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ENZIMAS As enzimas são proteínas, catalisadores (aumenta a velocidade de uma determinada reação química) biológicos (proteínas) de alta especificidade. Praticamente todas as reações que caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas. Aceleram a velocidade de uma reação, sem, no entanto participar dela como reagente ou produto, regulando várias reações. Atuam em concentrações muito baixas e em condições suaves de temperatura e pH. As enzimas são sintetizadas através de informação genética, desta forma, caso haja erro na passagem da informação ocorrerá erro na síntese da enzima e conseqüentemente na sua ação, levando á algumas doenças. Células podem sintetizar enzimas conforme a sua necessidade. As enzimas devem: o Aumentar a velocidade das reações. o Não alterar a natureza das reações. o Pode diminuir a energia de ativação (EA). NOMENCLATURA Geralmente se utiliza o sufixo "ase" para caracterizar a enzima. Exs: Urease, Hexoquinase, Peptidase, etc., mas as enzimas primeiramente descobertas tem nomes diferenciados como pepsina e tripsina. CLASSIFICAÇÃO DAS ENZIMAS A determinação do nome das enzimas é normatizada por um comitê especializado, o Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). - Oxidorredutases: São enzimas que catalisam reações de transferência de elétrons, ou seja: reações de oxi-redução. São as Desidrogenases e as Oxidases. Se uma molécula se reduz, tem que haver outra que se oxide. - Transferases : Enzimas que catalisam reações de transferência de grupamentos funcionais como grupos amina, fosfato, acil, carboxil, etc. Como exemplo temos as Quinases e as Transaminases. - Hidrolases : Catalisam reações de hidrólise de ligação covalente. Ex: As peptidades. - Liases: Catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas de água, amônia e gás carbônico. As Dehidratases e as Descarboxilases são bons exemplos. - Isomerases: Catalisam reações de interconversão entre isômeros ópticos ou geométricos. As Epimerases são exemplos. - Ligases: Catalisam reações de formação e novas moléculas a partir da ligação entre duas já existentes, sempre às custas de energia (ATP). São as Sintetases. Classes de enzimas Classe 1 Oxirredutases Catalisam reações de oxirredução, transferindo elétrons ou prótons (H+). Classe 2 Transferases Transferem grupos químicos entre moléculas. Classe 3 Hidrolases Utilizam a água como receptor de grupos funcionais de outras moléculas. Classe 4 Liases Formam ou destroem ligações duplas, respectivamente retirando ou adicionando grupos funcionais. Classe Isomerases Transformam uma molécula num isômero. 5 Classe 6 Ligases Formam ligações químicas por reações de condensação, consumindo energia sob a forma de ATP. A partir destas categorias principais, as enzimas ainda são subdivididas em outras categorias, podendo ser identificadas pelo seu número da EC; por exemplo, EC 5.4.2.2 é a fosfoglicomutase. COFATORES ENZIMÁTICOS E COENZIMAS Cofatores são pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser necessárias para a função de uma enzima (apoenzima). Coenzimas A molécula orgânica que se liga às enzimas para ativar uma reação, é denominada coenzima, cada tipo apresenta uma função química particular, algumas são agentes oxi-redutoras, outras transferidoras etc. Exemplo: Coenzima: dinucleotídeo nicotinamida de adenina (NAD+). Muitas coenzimas são fortemente relacionadas com vitaminas. As vitaminas são moléculas orgânicas essenciais para o processo biológico em organismos superiores e não podem ser sintetizados por eles mesmos. Portanto estas coenzimas são essenciais aos processos metabólicos vitais dos organismos superiores. CINÉTICA ENZIMÁTICA Estuda a velocidade das reações enzimáticas, e os atores que influenciam nesta velocidade. A cinética enzimática é o estudo do mecanismo pelo qual as enzimas ligam substratos e os transformam em produtos Uma reação enzimática pode ser expressa pela seguinte equação: E + S <==> [ES] ==> E + P O complexo enzima/substrato (ES) tem uma energia de ativação ligeiramente menor que a do substrato isolado, e a sua formação leva ao aparecimento do estado de transição. A formação de "P" a partir de ES é a etapa limitante da velocidade da reação. A velocidade de uma reação enzimática depende das concentrações de enzima e de substrato. Podemos chegar à velocidade máxima de reação aumentando progressivamente a concentração de substrato, até se verificar uma velocidade constante de formação de produto (como no gráfico). A saturação acontece porque, à medida que é aumentada a concentração de substrato, aumenta também a quantidade de enzima presente sob a forma de complexo enzima-substrato (ES). À velocidade máxima, Vmax, todos os centros ativos estão ocupados (saturados) com substrato, ou seja, não existe enzima livre para ligar mais substrato e a concentração de complexo ES é igual à concentração de enzima. Em 1913 L. Michaelis e M. L. Menten postularam a teoria da ação e cinética enzimática, levando à equação que nos permite demonstrar como a velocidade de uma reação varia em função da concentração do substrato: Enzima + Substrato « [EnzimaSubstrato] -> Enzima + Produto V = Esta equação pode ser expressa graficamente, e representa o efeito da concentração de substrato sobre a velocidade de reação enzimática. O Km de um substrato para uma enzima específica é característico, e nos fornece um parâmetro de especificidade deste substrato em relação à enzima. Quanto menor o Km, maior a especificidade, e vice-versa. Curva de saturação numa reação enzimática, mostrando a relação entre a concentração de substrato ([S]) e a velocidade (V). Lineweaver-Burke linearizaram a curva de Michaelis- Menten (gráfico abaixo) Inibição Enzimática Muitos tipos de moléculas inibem as enzimas e podem agir de várias formas. A principal distinção é entre inibição reversível e inibição irreversível A forma que envolve ligações não-covalentes é reversível, através da remoção do inibidor, já a inibição irreversível, a ligação molecular é covalente. Inibição Irreversível Inibidores irreversíveis podem ser extremamente seletivos, e se ligam covalentemente às enzimas deixando-as inativas. Na maioria dos casos a substância reage com o grupo funcional no sítio ativo bloqueando o local do substrato, deixando a enzima catalíticamente inativa. Inibição Reversível Existem vários modos que estão envolvidos com ligação não covalente, eles diferenciam quanto ao mecanismo pelo qual diminuem a atividade enzimática e como eles afetam na cinética da reação. Os inibidores enzimáticos são compostos que podem diminuir a atividade de uma enzima. Existem 2 tipos de inibição enzimática reversível: Competitiva e Não competitiva Inibição Reversível Competitiva Uma molécula apresenta estrutura semelhante ao substrato da enzima se ligando ao sítio ativo, competindo com o substrato. O efeito é revertido aumentando-se a concentração de substrato Na inibição competitiva, o inibidor e o substrato competem pela enzima, isto é, não se podem ligar ao mesmo tempo à enzima. O efeito da reação modifica o Km, mas não altera a velocidade máxima , níveis mais altos de concentração do substrato são requeridos para que se atinja uma determinada velocidade, aumentandoo KM aparente. Inibidor Reversível não Competitivo Ocorre quando um molécula se liga em um segundo local na superfície enzimática (não no sítio ativo), modificando a forma da enzima dificultando a catálise. Os inibidores não-competitivos podem ligar-se à enzima e ao substrato ao mesmo tempo, ou seja, nunca se ligam ao sítio ativo. O inibidor não competitivo pode ser uma molécula que não se assemelha com o substrato, mas apresenta uma grande afinidade com a enzima. É o mecanismo inverso do inibidor competitivo, porque inibe a ligação do complexo ES e não da enzima livre. O efeito da reação modifica a velocidade e o Km permanece constante. Inibidor reversível competitivo e não competitivo no gráfico de Lineweaver-Burke
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