BQ3. Aula de proteínas e enzimas

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Prof. André Luis Peixoto Candéa 
Bioquímica
de
 PROTEÍNAS E ENZIMOLOGIA 
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CONCEITOS
As enzimas , em sua grande maioria, são proteínas que exercem função catalítica sendo consideradas de grande relevância no metabolismo.
Toda enzima é uma proteína, mas nem toda proteína é uma enzima 
X
The Nobel Prize in Chemistry 1989
Ribozima
Elas participam do corte de moléculas de RNA mensageiro, o splicing, fazendo a remoção de "introns", ou seja, as regiões que não são traduzidas.
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ENZIMAS – ESTRUTURA
Holoenzimas são enzimas conjugadas. A unidade é formada por Apoenzima (porção protéica) + Coenzima (porção não protéica ou radical prostético).
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RNA
Estrutura 
Enzimática
Ribozimas
NADPH+
Amilase – Cl+
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Século XIX - poucas enzimas identificadas
 
 - Adição do sufixo ”ASE” ao nome do substrato: 
	* gorduras (lipo - grego) – LIPASE
	* amido (amylon - grego) – AMILASE
 - Nomes arbitrários:
	* Tripsina e pepsina – proteases
 
ENZIMAS – PROTEÍNA
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1955 - Comissão de Enzimas (EC) da União Internacional de Bioquímica (IUB)  nomear e classificar.
Cada enzima  código com 4 dígitos que caracteriza o tipo de reação catalisada:
1° dígito - classe
2° dígito - subclasse
3° dígito - sub-subclasse
4° dígito - indica o substrato
 
ENZIMAS – PROTEÍNA
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Classificação das enzimas segundo a Comissão de Enzimas.
ENZIMAS – PROTEÍNA
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Classificação das enzimas segundo a Comissão de Enzimas.
ENZIMAS – PROTEÍNA
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ADP + D-Glicose-6-fosfato
ATP + D-Glicose
IUB - ATP:glicose fosfotransferase
E.C. 2.7.1.1
2 - classe - Transferase
7 - subclasse - Fosfotransferases 
1 - sub-subclasse - Fosfotransferase que utiliza grupo hidroxila como receptor
1 - indica ser a D-glicose o receptor do grupo fosfato
Nome trivial: Hexoquinase
ENZIMAS – PROTEÍNA
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CARACTERÍSTICAS
* Atuam em concentrações muito baixas;
* Alto grau de especificidade (organização estrutural específica);
* Catalisadores biológicos de alta eficiência;
 Aumento na velocidade de reação:
não enzimático ---- 102 – 104
enzimático ---- 1014
 Distribuição: 
Intracelular: Alta concentração de enzimas, com alto grau de compartimentalização. 
Extracelular: Baixa concentração de enzimas, e portanto poucas apresentam atividade plasmática. 
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ISOENZIMAS
 Múltiplas formas de uma enzima que possuem a capacidade de catalisar a reação característica da enzima, mas que diferem na estrutura por serem codificadas por genes estruturais diferentes ou não. 
Creatino cinase
 CK
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ENZIMAS – CATALISADORES
Aceleram reações químicas
Ex: Decomposição do H2O2 
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Não são consumidos na reação
ENZIMAS – CATALISADORES
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Não alteram o estado de equilíbrio
Abaixam a energia de ativação;
Keq não é afetado pela enzima.
Não apresenta efeito termodinâmico global 
ENZIMAS – CATALISADORES
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ENZIMAS – 
COMPONENTES DA REAÇÃO
Substrato se liga ao 
SÍTIO ATIVO
da enzima
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COMPLEXO
ENZIMA-SUBSTRATO
modelo chave - fechadura
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COMPLEXO
ENZIMA-SUBSTRATO
modelo encaixe induzido 
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COMPLEXO
ENZIMA-SUBSTRATO
(enzima alostérica)‏
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CINÉTICA ENZIMÁTICA
não alostérica
alostérica
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CONTROLE DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
retroinibição
zimogênios
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ENZIMAS – 
ATIVIDADE ENZIMÁTICA
Fatores que alteram a velocidade de reações enzimáticas:
- pH;
	- temperatura;
	- concentração das enzimas;
	- concentração dos substratos;
	- presença de inibidores.
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ENZIMAS – 
INFLUÊNCIA DO PH
O efeito do pH sobre a enzima deve-se às variações no estado de ionização dos componentes do sistema à medida que o pH varia. 
Enzimas  grupos ionizáveis, existem em ≠ estados de ionização.
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ENZIMAS – 
INFLUÊNCIA DO PH
A estabilidade de uma enzima ao pH depende: 
 - temperatura;
 - força iônica;
 - natureza química do tampão;
 - concentração de íons metálicos contaminantes;
 - concentração de substratos ou cofatores da enzima;
 - concentração da enzima.
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ENZIMAS – 
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
 temperatura dois efeitos ocorrem:
 a taxa de reação aumenta, como se observa na maioria das reações químicas;
 a estabilidade da proteína decresce devido a desativação térmica.
 Enzima  temperatura ótima para que atinja sua atividade máxima, é a temperatura máxima na qual a enzima possui uma atividade cte. por um período de tempo.
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O efeito da temperatura depende:
	- pH e a força iônica do meio;
	- a presença ou ausência de ligantes. 
Acima desta temperatura, o  velocidade de reação devido a temperatura é compensado pela perda de atividade catalítica devido a desnaturação térmica.
ENZIMAS – INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
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ENZIMAS – 
INFLUÊNCIA DA [E]
 Velocidade de transformação do S em P  qtidade de E.
 Desvios da linearidade ocorrem:
 Presença de inibidores na solução de enzima;
 Presença de substâncias tóxicas;
 Presença de um ativador que dissocia a enzima;
 Limitações impostas pelo método de análise.
Recomenda-se:
 Enzimas com alto grau de pureza;
 Substratos puros;
 Métodos de análise confiável.
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ENZIMAS – 
INFLUÊNCIA DA [S]
 [S] varia durante o curso da reação à medida que S é convertido em P.
 Medir Vo = velocidade inicial da reação.
[E] = cte.
[S] pequenas  Vo linearmente.
[S] maiores  Vo por incrementos cada vez menores.
Vmax  [S]  Vo insignificantes.
Vmax é atingida  E estiverem na forma ES e a [E] livre é insignificante, então, E saturada com o S e V não  com  de [S].
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ENZIMAS – 
CINÉTICA ENZIMÁTICA
 Victor Henri (1903): E + S  ES
1913 
Leonor Michaelis -Enzimologista
Maud Menten - Pediatra
E + S
K1
K-1
ES
Kp
E + P
Etapa rápida
Etapa lenta
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 Cinética Enzimática
Determinar as constantes de afinidade do S e dos inibidores;
Conhecer as condições ótimas da catálise;
Ajuda a elucidar os mecanismos de reação;
Determinar a função de uma determinada enzima em uma rota metabólica.
ENZIMAS – 
CINÉTICA ENZIMÁTICA
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CINÉTICA ENZIMÁTICA
Primeira ordem – ↓S
Ordem zero- ↑S
Km – concentração do substrato na qual metade dos sítios ativos da enzima estão ocupados (1/2 Vmax)
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ENZIMAS – 
CINÉTICA ENZIMÁTICA
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Enzimas – ordem da reação
Quando a formação de P for proporcional à [S] 
 a velocidade da reação é de 1a ORDEM
Quando a velocidade da reação independe da [S] a reação é de ORDEM ZERO
 [S]  [S] <<Km
v = Vmax
[S]  [S]>>Km
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ENZIMAS – 
MÉTODOS GRÁFICOS
Gráfico dos Recíprocos de Lineweaver-Burk
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ENZIMAS – 
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA
 Qualquer substância que reduz a velocidade de uma reação enzimática.
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ENZIMAS – INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
 Qualquer substância que se ligue covalentemente a uma enzima
Não está em equilíbrio com a Enzima
Ii > E = inibição completa
 S não reverte a inibição
Enzimas redox
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ENZIMAS – 
INIBIÇÃO COMPETITIVA
 Inibidor competitivo concorre com o S pelo sitio ativo da E livre.
 I  análogo não metabolizável, mesmo SL de um S verdadeiro
Km aparente 
da enzima
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1- sem inibidor
2- com inibidor na concentração [I1] 
3- com inibidor na concentração [I2] > [I1]
ENZIMAS – 
INIBIÇÃO COMPETITIVA
A) Michaelis-Menten
B) Lineweaver-
Burk
S – Toda E ligada
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 Inibidor não-competitivo se liga reversivelmente, aleatória e independentemente em um sítio que lhe é próprio. 
ENZIMAS – 
INIBIÇÃO NÃO COMPETITIVA
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1- sem inibidor
2- com inibidor na concentração [I1] 
3- com inibidor na concentração [I2] > [I1]
ENZIMAS – 
INIBIÇÃO NÃO COMPETITIVA
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 Inibidor incompetitivo se liga reversivelmente, em um sítio próprio, ao complexo ES. 
I não tem semelhança estrutural com o S
 
I favorece a formação do ES
Km e Vmax da enzima
ENZIMAS – 
INIBIÇÃO INCOMPETITIVA
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1- sem inibidor.
2- com inibidor na concentração [I1] 
3- com inibidor na concentração [I2] > [I1]
ENZIMAS – 
INIBIÇÃO INCOMPETITIVA
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CARACTERÍSTICAS
Classificação das enzimas na Bioquímica Clínica
ENZIMOLOGIA X DIAGNÓSTICO
Enzimas específicas do plasma
		procoagulantes; trombina, fatores de coagulação, enzimas fibrinolíticas
Enzimas secretadas 
		lipase, α-amilase, colinesterase, fosfatase ácida prostática
Enzimas celulares 
		Lactato desidrogenase, aminotransferase, fosfatase alcalina
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CARACTERÍSTICAS
Fatores que afetam os níveis enzimáticos no sangue
Vazamento das enzimas das células
		-alterações membranares
		-vírus
		- microorganismos
		- variadas substâncias
Produção enzimática alterada
- Fisiológica (turnover)
- Induzida (medicamentosa)
- Patológica (cancer de prostata)
Depuração das enzimas
reticuloendotelial 
(exceto amilase)
ENZIMOLOGIA X DIAGNÓSTICO
Meia vida – 1h à 
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Mudar cabeçalho
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MODIFICAR SLDE DE BURK, OS IRREVERSÍVEIS NESTE SLIDE
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ACESCENTAR SLIDES SEGUINTES ATÉ…
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