3. Hidrolases 
 Catalisam a reação de hidrólise de várias ligações covalentes. Ocorre 
a transferência de grupos funcionais para a água. O nome, em geral, é dado 
pelo “substrato” + o sufixo “ase”, como é o caso das peptidades (E.C. 3.4), que 
catalisam a hidrólise de ligações peptídicas: 
4. Liases 
 Liases são enzimas que catalisam a clivagem de ligações covalentes e a 
adicionam grupos às duplas ligações ou formção de duplas ligações por meio de 
remoção de grupos. 
 
A piruvato descarboxilase (E.C. 4.1.1.1) transforma piruvato em 
acetaldeído + CO2: 
5. Isomerases 
 Catalisam a transferência de grupos dentro da mesma molécula para 
formar isômeros. 
 
Alanina racemase (E.C. 5.1.1.1): 
6. Ligases 
 Catalisam reações de síntese de uma nova molécula a partir da 
ligação entre duas moléculas, com a concomitante hidrólise de ATP ou outro 
composto trifosfatado. São conhecidas como Ligases, Carboxilases ou 
Sintetases. 
 
Glutamina sintetase (EC 6.3.1.2): 
Mecanismo de ação enzimática 
As enzimas afetam a velocidade mas não o equilíbrio químico das reações. 
 
A função do catalisador é aumentar a velocidade de uma reação 
sem afetar o equilíbrio da reação. 
Os catalisadores aumentam a velocidade das reações diminuindo a energia de ativação 
 
Interação Enzima-Substrato (ES) 
As enzimas fornecem um ambiente específico onde uma dada reação é 
energeticamente mais favorável. A superfície do centro ativo é contornada por 
resíduos de aa cujos grupos constituintes se ligam ao substrato e catalisam a sua 
transformação. 
- Ocupam um volume relativamente pequeno da molécula da 
enzima. 
- São entidades tridimensionais. 
- Os substratos se ligam por forças fracas nos sítios ativos. 
- Os sítios ativos em geral são bolsões ou cavidades na superfície 
da enzima. 
- A especificidade da ligação depende do arranjo dos átomos no 
centro ativo. 
Os Sítios Ativos apresentam certas 
características em comum: 
 
Efeitos do pH na atividade enzimática 
 
 
A eficiência da catálise depende do meio. 
 
 
Efeitos da temperatura na atividade 
enzimática 
 
 
Cinética da reação enzimática 
Enzima e substrato formam um complexo transitório. 
k1>k2>k3 
v1 = k1 [E][S] 
 
v2 = k2 [ES] 
 
v3= k3 [ES] 
 
1ª Etapa 2ª Etapa 
Etapa mais lenta e 
limitante do processo 
Cinética da reação enzimática 
Constante de Michaelis-Menten - KM 
A velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração da enzima 
Transformação de Lineweaver-Burk facilita 
a determinação do KM 
Inverso 
KM de algumas enzimas e seus substratos 
A eficiência catalítica das enzimas 
 A constante catalítica, Kcat é uma constante de velocidade de 
primeira ordem cuja unidade é recíproco do tempo. Também chamado como 
número de renovação. É equivalente ao número de moléculas do substrato 
convertidas em produto por uma molécula de enzima em uma dada unidade 
de tempo. 
 
 Kcat= Vmax/[Et] 
 
Associando o valor de Kcat com KM pode-se definir a constante Kcat /KM 
 
 
Inibidores enzimáticos 
 Irreversíveis 
 
 Reversíveis 
 
Competitiva 
Não-competitiva 
São agentes moleculares que interferem com a catálise, 
diminuindo ou interrompendo as reações enzimáticas. 
Inibição Irreversível 
Os inibidores irreversíveis reagem quimicamente com as 
enzimas, levando a uma inativação praticamente definitiva. 
Inibição Reversível Competitiva 
Os inibidores reversíveis competitivos competem com o 
substrato pelo centro ativo da enzima. 
Efeito do inibidor competitivo 
Inibição Reversível Não-competitiva 
Os inibidores não-competitivos reagem quimicamente com as 
enzimas, ligando-se a regiões diferentes do sítio ativo. 
Efeito do inibidor não-competitivo 
Resumo da ação dos inibidores 
reversíveis 
Inibidor competitivo: 
Vmax = 
Km ≠ 
 
Inibidor não-competitivo: 
Vmax ≠ 
Km = 
 
Cofatores enzimáticos 
Cofatores são imprescindíveis para a atividade de inúmeras enzimas. 
Estudo dirigido