Aulas Enzimologia

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28/11/2018
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Enzimologia
1. Por que você considera as enzimas importantes? Dê dois exemplos.
2. Faça uma breve revisão histórica da descoberta das enzimas.
3. Toda enzima é uma proteínas mas nem toda proteína é uma enzima,
essa afirmação está correta ? Justifique
4. Defina e cite exemplos do que são: Cofatores, Coenzimas, Grupo
prostético, Holoenzima e Apoproteína.
5. Qual o princípio de nomenclatura enzimática?
Vida 
1. Autorreplicação
2. Catalisar reações químicas 
Enzimas 
 Mais notáveis 
 Especializadas 
 Altamente 
 Eficiência catalítica
 Aceleram reações químicas 
 Poucos catalisadores não-biológicos possuem essa 
função 
Intolerância à lactose
• Lactose em galactose e glicose
Quimosina
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Introdução às enzimas
 1850
 Louis Pasteur
 Açúcar em álcool por leveduras (fermentos)
 inseparáveis da estrutura das células
 1897
 Eduard Buchner
 Fermentação somente com extratos da levedura
 Ativas mesmo fora das células 
 Frederick W. Kühne  Enzimas 
Chave-fechadura 
Postulados 
 As enzimas realizam reações catalíticas e transformam
moléculas umas nas outras
 Os organismos biológicos são ricos em enzimas e as enzimas
funcionam também fora dos organismos biológicos →
biotecnologia!
Postulados 
 As enzimas são proteínas formadas por polímeros de aminoácidos
(Na maioria das vezes)
 A multiplicidade de função se dá pela interação tridimensional
formada (modelo chave-fechadura) por interações
não-covalentes a partir de uma série de
aminoácidos ligados covalentemente
(ligação peptídica)
Enzima é sempre proteína?
 Não!, há alguns RNAs que funcionam enquanto
enzimas também
 Componente químico adicional necessário para a
função
 Cofator: íons inorgânicos
 Coenzima: moléculas orgânicas complexas
 Se liga muito firmemente: grupo prostético
 Enzima completa: holoenzima
 Parte protéica: apoenzima ou apoproteína
Enzima completa 
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Enzimas 
 Ribozima
 Molécula de RNA com atividade catalítica
Coenzima 
 Carreadores transitórios de grupos funcionais específicos 
 A maioria deles é derivada das vitaminas 
 Deve estar na dieta em pequenas quantidades
Coenzima Vitaminas  Coenzimas 
Nomenclatura
 Normalmente se adiciona o sufixo ase ao
nome do substrato ou à atividade realizada
 Urease – hidrolisa a ureia
 DNA-polimerase – polimeriza DNA
Reação enzimática
 Reação se dá em fases:
 Enzima aumenta a velocidade das reações
 Os catalisadores aumentam a velocidade das reações porque
diminuem a energia de ativação
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Sem enzima...com enzima...
Interferências na ação 
enzimática 
 Temperatura
 Enzimas humanas está entre 35 e 40ºC. 
 Acima de 40ºC, as enzimas desnaturam. 
 pH 
 Cadeias laterais ionizáveis ou não ionizáveis
Hexoquinase
 Sofre um ajuste induzido quando ligada ao substrato
 Fosforila um resíduo de glicose
 Primeiro passo da via glicolítica
Inibidores de Proteases
PROBLEMA I
 Uma mulher de origem hispânica, 48 anos de idade, apresentava
queixas de distensão abdominal, flatulências e diarreia episódios há um
ano. Esses sintomas ocorriam de 30 minutos a 4 horas após as refeições.
Ela não recordava de fatores agravantes, mas lembra, de que se sentia
melhor pela manhã antes de começar a se alimentar. Um jejum de 8
horas era suficiente para provocar um completo alívio de todos os
sintomas. Não havia outras queixas clínicas correlatas. Relatava apenas
que nos últimos 15 anos apresentava dor na região lombar atribuída à
osteoporose. Há um ano, seu médico a aconselhara a ingerir três xícaras
de leite por dia, para aumentar sua ingestão diária de cálcio
PROBLEMA I
1. Existe algum termo no problema que você não entendeu?
2. Qual ou quais são os problemas?
3. O que você sabe sobre o problema? Como você poderá resolvê-lo? 
4. Quais são os temas que teremos que aprender?
5. Faça então, os objetivos do estudo que você fará.
6. Estude os temas escolhidos e faça resumo de todos eles
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Aminoácidos 
 20 tipos de aminoácidos
 Ligados covalentemente
 Sequências lineares 
 “semelhante ao alfabeto”
 Podem ser produzidos milhões de componentes
 Hormônios, enzimas, teias de aranhas, chifres...etc
Queratina 
Aminoácidos 
 Proteínas são polímeros 
 De vários aminoácidos ligados
 Covalente 
 20 tipos 
 Alfa-aminoácidos 
 Diferentes entre si pelas cadeias laterais
 Ou Grupos R
 Variação de tamanho
 Carga elétrica e solubilidade em água 
Estrutura geral 
 Estrutura comum
 Exceto prolina
 Grupo amino
 Grupo Carboxílico 
 Hidrogênio
 Carbono alfa
 Quiral
Lisina Comparações 
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Grupos R apolares e alifáticos 
 Apolar
 Alifático 
 Não tem anel aromático
Grupos R aromáticos 
 Anéis fechados
Grupos R não-carregados, polares
 Pontes de hidrogênio com a água
Grupos R positivos ou negativos 
 Positivo
 Básico
 Negativo 
 Ácido 
Aminoácidos essenciais 
O organismo humano é incapaz de sintetizar cerca de metade dos
vinte aminoácidos comuns. Tem então de os obter através da
dieta, pela ingestão de alimentos ricos em proteínas.
• Fenilalanina
• Histidina
• Isoleucina
• Lisina
• Leucina
• Metionina
• Treonina
• Triptofano
• Valina
Aminoácidos não essenciais 
O organismo humano é capaz de sintetizar cerca de metade dos
vinte aminoácidos comuns
• Alanina
• Arginina 
• Ácido aspártico 
• Cisteína
• Ácido glutâmico 
• Glutamina
• Glicina 
• Prolina
• Serina
• Asparagina 
• Pirrolisina
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Ligação peptídica 
 Formação de um dipeptídeo
 Desidratação 
 Reação de um grupo carboxila com amino
Ligação peptídica 
H2O
Peptídeos 
 Condensações 
 2 a 100 resíduos 
 Peptídeos biologicamente ativos 
 Aspartame, Hormônios ( Oxitocina, bradicinina), venenos e 
antibióticos
 Insulina (30 e 21) e glucagon (29)
Peptídeos 
Classificação dos peptídeos 
 De acordo com o número de aminoácidos 
 Dipeptídeo, tripeptídeo, tetrapeptídeo...
 Oligopeptídeo
 Polipeptídeo
Peptídeos de importância biológica 
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Estrutura primária 
 Sequência de aminoácido, esqueleto 
covalente
Estrutura primária 
 Aminoácidos sulfurados ( cisteína) pontes dissulfeto
 Estabilizam a estrutura tridimensional das proteínas 
Estrutura secundária 
 Arranjo espacial hélices, folhas ou dobras 
Estrutura terciária 
 Arranjo tridimensional global 
 Depende da sequencia de aminoácidos 
Estrutura Quaternária Estrutura das proteínas 
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Questões importantes 
 Como as enzimas funcionam? O que é catálise?
 Explique o que é equilíbrio da reação e a velocidade da reação. Os dois fatores 
são alterados pela ação enzimática? Explique o porquê. 
 O que é estado fundamental e estado de transição? Represente no gráfico e dê as 
definições
 Conceitue os intermediários de uma reação? Porque eles não devem ser 
confundidos com o estado de transição? 
 Por que o conceito de chave-fechadura é errado? Qual seria a real interação entre 
a enzima e seu substrato? 
 O que é energia de ligação?? 
Como as enzimas funcionam
 A catálise enzimática
 Sem catálise  lentas
 As enzimas proporcionam 
 Ambiente ideal 
 Cadeias laterais
 Ligação aos substratos
 Transformação química
 Englobando 
As enzimas alteram a velocidade 
da reação, não o equilíbrio
 Variação da energia
 Energia livre
 Ponto de partida
 Estado fundamental
A função do catalisador é aumentar a velocidade
da reação. A catálise não afeta o equilíbrio da reação.
Reaçãocatalisada por enzima 
com uma não catalisada
 Para a reação ocorrer
 Moléculas  mais alto de energia
 O topo da curva
 Estado de transição
 Pode ir para um lado ou outro
 Não são os intermediários
Os catalisadores aumentam a velocidade das reações por diminuírem as
energias de ativação.
Pontos importantes da ação enzimática 
 Essas enzimas não apenas aceleram as reações, mas também as
organizam e as controlam de modo que boa parte da energia liberada é
recuperada em outras formas químicas;
 As reações podem ter várias etapas, incluindo a formação e o consumo
de espécies químicas transitórias denominadas intermediários da
reação.
 Etapa limitante da velocidade é o ponto de maior energia no diagrama
da interconversão entre S e P.
 A energia de ativação é uma barreira energética para as reações
químicas.
As interações fracas entre enzima e substrato 
são otimizadas no estado de transição
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As interações fracas entre enzima e substrato 
são otimizadas no estado de transição
 Chave em uma fechadura??
 As ENZ não se encaixam perfeitamente
 Estabilização do substrato 
 Reação não ocorrerá
 Complementares
 Estado de transição da reação
As interações fracas entre enzima e substrato 
são otimizadas no estado de transição
Grupos catalíticos 
 Ácido-base 
 A enzima transfere prótons para o substrato 
 Covalente
 A enzima se liga covalentemente ao substrato
 Íons metálicos
 Estabilizam o substrato no estado de transição
As enzimas podem ser reguladas
 Expressão gênica 
 Regulação alostérica
 Efetores positivos
 Efetores negativos 
 Modificação covalente
 Zimogênio 
 Apenas em determinadas situações 
Cinética enzimática 
 Determinar as constantes de afinidade de substratos e dos
inibidores
 Conhecer as condições ótimas da catálise
 Ajudar a elucidação do mecanismo da reação
 Função enzimática e rota metabólica
Cinética enzimática 
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Velocidade da reação x substrato 
Inibição
Não 
competitiva
Velocidade da reação x substrato Equação de Michaelis-Menten
Equação de Michaelis-Menten Constante de Michaelis 
 Quanto menor é o Km, mais
forte é a interação entre a
enzima e o substrato
 Afinidade da enzima pelo seu
substrato
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Atividades 
 Qual a concentração de substrato para que uma enzima com Km de
0,005 M opere com um quarto da velocidade máxima?
 Enzimas que catalisam a reação X↔Y são isoladas de 2 espécies de
bactérias. As enzimas possuem a mesma Vmáx, mas diferentes
valores de Km. A enzima A tem Km=2 µM e a enzima B tem Km=0,5
µM. Qual destas enzimas possui maior afinidade pelo substrato?
Constante catalítica (Kcat)
 Numero de renovação (turnover) 
 Constante de velocidade da etapa limitante 
 Quanto maior o seu valor, mais rápido é a reação 
Comparação Kcat /Km
Constante de especificidade**
Comparação Kcat x Km
Inibição enzimática 
 Inibição reversível 
 Competitiva 
 Não-competitiva 
 mista
 Inibição irreversível 
Inibição competitiva
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Inibição competitiva Inibição não-competitiva
Inibição não-competitiva Inibição mista
Tipos de enzimas Isoenzimas
 Catalizam a mesma reação
 Estruturas diferentes 
 Físicas e de resistências a inativação
 Codificadas por mesmo gene 
 Híbridas 
 Isoenzimas associadas
 Dímeros 
 Tetrâmeros 
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Isoenzimas Híbridas 
 Não se distribuem uniformemente pelos tecidos
 Lactato desidrogenase
 Subunidade H  Coração
 Subunidade M  Músculo 
 Creatino Quinase
 Subunidade H  Coração
 Subunidade M  Músculo 
Creatino Quinase LDH
LDH Seleção das enzimas 
Em exames, não deve ser levado em consideração somentre o resultado enzimático 
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Utilidades das enzimas 
 Reagentes analíticos
 Maior especificidade pelo analito
 Especificidade absoluta
 Uricase, urease, glicose oxidase...
 Não precisa de etapas preliminares de separação e centrifugação 
Análise das enzimas plasmáticas
Erros na determinação enzimática Hemólise
Lipêmico Plasma x Soro
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Tempo Métodos usados na prática 
Consumo do substrato 
Método que determina o
produto formado
 Dosagem de fosfatase pelo método do p-nitrofenol
Metodos que avaliam a variação 
da coenzima 
 Desidrogenase Lática