enzimas e ph

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DISCIPLINA: FUNDAMENTOS DE 
BIOQUÍMICA
Introdução a Enzimologia
Tema:
Enzimas
 Professora M.ᵃ Patrícia Rodrigues Ferreira 
 E-mail: patriciarodriguesf@yahoo.com.br
Unidade 4 Enzimas:
4.1. Definição, classificação e cofatores enzimáticos (derivados vitamínicos);
4.2. Energia de ativação;
4.3. Sítio ativo ou catalítico;
4.4. Regulação enzimática (modulação alostérica, covalente e expressão gênica);
4.5. Interferentes da cinética enzimática (variações de pH, temperatura e concentração de
substrato);
4.6. Inibição enzimática (inibidores competitivos e não competitivos);
ENZIMA
 Do latim “en”, dentro + “zyme”, fermento
 É uma molécula orgânica (proteína ou RNA) que catalisa uma reação química específica
 Não afeta o equilíbrio da reação;
 Aumenta a velocidade da reação;
 Diminui a energia de ativação.
CATALIZADOR
 É toda e qualquer substância que aumenta a velocidade de uma reação, sem ser consumido durante 
o processo.
ELEMENTOS DE UMA CATÁLISE ENZIMÁTICA
DEFINIÇÃO
• Substratos
• Enzima
• Cofatores enzimáticos
• Inibidores
• Efetores alostéricos
OBS: alguns tipos de RNA podem atuar 
como enzimas, catalisando a quebra e a 
síntese de ligações fosfodiéster. Os RNAs
com atividade catalítica são chamados 
ribozimas e são encontrados com muito 
menos frequência que os catalisadores 
proteicos.
 Cada enzima recebe 2 nomes:
1. NOME RECOMENDADO:
 Utiliza o sufixo “-ase” adicionado ao substrato da reação:
Ex. glicosidase; urease
 Algumas enzimas mantêm seu nome comum original, que não tem qualquer associação com a 
reação enzimática:
Ex. tripsina e pepsina
2. NOME SISTEMÁTICO:
 o sufixo -ase é adicionado a uma descrição bastante completa da reação química catalisada, 
incluindo os nomes de todos os substratos → Informação mais precisa sobre a função metabólica 
da enzima
NOMENCLATURA
NOMENCLATURA
1. Sítio ativo
É uma região da enzima que forma uma fenda complementar ao 
respectivo substrato;
Este sítio contém cadeias laterais de aminoácidos que participam da 
ligação com o substrato e da catálise.
O substrato liga-se à enzima, formando um complexo enzima-substrato
2. Eficiência catalítica
Geralmente a velocidade das reações é aumentada da ordem de 10³ a 
10⁸ vezes;
Turnover: número de moléculas de substrato convertidas em moléculas 
de produto por uma molécula de enzima em um segundo.
PROPRIEDADE DAS ENZIMAS
3. Especificidade
As enzimas são altamente específicas, 
interagindo com um ou alguns poucos 
substratos e catalisando apenas um tipo de 
reação química;
4. Holoenzimas
 Se esse componente não proteico for um 
íon metálico como Zn2+ ou Fe2+, ele é 
chamado de cofator.
 Se esse componente for uma molécula 
orgânica pequena, é chamado de 
coenzima.
PROPRIEDADE DAS ENZIMAS
Apoenzima: enzima 
sem seu componente 
proteíco - inativa
Holoenzima: 
enzima ativa com
seu componente 
não proteico
5. Regulação
as enzimas podem ser ativadas ou inibidas, a 
fim de que a velocidade de formação do 
produto responda às necessidades da célula.
6. Localização dentro da célula
A compartimentação de uma enzima dentro 
da célula é importante para separar 
substratos e produtos no sentido de evitar 
possíveis competições
PROPRIEDADE DAS ENZIMAS
A. Concentração do substrato:
1. Velocidade máxima: velocidade de uma reação 
catalisada por enzima aumenta com a concentração 
do substrato, até uma velocidade máxima (V máx) 
ser atingida (Figura 5.6). A obtenção de um platô na 
velocidade de reação em altas concentrações de 
substrato reflete a saturação, pelo substrato, de todos 
os sítios de ligação disponíveis nas moléculas 
enzimáticas presentes.
2. Formato hiperbólico da curva de cinética 
enzimática
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE REAÇÃO
B. Temperatura
1. Aumento da velocidade com a temperatura: 
velocidade de reação aumenta com a temperatura, até um 
pico de velocidade ser atingido (Figura 5.7). Isso ocorre 
devido ao aumento do número de moléculas com energia 
suficiente para atravessar a barreira da energia de ativação 
e formar os produtos da reação.
2. Diminuição da velocidade com temperaturas mais 
altas: Uma elevação maior da temperatura resulta em 
redução na velocidade de reação como resultado da 
desnaturação da enzima, induzida pela temperatura.
Temperatura ótima para a maioria das enzimas humanas: 35 e 
40 ºC
Começa a desnaturação: temperaturas acima de 40 ºC
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE REAÇÃO
C. pH
1. Efeito do pH sobre a ionização do sítio ativo.
A concentração de H+ afeta a velocidade da reação: o processo catalítico geralmente requer que a 
enzima e o substrato tenham determinados grupos químicos em estado ionizado ou não ionizado 
de modo a interagirem. Por exemplo, a atividade catalítica pode exigir que um grupo amino da 
enzima esteja na forma protonada (-NH3 +). Em pH alcalino, esse grupo não está protonado e, 
assim, a velocidade da reação diminui
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE REAÇÃO
C. pH
2. Efeito do pH sobre a desnaturação da enzima. Valores extremos de pH também podem 
levar à desnaturação da enzima, pois a estrutura da molécula proteica cataliticamente ativa depende 
do caráter iônico das cadeias laterais dos aminoácidos
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE REAÇÃO
C. pH
O pH ótimo varia de acordo com a enzima.
O pH no qual a atividade máxima da enzima é 
atingida difere para cada enzima e, geralmente, 
reflete a carga eletrônica dos aminoácidos da 
enzima. pH que facilita a interação da enzima com 
o substrato. 
Ex: a pepsina, Em pH 2 apresenta atividade 
máxima, em que tem seus grupos iônicos dos 
aminoácidos do sitio ativo ótimos para interagir 
com os aminoácidos da proteína que ele precisa 
quebrar as ligações peptídicas, para que a proteína 
seja digerida. enquanto outras enzimas, 
destinadas a funcionar em pH neutro, desnaturam 
em meio com essa acidez 
Ex2. Glicose-6-fosfato
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE REAÇÃO
 Algumas enzimas 
necessitam de 
componentes químicos 
adicionais para 
exercerem a sua função. 
Esses componentes são 
chamados de cofatores. 
Eles podem ser divididos 
em três grupos:
 ENZIMA + COFATOR = 
HOLOENZIMA
COFATORES
INIBIDORES ENZIMÁTICOS
 São substâncias que diminuem ou interrompem a reação enzimática; Uma enzima pode ter vários 
inibidores; 
Reversíveis 
Irreversíveis 
Reagem quimicamente com as enzimas, 
deixando-as inativas permanentemente
Competitivos 
Não-
Competitivos 
Inibidores 
enzimáticos
Estrutura molecular semelhante à do substrato: podem 
se ligar ao centro ativo da enzima formando um 
complexo enzima-inibidor semelhante. Entretanto, o 
complexo enzima-inibidor nunca formará o produto, 
portanto, a ação da enzima estará bloqueada, ↓ a vel. da 
reação
não apresentam nenhuma semelhança estrutural com o 
substrato da reação que eles inibem. 
Atuam com ligações em radicais que não pertencem ao centro 
ativo da enzima. Esta ligação modifica a estrutura da enzima, 
afetando também a estrutura do centro ativo, não permitindo 
portanto que essa enzima se ligue ao seu substrato.
ISOENZIMAS
 As isoenzimas (também chamadas isozimas) são enzimas que catalisam a mesma reação. 
Entretanto, elas não têm necessariamente as mesmas propriedades físicas, devido a diferenças 
geneticamente determinadas na sequência de seus aminoácidos;
 Por essa razão, as isoenzimas podem conter diferentes números de aminoácidos com carga e, 
portanto, podem ser separadas umas das outras por eletroforese
 Diferentes órgãos frequentemente contêm proporções características de diferentes isoenzimas
 A LDH foi uma das primeiras enzimas descobertas a possuir isoenzimas;
 Os seres humanos apresentamduas cadeias polipeptídicas isoenzimáticas para esta enzima: 
 isoenzima H altamente expressa em coração (H de heart em inglês) 
 isozima M (M de muscle em inglês) encontrada no músculo esquelético.
ISOENZIMAS
 Avaliando a época e a extensão de danos causados ao coração devido a enfarte do miocárdio pela 
avaliação da liberação da isoenzimas LDH do coração para o sangue:
 Pouco tempo depois de um ataque cardíaco, o nível sanguíneo de LDH total aumenta, havendo 
mais isoenzima LDH2 do que a isoenzima LDH1;
 Após 12 horas, as quantidades de LDH1 e LDH2 são muito semelhantes;
 Após 24 horas há mais LDH1 do que LDH2. 
 Essa mudança na proporção entre LDH1/LDH2, combinada com o aumento no sangue de outra 
enzima do coração, a creatina quinase, é uma forte evidência de um recente infarto do miocárdio.
pH
 A sigla pH significa Potencial Hidrogeniônico, e consiste num índice que indica:
 As substâncias que possuem valores de pH 0 a 7, são consideradas ácidas, valores em torno de 7 
são neutras e valores acima de 7 são denominadas básicas ou alcalinas
pH
 Em 1909, Sörensen introduziu o termo pH como uma maneira conveniente de expressar a 
concentração de H+ por meio de uma função logarítmica; pH pode ser definido como: 
pH
 O pH é uma função logarítmica, portanto quando o pH de uma solução diminui de 5 para 4, a 
concentração de H+ aumenta 10 vezes (de 10ˉ⁵ M a 10ˉ⁴ M).
 Ácidos se ionizam em íons hidrogênio (H+) e as bases em íons hidróxido (OH-), no sangue.
 Quanto mais H+ em uma solução, mais ácida ela é; e quanto mais OH- em uma solução, mais básica 
ela é.
pH
 Pergunta: Um pesquisador percebe que o rótulo de um dos vidros em que guarda um concentrado de 
enzimas digestivas está ilegível. Ele não sabe qual enzima o vidro contém, mas desconfia de que seja 
uma protease gástrica, que age no estômago digerindo proteínas. Sabendo que a digestão no 
estômago é ácida e no intestino é básica, ele monta cinco tubos de ensaio com alimentos diferentes, 
adiciona o concentrado de enzimas em soluções com pH determinado e aguarda para ver se a enzima 
age em algum deles. O tubo de ensaio em que a enzima deve agir para indicar que a hipótese do 
pesquisador está correta é aquele que contém:
Cubo de batata em solução com pH = 9.
 Pedaço de carne em solução com pH = 2.
 Clara de ovo cozida em solução com pH = 9.
 Porção de macarrão em solução com pH = 2.
 Bolinha de manteiga em solução com pH = 9.
B
 Pergunta: A temperatura do corpo humano é equilibrada por uma local do cérebro chamada 
hipotálamo, agindo como um termostato regulado para manter os órgãos internos a 37ºC (graus 
Celsius). Tem como finalidade manter o equilíbrio entre a perda de calor pelos órgãos periféricos 
(pele, vasos sanguíneos, glândulas sudoríparas, etc.) em contato com o ambiente e a produção de 
calor pelo processo metabólico dos tecidos internos. Quando o organismo sofre alguma agressão por 
um agente externo ou por uma doença dos órgãos internos, o termostato pode elevar a temperatura 
dois ou três graus acima dos valores habituais, caracterizando febre. A febre alta (acima de 40ºC) é 
muito perigosa para os seres humanos podendo ser fatal. De que maneira febre alta pode modificar 
essas proteínas?
 Alterando a modificação da sequência de aminoácidos das enzimas.
 Alterando a autodigestão das enzimas.
 Rompendo as ligações covalentes entre os aminoácidos.
 Induzindo a desnaturação das enzimas.
 Induzindo a exocitose das enzimas.
D
 Pergunta: As afirmações abaixo referem-se à atividade de enzimas: I) As enzimas aceleram a 
velocidade da reação sobre a qual elas atuam II) Cada enzima tem um pH ótimo para o seu 
funcionamento, na qual sua atividade é máxima. III) A velocidade da reação não se altera com o 
aumento da concentração de substrato.
 Todas as afirmações são verdadeiras
 Todas as afirmações são falsas
 Apenas as afirmações I e II são verdadeiras
 Apenas as afirmações I e III são verdadeiras
 Apenas as afirmações II e III são verdadeiras
C
 ergunta: A atividade enzimática é essencial para o funcionamento celular através do controle das 
reações orgânicas. Tendo em vista as funções enzimáticas, considere as seguintes afirmativas: I- As 
enzimas tornam as moléculas reagentes mais lábeis, isto é, mais reativas com as outras moléculas do 
meio. II- A diminuição da energia de ativação é a característica mais importante da enzima na reação. 
III- O complexo enzima-substrato é altamente específico e somente moléculas especificamente 
configuradas podem ter acesso a grupos químicos particulares da enzima. Assinale:
 se apenas I e II forem corretas.
 se apenas I e III forem corretas.
 se apenas II e III forem corretas.
 se todas forem corretas.
 se todas forem incorretas.
C
 Pergunta: Um suco de tomate tem pH=4. Isto significa que:
 o suco apresenta propriedades alcalinas.
 a concentração de íons H+ presentes no suco é 10⁴ mol/L.
 a concentração de íons H+ presentes no suco é 10ˉ⁴ mol/L.
 a concentração de íons OH- presentes no suco é 10⁴ mol/L.
 a concentração de íons OH- presentes no suco é 10 ˉ⁴ mol/L. C
 Pergunta: As enzimas, biocatalizadoras de indução de reações químicas, reconhecem seus substratos 
através da:
 temperatura do meio.
 forma tridimensional das moléculas.
 energia de ativação.
 concentração de minerais.
 reversibilidade da reação.
B
 Pergunta: As enzimas são proteínas altamente especializadas que catalisam as mais diversas reações 
químicas. Em relação à atividade dessas moléculas é correto afirmar que:
( ) o aumento da temperatura provoca um aumento na velocidade da reação enzimática até uma 
temperatura crítica, quando ocorre uma queda na atividade da enzima em consequência de sua 
desnaturação.
( ) Um aumento da concentração do substrato causa uma diminuição da velocidade da reação, pois o 
substrato passa a inibir a ação da enzima.
( ) a velocidade de uma determinada reação enzimática está associada ao pH, sendo que cada enzima 
tem um pH ótimo de atuação.
( ) a atividade de uma determinada enzima é inibida irreversivelmente por um mecanismo chamado de 
inibição competitiva, na qual há formação de um complexo denominado enzima-substrato
( ) quando há um aumento gradativo da concentração do substrato, observa-se um aumento da 
velocidade da reação até o máximo, independente do pH .
 Unidade 5 Introdução ao Metabolismo:
 5.1. Visão geral;
 5.2. Mapa metabólico;
 5.3. Catabolismo e anabolismo;
 5.4. Regulação do metabolismo.
 5.5. Mecanismos de Transdução do Sinal Hormonal:
 5.6. Classificação dos receptores (intracelulares e receptores de membrana);