Aula 3 Enzimas

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Aula 3
Enzimas
REAÇÃO QUÍMICA
Beacker
Solução
contendo
A
Movimentos
T  0
Energia cinética
A B B
Energia cinética
%
Frequência da distribuição da energia cinética de A
baixa
média
alta
Energia cinética
%
Energia de ativação
Pequeno número de A  B
Vela
Aumenta 
a energia cinética
Energia cinética
%
Após aquecimento
Maior número de A  B
Energia de ativação
Curso da reação
A
B
Energia 
liberada 
Energia de ativação
G
A B B
•Aumento de temperatura aumenta a velocidade de A  B
•Aumenta [A] com energia cinética > energia de ativação
•Redução da energia de ativação também aumenta A  B
RESUMO
Energia cinética
%
Redução da 
energia de ativação
Maior número de A  B
Energia de ativação
Energia de ativação
CATALISADORES DIMINUEM A ENERGIA DE ATIVAÇÃO 
E AUMENTAM A VELOCIDADE DE REAÇÀO
AS ENZIMAS SÃO CATALISADORES
Diminuem a energia de ativação das reações
e aumentam as suas velocidades, mas Não afetam o equilíbrio 
Curso da reação
A
B
Energia 
liberada 
Energia de ativação
G
Catalisador
A B B
Histórico
✓Atividade catalítica: processos de fermentação de
suco de uva, fabricação de pães e queijos.
✓Catálise biológica (1700)
• Digestão da carne secreções do estômago;
• Conversão do amido em açúcares  saliva e
extratos vegetais.
Histórico
✓Louis Pasteur (1850)
• Açúcar  álcool catalisada por “fermentos”;
• Fermentos  inseparáveis de células de levedura
viva “vitalismo”
✓Eduard Buchner (1897)
• Extratos de levedos  açúcar até álcool 
moléculas enzimas funcionavam mesmo quando
removidas da estrutura celular.
Histórico
✓ James Summer (1926)
• Isolou e cristalizou a urease  avanço nas
propriedades específicas das enzimas;
• Cristais de urease  proteínas;
• Todas as enzimas são proteínas;
A descoberta dos RNAs catalíticos, ou ribozimas, mudou a
própria definição de uma enzima, estendendo-a além do
domínio das proteínas.
✓John Northrop e seus colegas (1930)
Cristalizaram a pepsina e tripsina bovinas proteínas
✓ J. B. Haldane (1930)
• Tratado intitulado “Enzimas”;
✓ Linus Pauling (1946) completou trabalho de Haldane
• Catalise enzimática moderna  uma enzima deve ser complementar ao
estado de transição. Ligações fracas entre enzima e substrato  distorcem a
molécula do substrato e catalisa a reação. (1894) Emil Fischer  “chave
fechadura”.
“chave fechadura”
Enzima complementar ao estado de transição
Histórico
✓Século XX
Pesquisas  reações do metabolismo celular;
Purificação, elucidação da estrutura molecular, mecanismo
químico e compreensão geral.
✓ Produtos naturais biológicos;
✓ Proteínas globulares;
✓ Alto grau de especificidade;
✓ Reações “baratas” (reduz a energia de ativação ) e seguras;
✓ Altamente eficientes: aceleram a velocidade das reações  108
a 1011 vezes;
Principais Características das Enzimas
Classificação e Nomenclatura
✓ Adição do sufixo “ase” ao nome do substrato, à palavra ou
frase que descreve sua atividade;
✓Comissão de Enzimas 1961  IUB (União Internacional de
Bioquímica) nome sistematico e nome trivial  1977  EC
(enzyme classification)
(1) indica que a D-glicose é o aceptor do grupo fosfato 
E.C. 2.7.1.1 ATP-glicose fosfotransferase
ATP + D-glicose ADP + D-glicose-6-fosfato
(2) Nome da classe (transferase) 
(7) Subclasse (fosfotransferase)
(1) Fosfotransferase que apresenta um grupo hidroxila aceptor de fosfato
Trivial: HEXOQUINASE
Classificação Internacional das Enzimas
Nº Classe Tipo de reação catalisada
1 Oxidoredutases Transferência de elétrons (íons hidretos ou átomos de H)
Ex:(CH – OH, C = O, C = O-, CH – NH2, CH – NH-, NADH,
NADPH)
2 Transferases Reações de transferência de grupos Ex: Grupos: com um
carbono, fosfatos, enxofre
3 Hidrolases Reações de hidrólise (transferência de grupos funcionais
para a água) Ex: ligações glicosídicas, ligações peptídicas ...
4 Liases Adição de grupos à duplas ligações ou formação de duplas
ligações através de remoção de grupos Ex: quebra de ligações
covalentes e a remoção de moléculas de água, amônia e gás
carbônico, =C=C=, =C=O, =C=N-
5 Isomerases transferem grupos funcionais entre moléculas Ex: Grupos:
com um carbono, glicosil, fosfatos, enxofre ...
6 Ligases Formação de ligações do tipo C-C, C-S, C-O e C-N através de
reações de condensação acopladas à quebra do ATP
Ação Catalítica
✓ tamanho  enzima e substrato;
✓ Sítio ativo: região específica da superfície (bolsão)
• Constituída por grupos R de aminoácidos;
• Especificidade à catalise enzimática.
Modelos Enzima e Substrato
✓Emil Fischer (1894): “chave e fechadura”
• Enzimas eram complementares ao tamanho, forma e
natureza química do substrato;
Região apolarRegião polar
Substrato
Especificidade
“Chave e fechadura” pouco eficiente!
Modelos Enzima e Substrato
✓Koshland (1958): encaixe induzido
• Altera o balanço de forças  nova conformação;
• Substrato: conformação tensionada e distorcida.
Principais Fatores que Influenciam a
Catalise Enzimática
• Inibidores
Integridade da conformação protéica nativa;
Perda da atividade = desnaturação e dissociação em subunidades,
protonação / desprotonação de grupos.
• Concentração de substrato
• Concentração de enzima
• pH
• Temperatura
• Cofatores
Substrato
v
el
o
ci
d
ad
e
CONCENTRAÇÃO DE SUBSTRATO
CONCENTRAÇÃO DE ENZIMA
[Enzima]
OBS: mantendo-se a concentração 
de substrato em excesso.
pH
pH ótimo
E S
E
SE
S
Efeito do pH
• Velocidade da reação  Unidades Internacionais (U);
• U = quantidade de enzima capaz de formar 1 mol de P por 
minuto a 25º C em condições ótimas;
• Atividade específica  é o número de unidade de enzimas por 
miligrama de proteína; = U
mg de proteína
Alguns termos
• “Turnover“ o número de moléculas do substrato transformado
por uma única molécula de enzima ou único sítio de ligação em
um minuto, quando a enzima está no valor de limite.
Efeito do pH sobre a atividade da tripsina de tambaqui. 
Bezerra et al., Journal of Food Biochemistry, 25(3):199-210, 2001
Efeito do pH
Efeito da temperatura sobre a atividade da tripsina de tambaqui 
Bezerra et al., Journal of Food Biochemistry, 25(3):199-210, 2001
Efeito da Temperatura
Estabilidade térmica da tripsina de tambaqui 
Bezerra et al., Journal of Food Biochemistry, 25(3):199-210, 2001
Efeito da Temperatura
Temperatura
Desnaturação
Efeito da Temperatura
COFATORES
ENZIMAS
SIMPLES
COMPLEXAS OU 
CONJUGADAS
HOLOENZIMA
APOENZIMA ou APOPROTÍNA
não requerem nenhum outro grupo químico 
além dos seus resíduos de aminoácidos
requerem um componente químico adicional 
cofator Ex: Fe2+, Mg2+, Mn2+ ou Zn2+
coenzima
Componente orgânico  não sintetizado 
pelos animais superiores Ex: Biocitina
grupo prostético  coenzima ou cofator
ligado covalentemente a enzima
• A enzima contém outro sítio além do ativo (estérico) = alosteria;
• Manifestada somente por proteínas oligoméricas;
• Ocorre com frequência em encruzilhadas metabólicas;
ALOSTERIA: