Aula 5 Proteínas e enzimas 2018 (1)

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Curso: Engenharia de Alimentos
Profa. Dra. Priscila C. B. Vianna
Aminoácidos e proteínas
Proteínas 
 Componentes essenciais a todas as células vivas e estão
relacionadas com praticamente todas as funções fisiológicas
 Regeneração de tecidos
 Catalisadores de reações nos organismos vivos
 Reações imunológicas
 Crescimento e reprodução
 Elemento estrutural do organismo animal
 Energética
Proteínas 
 Vegetais – capazes de sintetizar proteínas a partir de fontes
inorgânicas
 Animais – não possuem essa capacidade
 Necessitam de alimentos ricos em proteínas e aminoácidos
 O organismo animal sintetiza as proteínas utilizadas pelo seu
próprio organismo a partir das proteínas ingeridas pela
alimentação
 As proteínas obtidas de plantas são sempre deficientes em
um ou mais aminoácidos essenciais  proteína de origem
animal
Diversidade funcional das proteínas
Diversidade funcional das proteínas
Definição de proteínas
 Polímeros de alto peso molecular constituídos por unidades
monoméricas de aminoácidos ligados entre si por ligações
peptídicas
 Constituídas de carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O),
nitrogênio (N) e, algumas contêm enxofre (S)
 50 – 55% C
 6 – 8% H
 20 – 24% O
 15 – 18% N
 0,2 – 0,3% S
Existem proteínas nas quais o teor 
de S pode chegar a 5%
Definição de proteínas
 Construídas a partir de um conjunto básico de 20
aminoácidos, ligados covalentemente, arranjados em várias
sequências específicas
 Cadeias com distintas propriedades químicas – função das
diferentes combinações e sequências desses aminoácidos
na cadeia
Aminoácidos 
 Aminoácidos – unidades estruturais das proteínas
Representação da fórmula 
geral dos aminoácidos 
 –COOH (grupo carboxílico) e –NH2 (grupo amina) estão ionizados
em soluções aquosas de pH neutro;
 O grupo amina pode receber um próton e o grupo carboxílico pode
perder um próton, de forma que os aminoácidos apresentam uma
característica ácido-básica
Aminoácidos
20 diferentes aminoácidos 
normalmente são encontrados 
nas proteínas
Além destes existem diversos 
menos comuns
Aminoácidos
Grupamento amino
Grupamento carboxilato 
(ácido carboxílico)
Hidrogênio
Grupamento “R”, ou cadeia lateral
Grupos R – variam em estrutura, tamanho e carga elétrica e 
influenciam a solubilidade dos aminoácidos em água
Carbono α
Centro 
quiral
Isomeria óptica
 Referência – formas D e L do gliceraldeído
 Não há relação com o sentido da rotação do plano da luz
 Somente os aminoácidos L estão presentes nas proteínas
Com exceção da glicina todos os aminoácidos exibem atividade ótica
Classificação dos aminoácidos
 Normalmente baseada na polaridade do radical R
 Aminoácidos não polares (apolares) – R alifático
 Aminoácidos aromáticos – R aromático
 Aminoácidos polares – R polar
 Neutros
 Aminoácidos básicos (catiônicos)
 Aminoácidos ácidos (aniônicos)
Classificação dos aminoácidos
 Grupos R apolares, alifáticos
 Apolares e hidrofóbicos
 Cadeias laterais da alanina, valina,
leucina e isoleucina – tendem a se
aglomerar entre si, estabilizando a
estrutura proteica (interações
hidrofóbicas)
Cadeia alifática -  flexibilidade
Aminoácidos
 Grupos R aromáticos
 Relativamente apolares
 Todos podem participar em interações hidrofóbicas
 Grupo –OH da Tyr – ligações de H em enzimas
 Triptofano e tirosina absorvem luz ultravioleta – forte absorbância
de luz (280 nm) – caracterização de proteínas
Aminoácidos
 Grupos R polares, não
carregados
 Mais solúveis em água
 Contêm grupos funcionais
capazes de formar ligações de
H com a água
 Serina, treonina, cisteína,
asparagina e glutamina
 Asparagina e glutamina –
amidas dos aas aspartato e
glutamato (hidrólise ácida ou
básica)
Aminoácidos
 A cisteína é oxidada para formar um aminoácido dimérico
covalentemente ligado – cistina
 As ligações dissulfetos entre resíduos de Cys estabilizam a
estrutura de muitas proteínas
Aminoácidos
 Grupos R carregados
positivamente
 Lisina – grupo amino (+)
 Arginina – grupo guanidina (+)
 Histidina – grupo aromático
imidazol
 Pode estar tanto carregada +
quanto não carregada em pH 7
 Resíduos de His facilitam
diversas reações catalisadas
por enzimas –
aceptores/doadores de elétrons
Aminoácidos
 Grupos R carregados
negativamente
 Possuem carga líquida
negativa em pH 7
 2º grupo carboxila
 Aspartato
 Glutamato
Aminoácidos essenciais
 Não são sintetizados pelo organismo, portanto, devem ser
fornecidos pela dieta
 São 8 – metionina, valina, leucina, isoleucina, fenilalanina,
triptofano, lisina e tirosina
 A His e Arg são chamados de aas essenciais condicionais,
pois são aas essenciais apenas durante a infância, sendo
que mais tarde passam a ser sintetizados pelo nosso
organismo
Propriedades ácido básicas de aminoácidos
 Solução aquosa – íon bipolar ou zwitterion
 Capacidade de agir como bases ou ácidos – ANFÓTEROS
Doador de prótons
Atuação como ácido
Receptor de prótons
Atuação como base
Predomina em 
pH neutro
Propriedades ácido básicas de aminoácidos
 Em sua forma totalmente protonada um aa pode fornecer
pelo menos dois prótons durante sua titulação completa com
uma base
 Se a titulação completa com NaOH ocorrer em dois estágios
H3N
+
CHRCOOH + OH
-
 H3N
+
CHRCOO
-
+ H2O (estágio 1)
H3N
+
CHRCOO
-
+ OH
-
 H2NCHRCOO
-
+ H2O (estágio 2)
 Se no radical R houver algum grupo ionizável adicional –
também será titulado (estágio adicional)
Valores de pK e pI de aminoácidos a 25ºC
Aminoácido pK1 pK2 pKR pI
Alanina 2,35 9,69 --- 6,02
Arginina 2,17 9,04 12,48 10,76
Asparagina 2,02 8,80 --- 5,41
Ác. Aspártico 2,09 9,82 3,86 2,97
Cisteína 1,96 10,28 8,18 5,07
Glutamina 2,17 9,13 --- 5,65
Ác. Glutâmico 2,19 9,67 4,25 3,22
Glicina 2,34 9,78 --- 6,06
Histidina 1,82 9,17 6,00 7,58
Isoleucina 2,36 9,68 --- 6,02
Leucina 2,36 9,64 --- 6,00
Lisina 2,18 8,95 10,53 9,74
Metionina 2,28 9,21 --- 5,75
Fenilalanina 1,83 9,24 --- 5,53
Prolina 1,99 10,6 --- 6,30
Serina 2,21 9,15 --- 5,68
Treonina 2,71 9,62 --- 6,16
Triptofano 2,38 9,39 --- 5,89
Tirosina 2,20 9,11 10,07 5,65
Valina 2,32 9,62 --- 5,97
pK1 – grupo carboxílico
pK2 – grupo amino
pKR – radical
pI – ponto isoelétrico
Curva de titulação da glicina
 Titulação dos grupos carboxil e amino
com NaOH
 2 estágios distintos – desprotonação
dos 2 grupos diferentes da Gli
 pH muito baixo – protonada
 Ponto médio – [ ]s equimolares de
COOH e COO- e de NH2 e NH3
+
 pI – remoção do 1º próton completa e
início da remoção do 2º próton
 2º estágio – remoção de um próton do
grupo –NH3
+
da Gli
 Titulação completa em pH 12
 Duas regiões de poder tamponante
Região 
tamponante
Ponto médio
Concentrações 
equimolares
Carga elétrica dos aminoácidos
 Relação entre a carga líquida e o pH da solução
 Ponto isoelétrico (pI) ou pH isoelétrico – carga elétrica líquida
é zero
 Para a glicina:
 pI = (pKa1 + pKa2)/2 = (2,34 + 9,60)/2 = 5,97
 pH > pI – proteína com carga negativa
 pH < pI – proteína com carga positiva
Propriedades ácido básicas dos aminoácidos
 Todos os aas com um único grupo α-amino, um único grupo
α-carboxil e um grupo R que não ioniza – curvas de titulação
igual à da Gli
 Valores de pKa muito semelhantes
 pKa do grupo –COOH – 1,8 a 2,4
 pKa do grupo –NH3
+
– 8,8 a 11
 Aas com um grupo R ionizável – curvas de titulação mais
complexas(3 estágios)
 Ex.: glutamato e histidina
 Histidina – grupo R com poder tamponante em pH ~ 6 (fluidos
intra e extracelulares de animais e bactérias)
Glutamato
pI = (2,19 + 4,25) / 2 = 
3,22
Histidina
pI = (6,0 + 9,17) / 2 = 
7,59
Ligação peptídica
 Proteínas – formadas por aminoácidos unidos entre si por
ligações peptídicas
Dipeptídeo
Ligação peptídica
 Reação de condensação –
remoção dos elementos da
água de um grupo α-carboxil de
um aa e o grupo α-amino do
outro
 Tripeptídeos, tetrapeptídeos,
oligopeptídeos, polipeptídeos e
proteínas
Peptídeos 
Peptídeo = Cadeia de aminoácidos
N-terminal C-terminal
Cadeia polipeptídica
Por convenção – N-terminal na esquerda e C-terminal na direita
Ligações peptídicas são significativamente estáveis
2 aminoácidos = Dipeptídeo Leu Lis
3 aminoácidos = Tripeptídeo Trip arg cis
Muitos aminoácidos = Polipeptídeo
PM > 10.000 = Proteína
PM < 10.000 = Polipeptídeo
VARIEDADES DE PROTEÍNAS = Sequência e tipos de aminoácidos
Exemplos:
 Espécie humana = + de 150.000
 E. coli (bactéria) = 3000
Trip cisarg Leu LisTrip CisArg Leu Lis
Lis CisArg Leu Trip
PROTEÍNAS 
DIFERENTES
Proteínas – ligação peptídica
Ionização de peptídeos
 Peptídeos contêm somente um grupo α-amino e um grupo α-
carboxil livres, em extremidades opostas da cadeia
 Estes grupos se ionizam como se estivessem em aas livres
 Grupos α-amino e α-carboxil dos aas não terminais estão
covalentemente unidos e não contribuem para o
comportamento ácido-básico total dos peptídeos
 Grupos R de alguns aas também podem ionizar – contribui
para a ionização total da molécula
Ionização de peptídeos
Alanil-glutamil-glicil-lisina
Tetrapeptídeo que possui um grupo α-
amino livre, um grupo α-carboxil livre e 
dois grupos R ionizáveis
Comportamento ácido-básico de um 
peptídeo – grupos livres e natureza 
e no de grupos R ionizáveis
Curvas de titulação e pI 
característicos
Características moleculares de algumas 
proteínas
Maioria das proteínas contém menos de 2.000 resíduos de aminoácidos
Proteínas
 São polímeros de alto peso molecular formados por cadeias
de aminoácidos unidos entre si por ligações peptídicas
 As propriedades de uma proteína são determinadas pelo
número e espécie dos resíduos de aminoácidos, bem como pela
sequência desses compostos na molécula
 A degradação de proteínas, seja química (por reação com
ácidos ou bases) ou enzimática, leva à formação de polímeros
menores, e finalmente aos aminoácidos livres
Proteínas
 Classificação de acordo com sua composição
 Proteínas Simples: São aquelas que, por hidrólise, liberam
somente aminoácidos e nenhum outro produto orgânico ou
inorgânico
 Proteínas Conjugadas: São compostos que, por hidrólise,
liberam não somente aminoácidos, mas, também, outros
compostos orgânicos ou inorgânicos
 Grupo prostético – parte não aminoacídica de uma proteína
conjugada e exerce papel importante na função biológica da proteína
Classificação das proteínas simples
 Albuminas – ovoalbumina, lactoalbumina, albumina sangue
 Globulinas – miosina, ovoglobulina, lactoglobulina
 Glutelinas – glutenina do trigo
 Prolaminas – proteínas vegetais encontradas em sementes
(gliadina, zeína)
 Escleroproteínas – queratina do cabelo, colágeno
 Histonas – hemoglobina
 Protaminas – esperma do salmão
Proteínas simples
αs1-caseína
Proteínas conjugadas
Proteínas
 Proteínas derivadas
 Compostos não encontrados na natureza, mas obtidos por
degradação mais, ou menos, intensa (proteólise) de proteínas
simples ou conjugadas pela ação de ácidos, bases ou enzimas
 A extensão da proteólise pode ser observada pelo aumento do
número de grupos carboxílicos e amínicos existentes
inicialmente na proteína
Conformação das proteínas
 Arranjo espacial dos átomos em uma proteína
 Inclui qualquer estado estrutural que ela possa assumir sem
a quebra de suas ligações covalentes
 Cada sequência de aas que forma uma proteína é enovelada
em uma conformação tridimensional, específica e única em
condições biológicas normais
 Tipos de estruturas
 Primária
 Secundária
 Terciária
 Quaternária
Estrutura primária
 Refere-se apenas à sequência de aminoácidos na sua
cadeia peptídica, sem levar em consideração outros tipos de
ligações como interações causadas por pontes de hidrogênio
 Já estabelecida para várias proteínas
Estrutura secundária
 As cadeias polipeptídicas não são esticadas, mas torcidas,
dobradas ou enroladas sobre si mesmas, podendo então
adquirir várias conformações
 O que determina o tipo de estrutura secundária é a estrutura
primária – número e distribuição dos aas ao longo da cadeia
polipeptídica
 As pontes de hidrogênio são as principais forças
estabilizadoras de elementos de estrutura secundária
 -hélice
 Folhas -pregueada
Estrutura secundária
Estrutura terciária
 Refere-se à maneira pela qual a cadeia polipeptídica
encurva-se e dobra-se em três dimensões
 Fixada a estrutura secundária, a cadeia polipeptídica tende a
se enrolar no espaço, em torno de si mesma e/ou com outras
cadeias semelhantes – maior estabilidade e menor volume
 Globulares (forma esférica) ou fibrosas (forma cilíndrica)
 Estabilização – pontes dissulfeto (–S–S–), pontes de
hidrogênio, interações dipolo-dipolo, interações de Van der
Waals, interações eletrostáticas
Estrutura terciária
Estrutura quaternária
 Uma proteína natural pode ser formada por duas ou mais
cadeias peptídicas associadas
 Estrutura quaternária – associação entre duas ou mais
cadeias polipeptídicas para compor uma proteína funcional
oligomérica
 As subunidades podem ser idênticas ou não, e seu arranjo
pode ser simétrico ou não
 Estabilização – mesmas forças da estrutura terciária com
exceção das pontes dissulfeto
Estrutura quaternária
Estruturas das proteínas
Tipos de ligações nas proteínas
Proteínas 
 Considerando os níveis de estrutura terciária e quaternária –
classificação das proteínas em dois grandes grupos
 Proteínas fibrosas: são proteínas insolúveis em água e soluções
salinas diluídas e fisicamente resistentes
 Normalmente um único tipo de estrutura secundária
 Proteínas globulares: são formadas por cadeias polipeptídicas
que se dobram firmemente, adquirindo formas esféricas ou
globulares compactas
 Diversos tipos de estruturas secundárias
Proteínas fibrosas
 São constituídas de cadeias polipeptídicas dispostas
paralelamente ao longo de um único eixo, formando longas
fibras ou lâminas
 São os elementos estruturais básicos do tecido conjuntivo
dos animais superiores
 Exemplos – colágeno dos tendões e matriz óssea, α-
queratina dos cabelos, chifres, pele, unhas e penas, elastina
do tecido conjuntivo elástico
Proteínas fibrosas
Proteínas globulares
 A maioria das proteínas globulares é solúvel em sistemas
aquosos
 Das 2 mil ou mais enzimas distintas hoje conhecidas, quase
todas são globulares, assim como também os anticorpos,
inúmeros hormônios e várias proteínas que têm função de
transporte, como hemoglobina
Proteína fibrosa x globular
Propriedades ácido básicas das proteínas
 Comportamento de uma proteína em soluções ácidas ou
básicas – número e natureza dos grupos ionizáveis nos
radicais R dos resíduos de aas
 Pontos isoelétricos característicos (pI)
 Depende dos valores de pKa dos grupos ionizáveis dos radicais
 pI > 7 -  número de aas básicos
 pI < 7 -  número de aas ácidos
 Presença de sais – influenciam a ionização dos radicaisR –
altera curva de titulação e pI
 pI da proteína depende do meio onde se encontra
Solubilidade das proteínas
 As proteínas interagem com a água através dos átomos que
participam das ligações peptídicas ou através das cadeias
laterais de seus aminoácidos
 Resultante de parâmetros como pH, força iônica e
temperatura
 Para ser solúvel uma proteína deve ser capaz de interagir
tanto quanto possível com o solvente – pontes de H, dipolo-
dipolo e interações iônicas
Solubilidade das proteínas
 Influência do pH
 Em valores menores ou maiores que o pI – carga positiva ou
negativa e as moléculas de água podem interagir com essas
cargas solubilizando a proteína
 pI – cargas positivas = cargas negativas – precipitados (efeito de
repulsão nulo)
 Valores próximos ao pI – poucas interações das moléculas de
proteína com água – formação de precipitados
Solubilidade das proteínas
 Efeito da força iônica
 Íons de sais neutros em concentração de 0,5 a 1 mol/L - 
solubilidade da proteína – SALTING IN
 Íons interagem com as proteínas e  as interações eletrostáticas entre
as cargas opostas de moléculas vizinhas -  solubilidade
 Concentração de íons de sais neutros > 1 mol/L -  solubilidade da
proteína – SALTING OUT
 Competição entre as moléculas de proteína com as dos íons dos sais
neutros pela água
 Água ligada aos sais, interações proteína-proteína fortes – precipitação
 Ca2+ > Mg2+ > Li+ > Na+ > K+ > NH4
+
Salting in – Salting out
Solubilidade das proteínas
 Efeito da temperatura
 Maioria das proteínas são solúveis a temperatura ambiente
 Solubilidade tende a aumentar até 40-50ºC
 Acima de 50ºC – desnaturação proteica e solubilidade 
 Temperaturas extremamente baixas – algumas desnaturam e
precipitam e outras não sofrem alteração
Desnaturação de proteínas
 Perda de estrutura tridimensional suficiente para causar a
perda de função
 Não há rompimento das ligações peptídicas envolvidas na
estrutura primária
 Agentes desnaturantes – ácidos, álcalis, soluções salinas
concentradas, solventes, calor e radiações
Desnaturação de proteínas
Calor 
Efeitos da desnaturação proteica
 Redução da solubilidade devido ao aumento da exposição de
resíduos hidrofóbicos
 Mudança na capacidade de ligar água
 Perda da atividade biológica
 Aumento da susceptibilidade ao ataque por proteases –
exposição das ligações peptídicas
 Aumento da viscosidade
 Aumento da reatividade química
Desnaturação proteica
 Pode ser reversível ou irreversível
 A sensibilidade à desnaturação depende das ligações que
estabilizam sua conformação, da intensidade e do tipo de
agente desnaturante
 Renaturação: volta da proteína à sua estrutura normal (ou
conformação nativa) após uma desnaturação
 Desnaturação pelo calor – irreversível
 Desnaturação por ureia – reversível
Desnaturação proteica  Hidrólise proteica
Classificação das proteínas em função da 
solubilidade
 Albuminas – solúveis em água e coagulam pelo calor
 Ovoalbumina e lactoalbumina
 Globulinas – pouco solúveis ou insolúveis em água, coagulam
pelo calor e são solúveis em soluções salinas diluídas em pH 7
 Miosina, ovoglobulina e lactoglobulina
 Prolaminas – insolúveis em água e em soluções salinas e
solúveis em soluções de etanol
 Gliadina, zeína
 Glutelinas – insolúveis em água, soluções salinas e de etanol
 Glutenina
Curso: Engenharia de Alimentos
Profa. Dra. Priscila C. B. Vianna
Enzimas
Enzimas
 Catalisadores biológicos de natureza proteica
  PM – 12.000 a > 1.000.000
 Responsáveis diretas pela maioria das reações bioquímicas
dos seres vivos
 Reações enzimáticas são fundamentais para manutenção da
vida
Aplicações industriais das enzimas
ENZIMA APLICAÇÃO
Proteases Fabricação de aspartame
Obtenção de insulina humana a 
partir de insulina suína
Amilase (Bacillus subtilis) Indústria de fermentação alcoólica 
Produção de glicose
Tripsina (pâncreas animal) Amolecimento de carnes
Papaína (mamão) e Bromelina 
(abacaxi)
Auxiliar digestivo 
Amolecimento de carnes
Pepsina (estômago animal) Auxiliar digestivo
Renina (estômago de bezerros) Fabricação de queijo
Pectinase (Aspergilus niger) Retirada de pectina na clarificação 
de sucos de frutas
Enzimas
 Propriedades/características
 Eficiência catalítica maior que os catalisadores químicos
 Alto grau de especificidade pelo substrato
 Funcionam em soluções aquosas
 Atuam em condições suaves de temperatura e pH
 Aparecem com estrutura inalterada ao final da reação
 Não alteram o equilíbrio químico das reações, apenas o
aceleram
 Atuam em quantidades mínimas (E < S)
Toda enzima é uma proteína?
 Com exceção das ribozimas, moléculas de RNA com
atividade catalítica, todas as enzimas são proteínas
 A atividade catalítica depende da integridade das suas
conformações nativas – desnaturação ou hidrólise
 Várias tem atividade independente de qualquer grupo químico
 Outras precisam estar ligadas à grupos químicos adicionais para
realizar sua atividade – cofatores
 Íons inorgânicos – Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+
 Molécula orgânica (vitaminas) ou metalorgânica complexa –
coenzima
Enzimas são catalisadores biológicos
Que diferenças existem entre catalisadores inorgânicos, como íons 
metálicos, e as enzimas? 
 Enzimas são mais eficientes: podem acelerar reações até 1014 vezes
contra 102 – 103 vezes dos catalisadores inorgânicos
 Enzimas são específicas: catalisam reações envolvendo às vezes
apenas um único tipo de reagente
 Enzimas são estereoespecíficas e não produzem subprodutos reacionais
 Enzimas operam em condições amenas de temperatura, pressão e pH
 Enzimas podem ser altamente reguladas através de fatores extrínsecos
à reação, tanto por ativadores como por inibidores
E + S ES P + E
Equação geral 
de uma reação 
enzimática
representa o 
estado de 
transição
Nomenclatura e classificação 
 Adição do sufixo “ase” ao nome dos seus substratos ou a
uma palavra que descreve sua atividade
 Urease – catalisa hidrólise da ureia
 DNA-polimerase – polimerização de nucleotídeos para formar
DNA
 Algumas enzimas mantém seu nome comum, sem
associação com reação enzimática
 Pepsina – digestão
 Lisozima – degradar a parede celular de bactérias
 Tripsina – obtida do tecido pancreático
Nomenclatura e classificação
 Comitê de Nomenclatura da União Internacional de
Bioquímica e Biologia Molecular
 Nome sistemático – exatos e informativos
 Enzimas são divididas em 6 classes, cada uma com
subclasses, com base nos tipos de reações que catalisam
1) Oxidorredutases
2) Transferases
3) Hidrolases
 Para cada enzima – um número de classificação de 4 partes
e um nome sistemático
4) Liases
5) Isomerases
6) Ligases
Exemplo de nomenclatura
Nomenclatura e classificação
Como as enzimas funcionam
 Catálise enzimática – essencial para os sistemas vivos
 Reações não catalisadas – lentas
 Reações necessárias para digerir os alimentos, enviar sinais
nervosos ou contrair os músculos – não ocorrem em
velocidades adequadas sem catálise
ENZIMAS
Proporcionam um ambiente específico adequado para que as 
reações possam ocorrer mais rapidamente
Como as enzimas funcionam
 Moléculas enzimáticas possuem regiões específicas em
forma de fenda ou bolso – sítios ativos
 Substrato – molécula sobre a qual age a enzima
 Superfície dos sítios ativos – cadeias ativas de aminoácidos
que ligam o substrato
Como as enzimas funcionam
Especificidade
 Enzimas são altamente específicas Interação com um ou poucos substratos
 Catalisam apenas um tipo de reação química
 Sítio de ligação do substrato
 Arranjo tridimensional especial dos aas de uma determinada
região da molécula ideal para a ligação do mesmo
 Capaz de reconhecer isômeros óticos "D" e "L"
 Sítio catalítico ou sítio ativo – próximo ao sítio de ligação – local
onde ocorre a reação enzimática
Modelos de ligação enzima-substrato
 Modelo chave-fechadura de Fischer
 Especificidade enzimática é comparada a um conjunto de chave
e fechadura
 Enzimas seriam estruturalmente complementares aos seus
substratos
 Ação da enzima limitada a um número de compostos – pouco
eficiente
Modelos de ligação enzima-substrato
 Modelo de encaixe induzido de Koshland
 Enzima flexível
 Considera que o sítio ativo não precisa preexistir sob uma forma
geométrica rígida
 Moldável à molécula do substrato – a enzima se ajustaria à
molécula do substrato na sua presença
Modelos de ligação enzima-substrato
Formas rígidas
E e S se deformam, 
para otimizar o 
encaixe
Modelo Chave-
Fechadura
Modelo de encaixe 
induzido
Um catalisador diminui a barreira energética criando percursos 
alternativos da reação para formação do estado de transição
Energia de ativação ou 
barreira energética:
quantidade de energia
que é preciso fornecer aos
reagentes para a reação
ocorrer
Estado de transição ou 
complexo ativado:
forma molecular
intermediária entre o
reagente e o produto,
existe somente no alto da
barreira energética.
É altamente instável.
Progresso da reação
En
er
gi
a
Estado de transição
Reação não 
catalisada
Reação 
catalisada
Energia 
de 
ativação
Substrato (S)
Produto (P)
O gráfico mostra a variação de energia ao longo de uma reação.
Fatores que influenciam a ação 
enzimática
 Efeito do pH
 pH ótimo de atividade
 O sítio ativo pode conter aas com grupos ionizados que podem
variar com o pH
 A ionização de aas que não estão no sítio ativo pode provocar
modificações na conformação da enzima
 O substrato pode ser alterado por variações de pH
Fatores que influenciam a ação 
enzimática
 Efeito da temperatura
 Temperatura ótima
 Temperaturas baixas – enzimas encontram-se muito rígidas
 Temperaturas altas – desnaturação e perda da atividade
 A cada aumento de 10ºC na temperatura – velocidade de reação
duplicada
Fatores que influenciam a ação 
enzimática
 Efeito da concentração da enzima
 A velocidade máxima da reação é diretamente proporcional à
concentração da enzima
E1 < E2 < E3 < E4
Fatores que influenciam a ação 
enzimática
 Efeito da concentração do substrato
 Velocidade: número de moléculas de substrato convertidas em
produto/unidade de tempo
 Velocidade aumenta com aumento do substrato até uma
velocidade máxima
 Saturação: todos os sítios
de ligação ocupados
tempo
c
o
n
c
e
n
tr
a
ç
ã
o
• A [S] cai na mesma razão em
que a [P] aumenta em função
do tempo
• A enzima existe sob duas
formas: enzima livre E e
complexo ES
• No início da reação, a [E] livre
 e a do complexo [ES]  e
atinge um máximo, em que não
há mais [E] livre no meio
• Nessa situação, diz-se que a
enzima está saturada (só existe
no complexo ES)
• A velocidade da reação é a
máxima
O gráfico abaixo ilustra como as concentrações de E, S e P
variam ao longo do tempo da reação