Enzimas Aula veterinária II 2012

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 Início séc. XIX
digestão da carne: estômago;
digestão do amido: saliva.
1850
Louis Pasteur - concluiu que a fermentação do açúcar em álcool pela levedura era catalisada por “fermentos” = enzimas.
Eduard Buchner (1897)
extratos de levedo podiam fermentar o açúcar até álcool;
enzimas funcionavam mesmo quando removidas da célula viva.
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James Sumner (1926)
Isolou e cristalizou a urease;
Cristais eram de proteínas;
Postulou que “todas as enzimas são proteínas”.
John Northrop (década 30)
Cristalizou a pepsina e a tripsina bovinas;
Década de 50 – séc. XX
75 enzimas  isoladas e cristalizadas;
Ficou evidenciado caráter protéico.
Atualmente + 2000 enzimas são conhecidas.
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Catalisadores biológicos de natureza protéica, responsáveis pela maioria das reações químicas dos seres vivos. 
Com exceção de um pequeno grupo de moléculas de RNA todas as enzimas são PROTEÍNAS.
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A atividade catalítica de uma enzima depende da integridade da sua conformação protéica nativa.
Desnaturação  atividade enzimática
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Aumentam a velocidade das reações químicas;
 Apresentam alto grau de especificidade pelo substrato;
Funcionam em soluções aquosas;
Atuam em pequenas concentrações;
Não alteram o estado de equilíbrio da reação;
Não são consumidas na reação;
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Agem em sequências organizadas;
São sintetizadas pelas próprias células;
Funcionam em condições favoráveis de pH, temperatura, 
São altamente eficientes, acelerando a velocidade das reações (108 a 1011 + rápida);
Catalase: decompõe
5 000 000 de moléculas de H2O2
pH = 6,8 em 1 min
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 Algumas enzimas não requerem outros grupos químicos além dos aminoácidos para a atividade;
 COFATOR: outras requerem um componente químico adicional que pode ser um ou mais íons inorgânicos como Fe2+, Mg2+, Mn2+
 COENZIMA: são enzimas que requerem um complexo orgânico ou molécula metalorgânica; 
 Algumas enzimas requerem tanto uma coenzima quanto um ou mais íons metálicos para a atividade
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PROTEÍNA 
COFATOR: íons metálicos 
COENZIMA: complexos orgânicos ou molécula metalorgânica 
 Uma coenzima ou íon metálico que seja ligado fortemente e que não se dissocia da enzima é chamado de GRUPO PROSTÉTICO
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COFATOR
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COENZIMAS
 Muitas são derivadas de vitaminas, nutrientes orgânicos requeridos em pequenas quantidades na dieta
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COENZIMAS
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HOLOENZIMA: uma enzima cataliticamente ativa completa, juntamente com sua coenzima ligada e/ou íon metálico;
APOENZIMA OU APOPROTEÍNA: é a parte protéica de tal enzima
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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
 
Nomenclatura das enzimas
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 Classificação conforme a União Internacional de Bioquímica (IUB)
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
 
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Como as enzimas trabalham
As reações que não são catalisadas tendem a ser lentas;
 A enzima contorna esses problemas oferecendo um ambiente específico dentro do qual uma certa reação possa ocorrer mais rapidamente
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Sítio Ativo: é uma região da molécula enzimática que participa da reação com o substrato 
Substrato: molécula que é ligada no sítio ativo e age sobre a enzima
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 COMPONENTES DA REAÇÃO
Substrato se liga ao 
SÍTIO ATIVO
da enzima
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COMO FUNCIONAM AS ENZIMAS
Alterações de energia que ocorrem durante a reação: Praticamente todas as reações químicas tem uma barreira de energia separando reagentes dos produtos.
Energia livre de ativação (Ea): é a diferença entre a energia dos reagentes e um intermediário (ES) de alta energia que ocorre durante a formação do produto
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A função das Enzimas é  a Energia de ativação. Assim  a velocidade das reações necessárias à sobrevivência da célula sem afetar o equilíbrio das reações. 
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Fatores que afetam a velocidade de reação
 Concentração do substrato
 A velocidade de uma reação catalisada por enzima aumenta conforme a concentração de substrato até atingir a velocidade máxima 
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Temperatura
 A velocidade de reação é aumentada pela elevação da temperatura;
 Uma elevação adicional da temperatura resulta em uma redução na velocidade da reação, resultando na desnaturação da enzima
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pH
 O processo catalítico geralmente requer que a enzima e substrato tenham grupos químicos específicos de modo a interagir;
 Extremos de pH podem levar a desnaturação da enzima
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 CINÉTICA ENZIMÁTICA
Modelo de reação:
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Equação de Michaelis-Menten:
Vo= Vmáx.[S]
Vo = vel. inicial da reação
Vmáx = vel. máxima
Km = constante de Michaelis
[S] = concentração do substrato
Km + [S]
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Conclusões importantes sobre a cinética de Michaelis-Menten:
Características do Km  o Km reflete a afinidade da enzima por um substrato particular;
O Km é numericamente igual à [S] na qual a vel. de reação é igual à metade da Vmáx;
O Km não varia com a concentração da enzima. 
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Características do Km:
Km baixo  afinidade elevada da enzima pelo substrato, uma  [S] é necessária para saturar a enzima em 50 % (Vmáx/2);
B) Km elevado  baixa afinidade da enzima pelo substrato, uma  [S] é necessária para saturar a enzima em 50 % (Vmáx/2).
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Velocidade x Concentração da enzima:
 a velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração da enzima , em todas as concentrações de substrato.
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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
v = Vmax
v = K[S]
 ordem da reação
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Ordem da reação:
Primeira ordem: [S] é muito menor que o Km  vel. da reação é proporcional à concentração de substrato;
Ordem zero: [S] é muito maior que o Km  vel. da reação é constante e igual à Vmáx; a vel. da reação independe da [S]. 
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Qualquer substância que reduz a velocidade de uma reação enzimática.
 INIBIÇÃO ENZIMÁTICA
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 Inibição competitiva: concorre com o S pelo sitio ativo da E livre. 
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 Inibição não competitiva: se liga reversivelmente, aleatória e independentemente em um sítio que lhe é próprio. 
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 I se combina com um grupo funcional, na molécula da E, que é essencial para sua atividade.
 Podem promover a destruição do grupo funcional
 Forma-se uma ligação COVALENTE entre o I e a E.
 INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
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Uso de enzimas no diagnóstico clínico
Muitas doenças que causam lesão tecidual resultam em liberação das enzimas intracelulares no plasma;
Ex: ALT (alanina aminotransferase): abundante no fígado
CK (creatina quinase), 
LDH (lactato desidrogenase), 
AST (aspartato aminotransferase)
são determinadas no diagnóstico do infarto do miocárdio
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Indústria de alimentos:
Glicose isomerase:produção de xaropes com alto teor de frutose;
Celulase  Conversão de celulose em açúcares solúveis;
Fermento de pão (Sacharomices cerevisae)  álcoois enantiomericamente puros.
Aplicação na Medicina
Uso das Enzimas
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Indústria de álcool;
Indústria de detergentes;
Indústria têxtil;
Indústria de papel e celulose;
Curtumes;
Produção de ácido cítrico, ácido glutâmico, insulina, vacinas, esteroídes, vitaminas e antibióticos;
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