Bioquímica (Patrícia) - Aula 3 P1 - Enzimas I

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BIOQUÍMICA – P1 
Prof
a
. Patrícia Damasceno 
 
Aula 3: Enzimas I 
 
Definição: catalizadores biológicos. Porém nem todas as enzimas são proteínas. Existe um grupo de moléculas de 
RNA que não são proteínas, mas desempenha um papel catalítico, são moléculas de RNA responsáveis pelo 
splicing. 
 
Funções: transporte, defesa (anticorpo), sinalização (receptores de hormônios, etc). 
 
Em todas as reações metabólicas há participação das enzimas, tanto nas reações de síntese quanto nas reações de 
degradação. 
 
Glicólise: via de degradação de glicose. A glicólise é constituída por 10 reações metabólicas diferentes. E para 
transformar cada reagente num produto, há participação de uma enzima. 
Todas as reações metabólicas requerem a participação de enzimas. 
 
Especificidade: as enzimas são específicas. 
 
Mecanismo geral de ação das enzimas: ao se fazer uma reação química, tem-se os reagentes (ou substrato), por 
exemplo, A e B que vão reagir e formar o produto C. A enzima atua sobre o substrato transformando-o em produto. 
Geralmente o produto de uma via vai servir de substrato para outra até chegar ao produto final. 
Mecanismo: o substrato se liga na enzima no sítio ativo formando um complexo enzima-substrato, atua sobre 
o substrato transformando-o em produto e após sua formação, o produto é liberado. Se a enzima for necessária, ela 
vai ficar ativa e vai voltar a atuar sob um novo substrato. Quando o produto não for mais necessário, a enzima é 
desativada (ou não funcional). 
Para inativar a enzima 
 
Catalizador: diminui a energia de ativação aumentando a velocidade da reação. Ganha tempo e eficiência 
economizando energia. 
 
(Se há perda de energia, há um desequilíbrio: medicina ortomolecular). 
 
Por que utilizar uma enzima no organismo é mais eficiente? 
Aumenta a velocidade, diminui a energia de ativação. Existem, também, alguns detalhes estruturais como: 
 
- Aumento da concentração de substratos no sítio ativo facilitando a ação da enzima. 
- Orientação correta dos substratos. Para que haja um contato entre o substrato e o sítio ativo, há um forma 
correta de encaixe para que o produto seja formado. Ela só permite o ligamento do substrato em apenas uma 
posição para, desta forma, aumentar a velocidade e economizar energia. 
 
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- Aumento da reatividade dos reagentes. Existem enzimas que atuam sob 2 substratos, por exemplo A e B, 
essas enzimas possuem sítios ativos para o A e para o B. A medida que os substratos se ligam na enzima aumenta a 
proximidade desses substratos, e a chance de eles reagirem aumenta ao invés de eles estarem soltos, o encontro 
seria mais difícil. Esse aumento da reatividade ocorre pelo fato dos reagentes estarem mais próximos. Além disso, 
muitas enzimas precisam de cofatores, que são moléculas imprescindíveis para o funcionamento da enzima, o que 
também proporciona maior reatividade. 
- Indução de deformação física no substrato. Quando a enzima se liga ao substrato, ela atua sob o substrato 
de maneira a formar o produto. Essa deformação física, na verdade é uma modificação conformacional: quando se 
junta o substrato com a enzima, e essa enzima começa a atuar no substrato, esse substrato começa a mudar de 
forma, portanto a forma do produto tem que ser diferente da do substrato. E quem faz essa modelagem da forma do 
substrato na do produto é a enzima. 
 
Essas 4 característica da catálise leva a 2 coisas: diminuição do gasto de energia e aumento da velocidade. 
 
Existem 2 modelo que explicam essa ligação da enzima com o substrato: 
 
- Modelo: chave e fechadura. A enzima tem uma estrutura tridimensional de maneira que o sítio ativo tenha a mesma 
forma do substrato. Esse modelo diz que o substrato tem que ter a forma complementar ao sítio ativo da enzima e, ai 
sim, a enzima vai conseguir se encaixar, atuar e formar o produto. Muitos fármacos utilizam esse modelo. 
 
 “O que é afinidade enzimática?: é a avidez com que a enzima se liga ao seu substrato.” Vamos ver isso mais p 
frente. 
 
- Modelo: Encaixe induzido. A princípio, a enzima e o substrato não têm formas complementares perfeitas, e o que 
acontecerá é uma adaptação da enzima ao substrato. Na verdade, tanto o substrato quanto a enzima vão mudar um 
pouco a sua forma, modificando sua conformação de maneira que haja um encaixe perfeito, para daí a enzima atuar 
sobre o substrato formando o produto. 
 
Algumas enzimas precisam de uma parte não proteica (para se ligar na enzima) para que elas se tornem 
ativas ou funcional. Essa parte se chama grupo prostético. Portanto, grupo prostético é a parte não funcional que 
muitas enzimas precisam se ligar para se tornarem ativas. Esse grupo pode ser, por exemplo, uma molécula orgânica 
como as vitaminas. Existem também os metais, por exemplo, a DNA polimerase precisa de Mg para poder funcionar. 
Portanto, se tem DNA polimerase e não tem quantidades suficientes de Mg necessária que a enzima não vai 
funcionar. 
 
Diferença entre cofator/coenzima e grupo prostético/apoproteína: 
A distinção depende da força de ligação com a apoproteína. Enzima que é a parte proteica + grupo 
prostético, quer seja metal, íon ou molécula orgânica, vai se chamar de = haloenzima. 
Quanto se considera apenas a parte que não é proteína, fala-se que é um grupo prostético. Quanto se 
considera apenas a parte proteica, fala-se que é uma apoproteína, ou seja, apoenzima. 
 
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Quando se fala em enzima, tem a parte que é proteína (só aminoácidos) e uma parte que é não proteica 
(grupo prostético). Todas as enzimas para funcionar precisam de um grupo prostético? Não, mas as que precisam 
não funcionam se não tiver o grupo prostético. 
 
Hoje, é necessário ver a força de ligação que a apoenzima ou apoproteína faz com a molécula orgânica. 
Dependendo da força, fala-se que é fator ou coenzima. Para isso teria que consultar uma tabela para saber quem é 
cofator e quem é coenzima. Entretanto, o NAH+ (função: transporta H para que haja produção de energia), por 
exemplo, pode ser cofator de uma enzima quando faz ligação fraca, mas pode ser coenzima de outra se fizer uma 
ligação forte. E o mesmo vai acontecer com os metais. 
Resumindo a tendência atual de definição: quando o grupo prostético faz ligação fraca com a apoenzima, 
fala-se um cofator. Quando o grupo prostético faz uma ligação forte com a apoenzima, fala-se que é uma coenzima. 
 
Se retirar este grupo prostético a enzima vai se tornar inativa. 
 
CLASSE DAS ENZIMAS 
 
1. Oxirredutases: todas as enzimas que fazem reações de oxirredução. Reação de oxidação: perde 
elétrons. Redução: ganha elétrons. Substratos A e B, a oxirredutase vai tirar o hidrogênio e o elétron e 
passa para o B. Se o A perdeu hidrogênio, logo, se oxidou. Se o B ganhou, logo, se reduziu. Sempre 
acontecem as duas reações. Se ninguém receber o H, ele vai se acumular no meio, aumentando sua 
concentração no meio, diminuindo o pH. 
 
2. Transferases: transfere grupamentos, por exemplo, um radical. A transferase pega, por exemplo, o 
grupamento amino de A e passa (transfere) para B. 
 
3. Hidrolases: reação de hidrólise, quebra pela adição de água. Ela faz com que na presença de água, o 
substrato seja quebrado formando os produtos. 
 
4. Liases: adição de grupos a ligações duplas ou formação de ligação duplas por remoção de grupos. Ela 
quebra essas ligações químicas e adiciona ligações duplas ou as remove. 
 
5. Isomerases: formam isômeros (tem a mesma forma molecular, porém a fórmula estrutural é diferente). 
Exemplo: glicose (a carbonila forma uma aldose) e frutose (a carbonila forma uma cetona). Existem 
isômeros de cadeia, de função, de posição, etc. Portanto, se o produto é umisômero do substrato, quem 
atua nele é uma isomerase. 
 
6. Ligases: liga grupamentos por reações de condensação acopladas por clivagem de ATP. (Gasta 
energia). O ATP pode ser quebrado de 2 maneiras diferentes, dependendo da posição do fosfato. Se 
retirar apenas 1 fosfato do ATP, vai ser gerado um ADP + Pi. Também, o ATP pode ser quebrado e 
retirando os 2 fosfatos produzindo AMP cíclico + PPi (pirofosfato inorgânico). Não importa se é retirado 1 
ou 2, se a molécula de ATP é clivada, significa que há gasto de energia. 
 
EXEMPLO: Exoquinase vai adicionar um fosfato que está acoplada a quebra de ATP: ligase 
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CINÉTICA ENZIMÁTICA 
 
Vai estudar todos os fatores que interferem numa reação enzimática como pH, temperatura, 
concentração de enzima e de substrato, ter ou não um grupo prostético ligado (dependendo da enzima). 
Se não tiver grupo prostético, velocidade é igual a zero. 
O tempo de reação: significa se a reação vai estar mais rápida ou mais lenta, se vai aumentar a 
velocidade ou não da reação. O tempo da reação vai ser uma consequência da variação dos outros fatores. 
Vamos estudar esses 4 fatores em especial: variação do pH, da temperatura, da concentração do 
substrato e da concentração da enzima na velocidade da reação e ver o que acontece com a enzima se 
aumentar o pH ou... 
 
No gráfico percebemos a interferência do pH e da temperatura na velocidade (interpretar o gráfico). 
No eixo x: pH, no eixo y: atividade da enzima (ou seja o quanto ela está pegando substrato e transformando 
em produto). 
 
(...) 
A amilase salivar e pancreática possuem pH diferentes, então, a amilase salivar tem um pH ótimo 
igual ao pH ótimo da amilase pancreática? Não, portanto as enzimas funcionam em pHs e temperaturas 
ótimas diferente, cada uma tem a sua. 
 
No ponto mais alto da curva (gráfico) temos o pH (ou temperatura) que vamos chamar de pH ótimo. A 
medida que vamos nos afastando desse pH, quer seja aumentando a concentração de ions H+, quer seja 
au... tornando o pH mais ácido, nós vamos nos distanciando do pH ótimo e vai chegar uma hora que essas 
enzimas não vão mais funcionar, normalmente elas param de funcionar porque muitas se desnaturam, ou 
seja, perdem sua estrutura tridimensional e, consequentemente, perdem sua função. Algumas enzimas 
quando colocadas num meio adequado, muitas se renaturam, se “re-enrolam” e assumem novamente sua 
estrutura tridimensional. 
 
Então, nós vamos nos distanciando do pH ótimo e vai chegar uma hora que essas enzimas vão 
diminuindo a atividade até chegar num ponto em que a enzima não vai mais funcionar. Portanto, o pH ótimo 
de uma enzima reflete variações do estado de ionização de resíduos de aminoácidos do sitio ativo: 
isso significa que de acordo com o pH da solução, alguns aminoácidos vão mudar seu grau de ionização. (de 
acrodo com o pH da solução, alguns aminoácidos vçao mudar seu grau de ionização. A carboxila pode 
perder hidrogênio e com isso ficar negativo; o grupamento amino que quando faz 3 ligações não tem carga, 
mas quando faz 4 fica com carga positiva). 
À medida que se muda o pH, vai mudando o grau de ionização da enzima e isso pode fazer com que 
ela adquira uma forma tridimensional que ela pare de funcionar. 
“A enzima está pelo menos parcialmente desnaturada em pHs afastados do pH ótimo.” Se há 
mudança na carga de algum aminoácido, consequentemente, muitas ligações vão ser desfeitas e perder a 
função. 
“Quando o substrato é uma molécula ionizável, o pH ótimo da enzima também reflete seu estado de 
ionização.” Cada enzima possui o pH ótimo. 
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Cada enzima possui uma temperatura ótima e a partir do momento que vamos nos distanciando 
desta temperatura ótima, a enzima vai perdendo sua atividade: como na febre, desnaturação térmica da 
enzima. 
E com a diminuição da temperatura ótima, vamos ter pouca energia para a reação acontecer. 
(hipotermia, não tem a energia necessária para que a reação aconteça). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Daniele