Aula Vitaminas e Enzimas

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	O termo VITAMINA foi utilizado pela primeira vez em 1911, por Casimir Funk, para designar um grupo de substâncias que eram consideradas vitais; todos elas continham o elemento nitrogênio, na forma de aminas.
Vitamina
Casimir Funk, bioquímico polonês 
(1884 – 1967).
	Casimir Funk descobriu  na casca do arroz um "fator anti-beriberi" (vitamina do complexo B), que era capaz de corrigir a doença experimentalmente em animais e seres humanos. 
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Vitamina
	O corpo humano deve receber as vitaminas através da alimentação, por administração exógena, ou por aproveitamento das vitaminas formadas pela flora intestinal (algumas vitaminas podem ser produzidas nos intestinos de cada indivíduo pela ação da flora intestinal sobre restos alimentares). 
	A falta de vitaminas pode ser total - avitaminose -, ou parcial - hipovitaminose. Em ambas as situações, podem surgir manifestações classificadas como doenças carenciais. 
A falta de vitaminas pode ser provocada por: 
 redução de ingestão;
 pela diminuição da absorção;
 pelas alterações da flora intestinal;
 pelas alterações do metabolismo.
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Classificação das Vitaminas
	Essas vitaminas são solúveis em água, fazendo parte grupo as vitaminas do complexo B e a vitamina C e não são armazenadas no nosso organismo em quantidades apreciáveis, sendo normalmente eliminadas pela urina. Com essas características particulares, precisamos diariamente ingerir alimentos que contenham essas vitaminas.
Hidrossolúveis
Vitamina B1; 
Vitamina B2; 
Vitamina B6 ;
Vitamina B12;
Biotina;
Ácido Pantotênico; 
Niacina,ou Niacinamida; 
Ácido Fólico; 
Vitamina C; 
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Classificação das Vitaminas
	Essas substâncias são solúveis em solventes orgânicos, em gordura e não são solúveis em água, portanto para irem ao tecido alvo necessitam de moléculas transportadoras como o colesterol para atravessarem o plasma sanguíneo. As vitaminas lipossolúveis se ligam à uma lipoproteína, o Quilomícron que atravessa a circulação linfática pra entrarem no sangue e atingirem seus respectivos tecidos de depósito. Abaixo estão as vitaminas lipossolúveis.
Lipossolúveis
Vitamina A 
Vitamina D 
Vitamina E 
Vitamina K 
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Vitaminas Hidrossolúveis
	Com exceção da vitamina C (ácido ascórbico) todas as outras vitaminas hidrossolúveis tem atividade catalítica, isto é, atuam como coenzimas. Elas se ligam a proteínas, ativando sítios enzimáticos desta, capazes de catalisar reações de transferência de energia ou metabólicas. As vitaminas lipossolúveis, entretanto, atuam de maneira diferente, ainda não bem esclarecida. Sabe-se que algumas delas controlam a síntese, a nível genético, de algumas enzimas. Sua distribuição, no organismo, tende a ser altamente seletiva, estando presente em certos tecidos específicos. 
	As vitaminas hidrossolúveis são inativas na forma livre; algumas mudanças estruturais ou interações com outras moléculas, no organismo, é que geram a sua forma ativa, a coenzima. 
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Coenzima
	Uma molécula não-protéica orgânica, freqüentemente um derivado fosforilado de uma vitamina hidrossolúvel, que se liga à molécula de proteína (APOENZIMA) para formar a enzima ativa (HOLOENZIMA). 
Co-fatores
	Co-fatores são pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser necessárias para a função de uma enzima.  Estes co-fatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima mas, na ausência deles, a enzima é inativa. 
            A fração protéica de uma enzima, na ausência do seu co-fator, é chamada de apoenzima. 
            Enzima + Co-fator, chamamos de holoenzima. 
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Coenzima
Co-fatores
	Coenzimas são compostos orgânicos, quase sempre derivados de vitaminas, que atuam em conjunto com as enzimas. 
Podem atuar segundo 3 modelos: 
           
- Ligando-se à enzima com afinidade semelhante à do substrato. 
            
 Ligando-se covalentemente em local próximo ou no próprio sítio catalítico da apoenzima. 
 Atuando de maneira intermediária aos dois extremos acima citados. 
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Enzimas - Histórico
Década de 50 (±1850) 
 Louis Pasteur - concluiu que: 
 açúcar  álcool pela levedura
 era catalisada por “fermentos” inseparáveis da estrutura das células vivas do levedo
 
FERMENTAÇÃO
“Fermentos” foram posteriormente denominados de ENZIMAS
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Enzimas - Histórico
 Pasteur (± 1850)  
 “fermentos” eram inseparáveis das células
 
 Edward Buchner (1897) 
 Extratos de levedo (livre de células)
Prêmio Nobel de Química em 1907
AÇÚCAR 
fermentação
ÁLCOOL
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Enzimas - Histórico
Início do Século XX 
	75 enzimas  isoladas e cristalizadas
ficou evidenciado caráter protéico
Atualmente
+ de 2000 enzimas são conhecidas
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Enzimas - Nomenclatura
 No século XIX - poucas enzimas identificadas
 Adicionava-se sufixo ASE ao nome do substrato
enzima que hidrolisam 
gorduras (lipo - grego) - LIPASE
amido (amylon - grego) - AMILASE
proteínas - PROTEASE
 Nomes arbitrários
Tripsina e pepsina - proteases
Catalase - H2O2
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Enzimas - Nomenclatura
No século XX -  quantidade de enzimas descritas 
Nomenclatura existente se tornou ineficaz
Década de 60 - IUB - Internacional Union of Biochemistry adotou um novo sistema de nomenclatura e classificação
mais complexo
sem ambigüidades
baseado no mecanismo de reação
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Enzimas - Nomenclatura
Sistema Oficial IUB
Cada enzima - no de código (E.C.- Enzyme Comission) com 4 dígitos que caracterizam o tipo de reação
1o dígito - classe
2o dígito - subclasse
3o dígito - sub-subclasse
4odígito - indica o substrato
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Enzimas - Classificação
		N0
		Classe
		Tipo de reação catalisada
		1
		Oxirredutases
		Transferência de elétrons
(íons hidreto ou átomos H)
		2
		Transferases
		Reações de transferência de grupos
		3
		Hidrolases
		Reações de hidrólise 
		4
		Liases
		Adição de grupos em ligas duplas ou remoção de grupos com a formação de ligas duplas
		5
		Isomerases
		Transferência de grupos dentro da mesma molécula para formar isômeros
		6
		Ligases
		Formação de ligações C-C, C-S, C-O, C-N pelo acoplamento da clivagem do ATP
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Enzimas - Classificação
. Oxirredutases – transferência de elétrons
Lactato desidrogenase
AH2 + B A + BH2
Exemplo: Ácido Lático Desidrogenase
COOH NADH NADox COOH
 ( (
CO H-C- OH
 ( (
CH3 CH3
Ácido Pirúvico Ácido Lático
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Enzimas - Classificação
. Oxirredutases – transferência de elétrons
Etanol
Acetaldeído
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Enzimas - Classificação
Exemplo: Hexoquinase 
2. Transferases 
 transferência de grupos 
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Enzimas - Classificação
Exemplo: Aminotransferase - TGP
2. Transferases - transferência de grupos 
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Enzimas - Classificação
Exemplo: Glicogênio Sintase
2. Transferases 
 transferência de grupos 
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Enzimas - Classificação
3. Hidrolases - reações de hidrólise 
Lactose
(-D-glicopironosil--D-galactopiranose )
H2O
Glicose + Galactose
Exemplo: Lactase
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Enzimas - Classificação
3. Hidrolases - reações de hidrólise 
Exemplo: Quimotripsina
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Enzimas - Classificação
4. Liases – adição ou remoção de grupos (H2O, NH4+, CO2).
Ex: Fumarase
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*Enzimas - Classificação
5. Isomerase – transferência de grupos dentro da mesma 
 molécula, formação de isômeros
Triose Phosphate
Isomerase
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Enzimas - Classificação
6. Ligases – reações de síntese com consumo de ATP
Exemplo: Piruvato carboxilase
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Voltando à Nomenclatura
Sistema Oficial IUB
Cada enzima - no de código (E.C.- Enzime Comission) com 4 dígitos que caracterizam o tipo de reação
1o dígito - classe
2o dígito - subclasse
3o dígito - sub-subclasse
4odígito - indica o substrato
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Enzimas - Nomenclatura
ATP + D-Glicose
ADP + D-Glicose-6-fosfato
IUB - ATP:glicose fosfotransferase
E.C. 2.7.1.1
2 - classe - transferase
7 - sub-classe - fosfotransferase
1 - sub-subclasse - fosfotransferase que utiliza grupo
 hidroxila como receptor
1 - indica ser a D-glicose o aceptor do grupo fosfato
Hexoquinase
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Enzimas
Proteínas especializadas
Aceleram reações químicas
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Enzimas
Características Gerais
Catalisadores de reações nos sistemas biológicos
Grande eficiência catalítica 
Alto grau de especificidade por seus substratos
Funcionam 
em soluções aquosas
em pH e temperaturas fisiológicas
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Enzimas 
Proteínas
Ribozimas
RNAs
Simples
Conjugadas
Holoenzima
Apoenzima
Cofator + apoenzima
Estrutura 
Enzimática
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Enzimas
Com exceção de um pequeno grupo de moléculas de RNA que possuem atividade enzimática e são chamadas de RIBOZIMAS, todas as enzimas são PROTEÍNAS
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Enzimas
Catalisadores
Aumentam a velocidade das reações
Atuam diminuindo a energia de ativação
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Representação esquemática das alterações de energia que acompanham a formação do complexo ES, do estado de transição e a subseqüente liberação do produto da reação