Estrutura bioquimica das enzimas

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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