fundamentos_de_bioquimica_-_ricardo_vieira
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enzima-substrato o cenário molecular está 
armado para que haja a formação dos produ-
tos. Note que estes fatos ocorrem de uma ma-
neira muito rápida e dentro no sítio catalítico 
e a especificidade das ligações fracas que o-
correm entre os grupamentos da enzima (e co-
fator) com o(s) substrato(s) proporcionam um 
aumento da velocidade da reação. 
 
e) A ação das enzimas é regulável: 
 Uma vez são produzidas, as enzimas 
iniciam sua ação catalítica até que a última 
molécula de substrato seja convertida em pro-
dutos. Esta fato pode ser fatal para a célula 
por retirar um composto (o substrato) que po-
de ter outras vias metabólicas importante e 
produzir uma quantidade exagerada de um 
composto (os produtos) que podem ser inde-
sejáveis à célula. Logo, não basta que uma 
enzima deixe de ser sintetizada para que ela 
pare de fazer efeito, uma vez que é continua-
mente regenerada. Portanto, um mecanismo 
de regulação da ação enzimática torna-se in-
dispensável para o sucesso da ação catalítica. 
Em outras palavras, a enzima tem se \u201csaber\u201d 
quando parar e quando começar a trabalhar. 
 Isto ocorre graças a vários mecanis-
mos de controle onde o principal é uma dimi-
nuição (ou aumento) de sua atividade de a-
cordo com o aumento (ou diminuição) de 
compostos relacionados com o produto da 
reação, o que estabelece um mecanismo de 
feedback (retroalimentação, ou seja, informa-
ção a algo de trás por algo da frente) que pode 
ser negativo ou positivo, de acordo com a 
natureza da reação. 
 
Figura 5-4 \u2013 Representação da complementaridade espacial e
química entre enzima e substrato. A) regiões do substrato pos-
suem regiões complementares no sítio catalítico da enzima
(aqui representado uma ponte de hidrogênio, atração iônica e
interações fracas apolares); B) o complexo enzima-substrato se
forma com a retirada da capa de solvatação, o que diminui a
resistência da molécula; C) o produto formado não tem especi-
ficidade com a enzima; D) as regiões que antes se atraiam,
agora se repelem, regenerando a enzima. 
Por exemplo, o aumento da concentra-
ção de ATP celular favorece a inibição da ati-
vidade da maioria das enzimas do metabolis-
mo energético através de um mecanismo de 
feedback negativo o que impede que as molé-
culas energéticas produzam indefinidamente 
ATP o que levaria à destruição da célula pelo 
excesso de calor liberado no processo. No en-
tanto, não há a necessidade do longo processo 
de síntese de mais enzimas para reiniciar o 
processo em virtude de a queda de ATP ativar 
as enzimas do metabolismo energético indu-
zindo a produção de mais ATP (esse processo 
é denominado de regulação alostérica e será 
melhor detalhado ainda neste capítulo). 
 
Mecanismos de ação enzimática 
 
Vários mecanismos para a reação en-
zimática são propostos a partir da natureza 
química dos substratos e cada reação enzimá-
tica possui uma peculiaridade que a torna úni-
ca. Entretanto, podemos agrupar os mecanis-
mos de reação enzimática em três mecanis-
mos principais que abrangem a maioria das 
reações enzimáticas. São eles: 
 
Ricardo Vieira 
Fundamentos de Bioquímica \u2013 Capítulo 5: Enzimas 60
a) Catálise ácido-básica: 
Utiliza os íons H+ (catálise ácida) ou 
OH- (catálise básica) da água, ou a proprieda-
de ácido-básica de alguns aminoácidos, para 
promover a formação de um intermediário 
entre os substratos e os produtos que se que-
bra rapidamente impedindo o retorno à forma 
de substrato (Figura 5-5). 
 É uma reação dependente do pH uma 
vez que o grupamento R de vários aminoáci-
dos varia sua carga elétrica com o pH o que 
interfere neste tipo de catálise. Os aminoáci-
dos Aspartato, Glutamato, Histidina, Lisina, 
Cisteína e Tirosina são os que, freqüentemen-
te, estão presentes no sítio catalítico de enzi-
mas que funcionam através deste mecanismo 
de ação. 
 
 
 
Figura 5-5 \u2013 Modelo de catálise ácido-básica de conversão de uma cetona em um enol. A) a reação não catalisada o-
corre espontaneamente somente com alta energia de ativação; B) modelo de catálise ácida com o grupamento ácido
representado por A-H ligado ao sítio ativo da enzima (curvas sinuosas em cinza); C) modelo de catálise básica onde :B
é o grupamento básico ligado à enzima. Tanto em B quanto em C, há o envolvimento do H+ da água que é esteqiome-
tricamente regenerada ao final (OH- + H+) assim como a enzima em sua configuração original ácida ou básica. Observe
que Há a formação de um composto traasnitório onde o substrato está ligado por ponte de hidrogênio à enzima. (Adap-
tado de Voet & Voet, 2000). 
Ricardo Vieira 
Fundamentos de Bioquímica \u2013 Capítulo 5: Enzimas 61
Este tipo de reação enzimática é bastante 
comum e o grupamento ácido da enzima é 
representado A-H e o grupamento básico por 
:B, representando o H+ da enzima que se li-
gará com o substrato e o ponto de ligação da 
enzima com um H+ do substrato, respectiva-
mente. Os demais mecanismos de ação enzi-
máticos têm sempre alguma semelhança à 
catálise ácido-básica. 
 Uma reação que exemplifica bem este 
tipo de catálise é a conversão espontânea de 
cetonas a enol, cuja energia de ativação é 
muito alta sem a catálise enzimática. Na pre-
sença de enzimas, a reação ocorre com menor 
gasto energético para a formação do comple-
xo de transição. 
 
b) Catálise Covalente: 
 Há a formação de uma ligação cova-
lente entre a enzima (ou o co-fator) e o subs-
trato impedindo que haja a regeneração do 
substrato e a rápida formação dos produtos. 
Portanto, há sempre a necessidade de uma 
reação adicional que permita a regeneração da 
enzima. 
 A catálise covalente ocorre sempre en-
tre um agente nucleofílico (afinidade por pró-
tons) da enzima e um agente eletrofílico (a-
finidade por elétrons) do substrato. Os princi-
pais nucleófilos são a hidroxila (-OH), sulfi-
drila (-SH), amino (-NH3+) e o imidazol (da 
histidina). Esses nucleófilos estão presentes 
em aminoácidos polares, conforme pode ser 
observado na figura ver figura 4.2 do Capítulo 
sobre Aminoácidos e Proteínas. 
Os eletrófilos mais comuns nos subs-
tratos são o íon hidrogênio (H+), cátions me-
tálicos, o carbono da carbonila (\u2013COO-) e 
iminas (R2\u2013C=NH+, também denominada de 
Base de Schiff). 
 Normalmente, este tipo de reação o-
corre em três etapas: 1) o nucleófilo (enzima) 
se liga com o eletrófilo (substrato), formando 
a ligação covalente; 2) retirada de elétrons 
pelo eletrófilo; e 3) reversão da primeira etapa 
com a saída do catalisador. 
Este tipo de reação é semelhante à ca-
tálise básica, envolvendo a adição de H+ ao 
substrato, havendo a retirada e posterior (e 
posterior adição) de \u2013OH. A diferença deste 
mecanismo de ação para a catálise básica é 
formada uma ligação covalente entre a enzi-
ma e o substrato no composto intermediário. 
Na Figura 5-6, está exemplificada uma 
reação enzimática por catálise covalente na 
conversão de oxalacetato (ácido carboxílico) 
em acetona pela perda de CO2, reação extre-
mamente lenta sem a ação enzimática. 
 
c) Catálise por íon metálico: 
Os íons presentes na molécula da en-
zima (ou do co-fator, principalmente Fe+2, 
Fe+3, Cu+2, Zn+2, Mn+2 e Co+2) ou captados do 
meio no momento da formação do complexo 
enzima-substrato (Na+, K+, Mg+2 ou Ca+2), 
favorecem o alinhamento tridimensional do 
substrato, estabilização do complexo transitó-
rio ou mediar reações de oxi-redução. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5-6 \u2013 Catálise covalente. A) reação de descarboxi-
lação espontânea não catalisada de oxalacetato em acetona;
B) pormenorização dos passos da reação catalisada enzi-
maticamente, onde os diversos híbridos de ressonância
formados permitem a ligação covalente do substrato com a
enzima (3) e a total regeneração da enzima, quebrando a
ligação covalente e liberando o