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Introdução à Bioquímica das Enzimas

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INTRODUÇÃO
	De todas as funções das proteínas, provavelmente a mais importante é a CATALISE.
Maioria das reações nos sistemas biológicos é muito lenta.
oxidação da gasolina em um processo de explosão controlado a altíssimas temperaturas(2.200oC)
Obtém energia da oxidação da glicose em 37oC!!!
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INTRODUÇÃO
	Benditas ENZIMAS!!!
Elas nos faz SERES VIVOS.
Digerir um simples café da manhã poderia levar 50 anos....
Potentes catalisadores: acelerar uma reação química da ordem de até 1014
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ESTRUTURA QUÍMICA
Cofatores: São pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser necessárias para a função de uma enzima. Estes cofatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima mas, na ausência deles, a enzima é inativa
Coenzima:molécula orgânica complexa de origem não protéica que pode estar presente;
Apoenzima: parte exclusivamente proteica;
Haloenzima: apoenzima + coenzima;
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A maioria das enzimas requer uma outra molécula para a catálise, que pode ser um íon metálico ou uma molécula orgânica, denominada coenzima.
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As enzimas são classificadas de acordo com as reações que catalisam.
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NOMECLATURA DAS ENZIMAS
Existem três métodos para nomenclatura enzimática:
Nome recomendado: mais curto e utilizado no dia a dia de quem trabalha com enzimas; utiliza o sufixo “ase” para caracterizar a enzima. Ex: urease, peptidade, etc..
Nome sistemático: mais complexo, 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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A- As enzimas possuem um local onde os reagentes (substratos) são convertidos em produtos, denominado sítio ou centro ativo.
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Enzimas são catalisadores de natureza protéica que diminuem a energia de ativação das reações biológicas. 
Uma reação química ocorre sob algumas condições:
	forma produtos mais simples
	liberação de energia
	PROCESSO ESPONTÂNEO
NEM SEMPRE É INSTANTÂNEO!!!
Glicose + O2 CO2 + H2O
Precisa de uma energia “extra” para iniciar a reação
ENERGIA DE ATIVAÇÃO: Similar ao ato de empurrar morro acima um objeto para que ele desça morro abaixo
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MECANISMO GERAL DE CATÁLISE
As enzimas aceleram a velocidade de uma reação por diminuir a ENERGIA LIVRE DE ATIVAÇÃO.
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CONCEITOS IMPORTANTES
Enzimas são proteínas com atividade catalítica;
São catalisadores celulares extremamente poderosos pois aceleram a velocidade de uma reação, sem no entanto participar dela como reagente ou produto;
Atuam como reguladoras de reações consideradas as unidades funcionais do metabolismo celular
Fornece um ambiente específico para a reação ocorrer: SITIO ATIVO no qual se liga um substrato.
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A catálise enzimática envolve a formação de um complexo intermediário entre a enzima e o substrato.
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As enzimas aceleram a velocidade das reações por diminuição da energia de ativação requerida. 
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Como as enzimas trabalham? 
Os grupos funcionais catalíticos das enzimas podem agir transitoriamente com um substrato e ativá-lo para a reação.
Esta é uma interação fraca não covalente: Pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas, iônicas, van der Waals
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ESPECIFICIDADE DAS ENZIMAS
Fig. 5.4 Mudança da conformação da enzima induzida pela ligação com o substrato. O exemplo mostra a hexoquinase antes (a) e depois (b) de se ligar ao substrato, a glicose. A molécula da enzima consta de dois domínios, que se aproximam, encaixando o substrato. 
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Obs.: Dois fatores são responsáveis pela eficiência catalítica das enzimas: ajuste induzido e proximidade/orientação.
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CINÉTICA ENZIMÁTICA
A compreensão do mecanismo enzimático
Estuda a velocidade das reações enzimáticas e os fatores que a influenciam;
A cinética de uma enzima é estudada avaliando-se a quantidade de produto formado ou a quantidade de substrato consumido por unidade de tempo de reação; 
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Equação de Michaelis - Menten
Pesquisadores que propuseram o modelo citado e criaram uma equação para demonstrar como a velocidade de uma reação varia com a variação da concentração do substrato.
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CINÉTICA ENZIMÁTICA
Fig. 5.10 Variação da velocidade da reação enzimática (v0) em função da concentração do substrato (S) para duas concentrações de enzima (E, 3E).
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FATORES EXTERNOS QUE INFLUENCIAM NA VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO ENZIMÁTICA
TEMPERATURA: quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação, até se atingir a TEMPERATURA ÓTIMA; a partir dela, a atividade volta a diminuir, por desnaturação da molécula.
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FATORES EXTERNOS QUE INFLUENCIAM NA VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO ENZIMÁTICA
pH: existe um pH ÓTIMO, onde a distribuição de cargas elétricas da molécula da enzima e, em especial do sítio catalítico, é ideal para catálise.
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INIBIÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
Qualquer substância que possa diminuir a velocidade de uma reação catalisada por uma enzima é denominada inibidor.
 Os inibidores reversíveis ligam-se de maneira não covalente às enzimas, ou seja, a enzima volta recupera sua atividade após a dissociação do inibidor.
 A inibição irreversível ocorre quando uma enzima inibida não retorna sua atividade após a diluição do complexo enzima-inibidor. 
Os dois tipos mais comuns de inibição reversível são a competitiva e não-competitiva.
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INIBIÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA COMPETITIVA
Ex: intoxicação por metanol por etanol.
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INIBIÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA NÃO COMPETITIVA
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INFLUENCIA DO INIBIDOR COMPETITIVO SOBRE A VELOCIDADE DA REAÇÃO ENZIMÁTIVA
Fig. 5.14 Efeito de duas concentrações de inibidor competitivo (IC1 < IC2) sobre a velocidade da reação enzimática. KM1 e KM2 são valores do KM aparente para as concentrações IC1 e IC2 de inibidor, respectivamente.
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INFLUENCIA DO INIBIDOR NÃO COMPETITIVO SOBRE A VELOCIDADE DA REAÇÃO ENZIMÁTIVA
Fig. 5.15 Efeito de duas concentrações de inibidor não-competitivo (INC1<INC2) sobre a velocidade da reação enzimática. As velocidades máximas decrescem com o aumento da concentração do inibidor.
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REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
A regulação da velocidade de reação das enzimas é essencial para o organismo coordenar seus inúmeros processos metabólicos. 
As velocidades da maioria das enzimas são sensíveis a alterações na concentração do substrato. 
Assim, uma concentração alta de substrato é seguida de um aumento na velocidade da reação, o que tende a fazer a concentração do substrato retornar ao normal. 
Além disso, algumas enzimas com funções reguladoras especializadas respondem a efetores (positivos e negativos) ou modificação covalente, ou mostram velocidade de síntese alterada quando condições fisiológicas são alteradas.
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REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
1) SITIOS DE LIGAÇÃO ALOSTÉRICO: As enzimas alostéricas são reguladas por moléculas denominadas efetores que se ligam de modo não-covalente a um sítio diferente do sítio ativo, podendo assim modificar a afinidade da enzima pelo seu substrato. Os efetores negativos inibem a atividade enzimática enquanto os inibidores positivos aumentam.
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REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
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REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
1.1) EFETORES HOMOTRÓPÍCOS: Quando o próprio substrato serve de efetor, o efeito é dito homotrópico. Mais frequentemente, um substrato alostérico funciona como um efetor positivo.
1.2) EFETORES HETEROTRÓPICOS: O efetor pode ser diferente do substrato; neste caso, o efeito é dito heterotrópico. Um exemplo é a inibição por feedback.
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REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
2) REGULAÇÃO DE ENZIMAS POR MODIFICAÇÃO COVALENTE: Muitas enzimas podem ser reguladas por modificação covalente, mais frequentemente por adição ou remoção de grupos fosfatos. As reações de fosforilação são catalisadas por uma família de enzimas, denominadas proteína quinases, que usa o ATP como doador de fosfato.
Os grupos fosfatos são clivados das enzimas fosforiladas pela ação das fosfoproteínas fosfatases.
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REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
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REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
3) INDUÇÃO E REPRESSÃO DA SÍNTESE DE ENZIMAS: 
Os mecanismos regulatórios descritos anteriormente modificam a atividade das enzimas já existentes. 
Entretanto, as células podem regular a quantidade de enzima presente, geralmente alterando a síntese da enzima. 
A síntese aumentada (indução) ou diminuída (repressão) da enzima leva a uma alteração no número total de sítios ativos, em vez de influenciar a eficiência das moléculas de enzimas existentes. Esse tipo de regulação pode levar horas a dias para acontecer. 
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REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
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