enzima bioquímica ufla prof silvana

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Silvana Marcussi
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 Enzimas: catalisadoras das reações que ocorrem nos sistemas biológicos. 
 Reações químicas necessárias para o crescimento, a restauração e a manutenção de organismos vivos. 
 Catalisador: não são consumidos podendo ser reutilizados.
 O termo: "en" = dentro "zima" =  levedura
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Sem a catálise as reações não ocorreriam em velocidade útil: 
 digestão de alimentos.
 envio de sinais através dos nervos.
 contração muscular.
Catalisadores: aumentam a velocidade das reações diminuindo a energia de ativação. 
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Energia de ligação
 Energia de ligação da enzima ao substrato: pode ser utilizada para tensionar o substrato ou provocar uma mudança conformacional na enzima (ajuste induzido). 
 Essa energia também responde pela refinada especificidade da enzima pelo substrato.
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 Enzimas são Proteínas, exceto um grupo de moléculas de RNA.
 Alta especificidade pelos substratos, funcionam em soluções aquosas sob diferentes condições de temperatura e pH. 
 
 Enzimas podem ser desnaturadas quando expostas a altas temperaturas, álcool, ácidos fortes e reagentes alcalóidicos (inibidores não específicos).
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 Isozimas: enzimas que tem a mesma função mas possuem características estruturais levemente diferentes.
 Grupo prostético: Coenzima ou íon metálico ligado firmemente ou covalentemente à parte proteica da enzima (ex: vitaminas); 
 Holoenzima: enzima completa e cataliticamente ativa com coenzima ou íon metálico ligado.
 Apoproteína: parte protéica desta enzima.
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 Co-fatores ou ativadores: 1 ou mais íons inorgânicos, uma molécula orgânica complexa ou uma molécula metalorgânica (coenzima).
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 NOMENCLATURA DAS ENZIMAS
Nome Recomendado:  utilizado no dia a dia; Sufixo "ase" para caracterizar a enzima. Ex: Urease, Hexoquinase, Peptidase. 
Nome Sistemático: nos dá informações precisas sobre a função metabólica da enzima. Ex: ATP-Glicose-Fosfo-Transferase. 
- Nome Usual: Consagrados pelo uso; Ex: Tripsina, Pepsina, Ptialina. 
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Classificação internacional das enzimas
Oxidorredutases: Catalisam reações de oxirredução entre 2 substratos (Transferência de elétrons).
Transferases: Transferência de grupos funcionais entre 2 substratos.
Hidrolases: Reações de hidrólise.
Liases: Remoção de grupos de substratos através de reações diferentes da hidrólise.
Isomerases: Transferência de grupos na mesma molécula para formar isômeros.
Ligases: Acoplamento de 2 compostos. Formação de ligações (C-C, C-S, C-O e C-N) por meio de reações acopladas a quebra de ATP.
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 A fosforilação de resíduos de aa específicos é um meio muito comum de regular a atividade da enzima.
 Muitas enzimas proteolíticas apresentam precursores inativos chamados zimogênios.
 Pequenos peptídeos podem ser quebrados dos zimogênios para formar proteases ativas.
Zimogênio
Ex: Pepsinogênio – pepsina
Tripsinogênio-tripsina
Quimiotripsinogênio - quimiotripsina
Protrombina-trombina
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 Modificações covalentes: fosforilação, glicosilação e outros processos (interferem na atividade).
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(Não é mais aceito)
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Inibidores: agentes moleculares que interferem na catálise diminuindo ou interrompendo as reações.
Reversíveis: 
- Competitiva: compete com o substrato pelo sítio ativo da enzima. Seu desligamento pode ser obtido com o aumento da [substrato].
- Incompetitiva: se liga a 1 sítio diferente, liga-se apenas ao complexo ES formando ESI.
- Mista: o I também se liga a 1 sítio diferente mas pode se ligar a E ou a ES formando ESI.
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 Inibidores irreversíveis: formam ligações covalentes fortes com a enzima, tornando-a inativa. Este inibidor não se desliga com o aumento do substrato. 
Ex: Zalcitabina é usada em pacientes com infecção avançada pelo HIV; 
- na célula ela é convertida a um metabólito que atua sobre a transcriptase reversa viral como inibidor competitivo do substrato, inibindo a replicação do vírus. 
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Inibidores específicos das enzimas
 Íons cianeto (CN-): inibem a atividade da enzima citocromo oxidase (inibindo a respiração celular).
 Compostos de mercúrio e chumbo: reagem com o grupo sulfidrila (_SH) das enzimas alterando sua conformação.
 Penicilina: inibidor enzimático para a transpeptidase (essencial para que as bactérias construam suas paredes celulares). 
Algumas linhagens bacterianas desenvolveram a penicilinase.
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 Enzimas também apresentam uma faixa ótima de pH 
ex: pepsina encontrada no suco gástrico o pH 2,0; 
tripsina do suco pancreático o pH 8,2).
 A maioria das enzimas apresenta uma temperatura ótima (quando a reação em que ela está envolvida alcança seu máximo de velocidade).
Fatores que afetam a atividade enzimática
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 temperatura :  taxa de reação até que  estabilidade da proteína devido a desativação térmica.
Temperatura ótima: enzima atinge sua atividade máxima.
Efeito da Temperatura
Efeito da temperatura depende:
- pH e a força iônica do meio
- presença ou ausência de ligantes
- estrutura da enzima
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Enzimas tem um pH ótimo no qual sua atividade é máxima
 Cadeias laterais de aa do centro ativo da E podem atuar como ácidos e bases fracas, e desempenhar um papel essencial nas interações que mantém a estrutura da E.
 O pH no qual a E sofre mudanças na atividade pode fornecer uma pista sobre qual aa está envolvido.
Ex: mudanças na atividade em pH 7.0, em geral reflete a titulação de uma His.
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CONCENTRAÇÃO DOS SUBSTRATOS
 [S] varia durante o curso da reação à medida que S é convertido em P.
 [E] = cte.
 Vmax é atingida  E estiverem na forma ES e a [E] livre é insignificante, então, E está saturada com o S não havendo V quando aumentamos a [S].
 Ajustes de velocidade permitem a célula acertar as mudanças nas necessidades de energia e de biomoléculas requeridas para o crescimento e reparo.
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 Metabolismo celular: grupos de enzimas trabalham em conjunto em vias sequenciais para desenvolver um dado processo metabólico.
 Assim: o produto da reação da 1ª enzima torna-se o substrato da próxima e assim sucessivamente.
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 Enzimas reguladoras: 
- Alostéricas: funcionam por meio de ligação não-covalente reversível a compostos reguladores que geralmente são metabólitos ou cofatores (induzem mudanças conformacionais). 
 E reguladora: inibida pelo P (sempre que [P] > as necessidades celulares), inibição por retroalimentação.
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CINÉTICA ENZIMÁTICA
	É a abordagem utilizada para estudar o mecanismo de uma reação catalisada por uma enzima e Determinar a função de uma enzima em uma rota metabólica.
Determinar a velocidade da reação e como ela se altera em função de mudanças nos parâmetros experimentais;
Determinar as constantes de afinidade do S e dos inibidores;
Conhecer as condições ótimas da catálise;
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Km = constante de Michaelis-Menten
 Km é a concentração de substrato que produz metade da velocidade máxima de uma reação.
 Km é característica para cada enzima agindo sobre um determinado substrato.
 É possível relacionar a velocidade inicial (V0) de uma reação enzimática com a concentração de substrato e a velocidade máxima (Vmáx) por meio da constante Km.
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Km de algumas enzimas e seus substratos
 Catalase peróxido de hidrogênio – 25
 Hexocinase ATP – 0,4
	 D-glicose – 0,05
	 D- frutose – 1,5 
 Quimotripsina gliciltirosinilglicina – 108 
		 N-benzoiltirosinamida – 2,5 
 -galactosidase D-lactose – 4,0
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TIPOS DE APLIÇÕES INDUSTRIAIS
- Indústria de azeite de oliva: poligalacturonase e pectinesterase/ na melhoria da estabilidade a longo prazo.
- Panificação: alfa-amilase fúngica/ na melhoria de cor, sabor.
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 Xilanase, Beta-glucanase e Alfa-amilase nas rações para leitões durante o período de lactação.
Papel e Celulose
 Remoção de depósitos de celulose em máquinas de papel, substituindo álcalis e ácidos
fortes por enzimas.
Rações animais
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Outras aplicações
 Indústrias de couro.
 Têxtil.
 Cosmética.
 Produtos de Limpeza.
 Ferramentas laboratoriais; Kits diagnósticos.
 Quimioterapia. 
 Antibióticos.
 Antimetabólitos.
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Referências
- Reginald Garrett and Charles Grisham. Biochemistry, 2ª edição. 
 David L. Nelson e Michael M. Cox. Lehninger Princípios de bioquímica, 3ª edição. 
- Donald Voet, Judith G. Voet e Charlotte W. Pratt. Fundamentos de bioquímica.