enzimas

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ENZIMAS
Cynthia de Oliveira Nascimento
cynthiaon6@gmail.com
FACULDADE SÃO MIGUEL
BACHARELADO EM BIOMEDICINA
Definição
São catalisadores biológicos
Eficiência catalítica maior que os catalisadores químicos (103 a 108 vezes ); 
Alta especificidade pelo substrato;
Funcionam em soluções aquosas, temperatura e pH suaves;
Propriedades e características
Proteína – 3D – estrutura 2º e 3º.
RNA (ribozimas): Reações relacionadas com o código genético
Atuam em quantidades mínimas;
Não são consumidas nas reações;
Não são tóxicas;
CHAMPE, P. C.; HARVEY,R.A FERRIER, R.D. Bioquímica ilustrada. 3º ed. São Paulo: Artmed, 2006.
CAMPBELL, M.K. Bioquímica. 3ªed. Porto Alegre: Artmed, 2000 
NELSON, D.V.; COX, M M. Lehninger: Princípios de Bioquímica. 3 ed. São Paulo: Savier, 2002
Bibliografia
Nome recomendado: Conveniente, para uso corriqueiro.
Adição do sufixo “ASE” ao nome do substrato (em algumas enzimas): 
 1. Nome do Substrato
+
ASE 
Glicosidase
Urease
Lipase
Amilase
Protease
 2. Descrição da reação catalítica
 ATP + D-glicose ADP + D-glicose – 6 – fosfato
 ATP – glicose fosfotransferase
3. Nomes arbitrários:
 Tripsina e pepsina – proteases
Nomeclatura e classificação
Nome sistemático: União internacional de Bioquímica e Biologia Molecular (IUBMB)
A cada enzima são atribuídos 4 números e um nome sistemático que identifica a reação.
Ex. ATP glicose fosfotransferase
(EC) 2.7.1.1: (2) indica o nome da classe – transferase.
 (7) a subclasse – fosfotransferase
 (1) Fosfotransferase com um grupo OH receptor
 (1) D-glicose como grupo receptor
Nome trivial: Hexoquinase
Nomeclatura e classificação
Desidrogenases, 
Oxidases
Nomeclatura e classificação
Quinases, Transaminases
Peptidases
Dehidratases, Descarboxilases
Epimerases
Sintetases
Exemplos
Estrutura das enzimas
1. Enzimas Simples
Sítio ativo
2. Enzimas alostéricas
E
Sítio ativo
Sítio alostérico
Produto da reação (feedback negativo)
Substrato (cooperação)
Efetores: + ou -
Estrutura das enzimas
3. Enzimas complexas
Estrutura proteíca + estrutura não proteíca (grupo prostético)
Estrutura das enzimas
Grupos protéticos:
2. Co-enzima: molécula orgânica não protéica
1. Co-fator: íon metálico
Anidrase carbônica
Citocromo oxidases
Elementos Inorgânicos como co-fatores enzimáticos
Estrutura das enzimas
Estrutura das enzimas
Elementos orgânicos como coenzima enzimáticos
Coenzimas como transportadoras transientes de grupos funcionais ou átomos específicos
Estrutura das enzimas
Como as enzimas funcionam?
Reação química: A+B - C
Como as enzimas funcionam?
Conclusões:
Enzimas não alteram o equilíbrio da reação, apenas a velocidade da reação;
Enzimas são regeneradas;
Enzimas reduzem a energia de ativação, mas não altera a energia da reação
De onde vem essa energia?
Sítio ativo
Enzima 
Substrato
Complexo Enzima-substrato
Complexo Enzima-produto
Produtos
Energia de ligação
Catálise
Especificidade
Como as enzimas funcionam?
Emil Fischer (1894): alto grau de especificidade das enzimas originou  Modelo Chave-Fechadura, que considera que a enzima possui sitio ativo complementar ao substrato. 
Koshland (1958): Encaixe Induzido, enzima e o o substrato sofrem conformação para o encaixe. O substrato é distorcido para conformação exata do estado de transição.
Como as enzimas funcionam?
Como as enzimas funcionam?
Cinética enzimática
Definição:
Fatores que afetam a velocidade das reações enzimáticas:
1. Concentração da Enzima;
Estuda a velocidade das reações enzimáticas e os fatores que a influenciam
2. Concentração do substrato;
3. pH;
4. Temperatura;
Cinética enzimática
Velocidade em função da concentração da enzima
Cinética enzimática
Velocidade em função da pH
Movie
Efeito do pH sobre a enzima
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Cinética enzimática
Velocidade em função da temperatura 
Uma elevação da temperatura maior resulta em redução da velocidade de reação, resultado da desnaturação da enzima.
Inativação térmica
Nº moléculas com energia para atravessar a Ea
Cinética enzimática
Velocidade em função da concentração do substrato
Cinética hiperbólica
Velocidade da reação
Concentração de substrato
Cinética enzimática
Velocidade em função da concentração do substrato
Cinética hiperbólica
Velocidade da reação
Concentração de substrato
Cinética enzimática
Velocidade em função da concentração do substrato
Henri (1903): Enzima se liga ao substrato para formar o complexo ES
Michaelis e Menten (1913): 
Leonor Michaelis -Enzimologista
Maud Menten - Pediatra
E + S
K1
K-1
ES
K2
E + P
1ª Etapa
2º Etapa
Cinética enzimática
Equação de Michaelis e Menten (1913): 
Equação de Lineweaver-Burk: 
Cinética enzimática
Km e Vmáx
Hexoquinase
Isoenzimas
Hexoquinase:
Outros tecidos
Glicose 6 fosfato
Km=0,1mM
 
Glicoquinase:
Fígado
Frutose-6-fosfato
Km=10mM
Conclusão:
Diferentes Km
Diferentes Vmax
Diferentes tecidos
Diferentes reguladores alostéricos
Velocidade da reação
Cinética enzimática
Enzimas alostéricas: cinética sigmoidal
Efeito cooperativo
Velocidade da reação
Concentração de substrato
Nível de saturação
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Comportamento tipo Michaelis-Menten X Comportamento Alostérico.
Regulação enzimática
Podem ser de dois tipos:
1. Lenta – Regulação da síntese de enzimas
2. Rápida – a. Molecular
	 b. Covalente
	 c. Clivagem proteolítica
Regulação alostérica
 Não obedecem a cinética de Michaelis-Menten;
 Funcionam se ligando a compostos reguladores não covalente - moduladores ou efetores alostéricos (metabólitos pequenos ou co-fatores) 
 Moduladores podem ser inibidores ou ativadores;
 São maiores e mais complexas, possuem duas ou mais cadeias polipeptídicas.
Efetores Homotrópicos: O próprio substrato atua como efetor.
Efetores Heterotrópicos: o efetor pode ser diferente do substrato.
Subunidade catalítica
Subunidade reguladora
(Estimulador)
Ligação do modulador a subunidade reguladora é comunicado a subunidade catalítica que se torna ativa para se ligar ao substrato 
(dissociação do modulador da subunidade reguladora)
Regulação alostérica
Regulação alostérica
Efetor positivo
Efetor negativo
Efetor negativo
Efetor positivo
Regulação alostérica
Regulação alostérica
Exemplos de reguladores alostéricos:
Regulação covalente reversível
Grupos químicos são ligados covalentemente e removidos da enzima reguladora por enzimas ≠, podem ser: fosfato, adenosina monofosfato, grupos metil, dentre outros.
Regulação covalente reversível
Regulação por clivagem proteolítica
Complexo multienzimático
ATPase
Piruvato desidrogenase
Inibidores
Inibição enzimática molecular rápida
Reversível
irreversível
Competitiva
Não-competitiva
Mista
Inibição reversível competitiva
Km 
Vmáx Constante
Sem inibidor
Com inibidor
Inibição reversível competitiva
Inibição reversível competitiva
Inibição reversível não-competitiva
Inibição reversível não-competitiva
1- sem inibidor ; 2- com inibidor na concentração [I1] ; 3- com inibidor na concentração [I2] > [I1]
Km constante
Vmáx 
Sem inibidor
Com inibidor
Inibição reversível mista
Inibição reversível mista
 Vmax   parte da E é completamente removida do sistema e Km permanece a mesma.
K2
E + P
E + S 
ES
 K1
EI
+
I
 I se combina com um grupo funcional, na molécula da E, que é essencial para sua atividade.
 Podem promover a destruição do grupo funcional
 Forma-se uma ligação COVALENTE entre o I e a E.
Inibição irreversível
Inibição irreversível
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ENZIMA
FONTE
APLICAÇÃO
Papaína
mamão
Ajuda na digestão, Médica, bebidas, carnes
Bromelina
abacaxi
Ajuda na digestão, Médica, bebidas, carnes
Diastase
malte
Panificação, xarope
Pepsina
mucosa gástrica
suíno
Amaciamento de carne
Lipase
Candidarugosa
Tratamento de efluentes
Permitem às indústrias usarem processos mais econômicos, diminuindo o consumo de energia e recursos; mais confiáveis e que poluem menos. 
São eficientes; 
Muito específicas;
Permite produção segura e ambientalmente amigável. 
Origem vegetal
Origem animal 
Origem microbiana
ENZIMAS E APLICAÇÕES
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Proteases
 Leite: na preparação do leite de soja.
 Carnes e Peixes: recuperação de proteínas do osso ou espinha.
 Vinhos: clarificação.
 Queijo: coagulação da caseína. 
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Lactase
Sorvete: prevenção da cristalização da lactose. 
Leite: estabilização das proteínas do leite em leites congelados por remoção da lactose. Hidrólise da lactose, permitindo o uso por adultos deficientes na lactase intestinal e em crianças com deficiência em lactase congênita.
Ração: conversão da galactose em lactose e glicose.
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 Enzimas utilizadas em tratamento de efluentes
Enzima e fonte
Poluentes e efluentes
Azorredutase(Pseudomonas luteola)
Indústria de tinta
Catalase(Baccilussp.)
Remoção de H2O2 presente em efluentes de branqueamento de tecidos
-glicosidase e Manganês peroxidase
Remoção de corantes azo na industria de alimentos e da industria têxtil
Polifosfatase e Fosfotransferase
Remoção de fosfato biológico de efluentes
Protease pronase (Pseudomonas aeruginosa)
Inativação de vírus bacteriófago Cox A9 de efluentes, para reutilização da água
Naftaleno-dioxigenase
Remoção de naftaleno
Lipase(Penicillium P4)
Remoção do teor de DQO de efluentes de óleo de oliva
(Candida rugosa)
Redução do teor de lipídeos e DQO efluentes avícolas
(pâncreas de porco)
Redução do teor de lipídeos e SS de efluentes da indústria de derivados lácteos
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MOVIE
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