Enzimas

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Enzimas 
 En= Na, Zima= Levedura. 
 O químico alemão Eduard Buchner venceu o Prêmio 
Nobel de 1907 por seus trabalhos caracterizando o 
processo de fermentação alcoólica. Ele notou que havia 
algo na levedura que poderia promover a síntese de 
etanol a partir da glicose. 
 São proteínas altamente especializadas, com exceção 
das ribozimas que são RNAs ribossomais, com função 
de catálise. 
 A catálise consiste na diminuição da energia de atívação 
de determinadas reações, inclusive no organismo 
humano, o que acelera a velocidade da reação, mas 
não altera o equilíbrio químico reacional. 
 A ausência de enzimas aumenta a energia para 
iniciar uma reação, tornando-a mais lenta. 
 
Classificação 
 São classificadas de acordo com o tipo de função que 
exercem. 
 Oxirredutases: Participam de reações de oxirredução 
(transferência de elétrons). 
 Hidrolases: Utilizam água para quebrar estruturas. 
 Transferases: Catalisam a transferência de 
grupamentos, em reações de simples troca. 
 Liases (sintases): Quebram ligações do tipo carbono-
carbono para formar duplas. 
 Isomerases: Trocam grupamentos de lugar, gerando 
isômeros. 
 Ligases: Promove ligações entre compostos. 
Enzima e Substrato 
 Em geral, a ligação entre o substrato e a enzima se dá 
por interações não covalentes, em uma região da 
enzima denominada sítio ativo. 
 
 
 
 
 Os sítios são tridimensionais e específicos para cada 
substrato (determina a especificidade da enzima). 
 Modelo chave-fechadura: A enzima é complementar 
ao seu substrato. 
 
 Modelo ajuste induzido: A interação da proteína com o 
sítio ativo promove mudanças de conformação, as quais 
promovem a ligação do substrato. 
 A enzima muda sua conformação expondo alguns 
sítios com grupos funcionais específicos, os quais 
antes não estavam aparentes. 
 
 Estereoespecificidade: Caso o substrato possua 
estereoisômeros, apenas um específico para aquela 
enzima conseguirá se ligar ao sítio ativo. 
 Estereoisômeros são isômeros que têm a mesma 
conectividade, mas que diferem no arranjo de seus 
átomos no espaço. 
 Uma vez que os átomos 2 e 3 de um determinado 
substrato se ligam a uma enzima, apenas o átomo 1 
pode complementar essa ligação e não o átomo 4 
(apesar deste ser idêntico ao de número 1) 
 Na conversão do piruvato em lactato sempre será 
produzido apenas L-lactato e não D-lactato ou uma 
mistura racêmica (mistura com quantidades iguais de 
dois enantiomeros de uma molécula quiral, cuja a 
atividade ótica não desvia o plano de luz polarizada 
nem para a esquerda, nem para a direita) dos dois. 
 Com a mudança do substrato para produto, o sítio ativo 
da enzima perde a afinidade por ele, o que resulta na 
liberação do produto no meio. 
 A enzima fica livre para ser utilizada novamente. 
 
 
 
Bioquímica 
Júlia Morais de Moura – 143 (2019.2) 
27/08/2019 Prof. Pablo Trindade 
Júlia Morais
marca 2
Funcionamento Enzimático 
E + S  ES  EP  E + P 
 A catálise não afeta o equilíbrio da reação. Logo, o 
mesmo ponto de equilíbrio de uma reação é atingido 
com ou sem enzimas. 
 As enzimas quebram a barreira energética entre S e P 
mais rápido, diminuindo sua energia de ativação (G). 
 A energia necessária para a diminuição provém de 
interações fracas não covalentes entre substrato e 
enzima. 
 A necessidade de múltiplas interações fracas explica 
por que as enzimas (algumas coenzimas) são tão 
grandes. 
 
 Perfil energético: 
1. Atração entre enzima e substrato. 
2. Complexo ES torna-se energeticamente mais 
favorável. 
3. Começa a reação e o ES atinge o estado de 
transição. Nesse estado, o substrato está ligado 
próximo aos átomos com os quais reagirá. 
 Se a ligação de ES fosse perfeita, ele estaria 
energeticamente baixo, o que dificultaria a atingir 
o estado de transição, desacelerando a reação. 
4. A medida que as ligações são rompidas e novas são 
formadas, o substrato se transforme em produto. 
5. O produto é liberado da enzimas, a qual pode se 
ligar a um novo substrato. 
 O estado de transição é o momento em que a 
probabilidade de formar o produto ou substrato de novo 
é igual. 
 Os intermediários da reação (ES e EP) são espécies 
químicas transitórias formadas e consumidas. 
 Quando uma reação tem várias etapas, a velocidade 
final é determinada pela etapa (ou etapas) com maior 
energia de ativação, essa é denonimada etapa limitante 
de velocidade. 
 A diferença entre a energia dos reagentes e a dos 
produtos é expressa como variação da energia livre 
padrão Go. 
 Quando o G é positivo temos uma reação 
desfavorável, pois precisa de energia e é não 
espontânea. Já, quando o G é negativos temos uma 
reação favorável, a qual não precisa de energia para 
ocorrer, sendo ela espontânea. 
 Quando a reação não é termodinamicamente 
favorável, ela normalmente se associa com uma que 
seja. 
 Cofator: Pequenas moléculas que precisam estar 
presentes para que a enzima exiba sua atividade 
catalítica plena. Permitem mudanças conformais nas 
estruturas da enzima. 
 Íons inorgânicos como Fe2+, Mg2+,Mn2+ ou Zn2+. 
 Apoenzima (parte proteica) + Cofator = Holoenzima 
(enzima cataliticamente ativa) 
 Coenzima: Molécula orgânica ou matalorgânica, 
como as vitaminas. As enzimas que utilizam o 
mesmo tipo de coenzima geralmente tem atividade 
catalítica parecida. 
Cinética Enzimática 
E + S  ES  EP  E + P 
 Em baixa concentração de S, a maior parte da enzima 
está na forma não combinada E. Assim, a velocidade é 
proporcional à concentração de S, pois o esquilíbrio 
desloca na direção da formação de mais ES à medida 
que a concentração de S aumenta. 
 Cinética de primeira ordem. 
 A concentração de E é sempre constante. 
 A Vmáx ocorre quando quase toda enzima estiver na 
forma de ES e a concentração de E for desprezível. 
Nessas condições, a enzima está “saturada” com o 
substrato, e então, um incremento de S não produz 
efeito na velocidade. 
 Cinética de ordem zero. 
 A Vmáx relaciona-se com o número de renovação 
enzimática, que é o número de moles de substrato 
que reagem para formar o produto, por mol de 
enzima, por mol de tempo. 
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 A Vmáx é estima pelo gráfico duplo recíproco de 
Lineweaver-Burk. 
 
 Constante de Michaelis (Km): É a concentração de 
substrato necessária para que a reação alcance a 
metade da sua velocidade máxima. 
 Está relacionado a afinidade da enzima pelo 
substrato. 
 Km= afinidade 
 Km= afinidade 
 Glicocinase e Hexocinase: Apesar de catalisarem a 
mesma reação de fosforilação da glicose para glicose-6-
fosfato, elas apresentam perfis cinéticos(Vmáx e Km) 
distintos. Ambas são expressas diferencialmente entre 
órgãos e tecidos. 
Fatores 
 Fatores que a enzima depende para funcionar: 
 Concentração de substrato. 
 Presença e concentração do cofator. 
 Poder catalítico da enzima. 
 Afinidade da enzima pelo substrato (Km). 
 Capacidade de casa unidade enzimática em 
transformar o substrato ligado ao complexo ES em 
produto. 
 Fatores que afetam a atividade enzimática: 
 Temperatura: Quanto maior a temperatura, maior a 
agitação das moléculas e, consequentemente, maior 
a velocidade. No entanto, após atingir a temperatura 
considerada ótima (cerca de 37º), os valores 
extremamente altos de temperatura afetam a 
estrutura tridimensional das proteínas causando sua 
desnaturação (perda da atividade biológica). 
 pH: Existe um pH ótimo no qual a distribuição de 
cargas elétricas da molécula da enzima é idealpara 
a catálise. 
 
Aplicabilidades 
 Enzimas como marcadores de doenças (LDH): Todas 
as células do organismo apresentam LDH (essencial 
para conversão de piruvato em lactato). 
 Altas taxas de LDH no sangue indica dano tecidual. 
A análise de alterações de isoformas específicas de 
LDH facilitam o diagnóstico de diversas doenças 
tecido-específicas. 
 Isoenzimas são múltiplas formas de uma enzima que 
catalisa determinada reação com parâmetros 
cinéticos diferentes. 
 Isoformas de LDH: 
M3H (LDH-4) – Rins Placenta e Pâncreas. 
M2H2 (LDH-3) – Pulmões. 
MH3 (LDH-2) – Músculo cardíaco e leucócitos. 
M4 (LDH-5) – Músculo esquelético e Fígado. 
H4 (LDH-1) – Músculo cardíaco e hemácias. 
 Quimiotripsina: Possui um gráfico hiperbólico quando 
nos referimos ao perfil de sua atividade enzimática 
(velocidade). 
 Cataliza a hidrólise de ligações peptídicas, com certa 
especificidade para resíduos que contém anéis 
aromáticos nas cadeias laterais. 
 Cliva ligações peptídicas em resíduos de leucina, 
histidina e glutamina. 
 Por catalizar a hidroles é capaz de acelerar a quebra 
de ésteres em álcool e água. 
 Aspartato Transcarbamoilase (ATCase): Possui um 
gráfico sigmoidal, apresentando um ponto de inflexão, 
quando nos referimos ao perfil de sua atividade 
enzimática (velocidade). 
 Participa de uma via que produz trifosfato de citidina 
(CTP) e trifosfato de uridina, que são importantes na 
biossíntes do RNA e DNA. 
 Enzima alostérica: Regulada moduladores que se 
ligam em um região que não seja seu sítio-ativo, 
causando uma mudança conformacional que pode 
acelerar ou desacelerar a reação. Por isso tem um 
ponto de inflexão em seu gráfico. 
 
 
 
 
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Inibidores Enzimáticos
 Interferem com a catálise, diminuindo ou interrompendo 
as reações enzimáticas. 
 Reversível: Liga-se a enzima e são liberados em 
seguida deixando-a em sua condição original.
 Competitiva: Inibidor apresenta uma conformação 
semelhante à do substrato e compete com ele pelo 
sítio ativo da enzima. Se aumentarmos a 
concentração de substrato a probabilidade de uma 
molécula de inibidor se ligar a enzima diminui, 
fazendo com que a reação chegue a sua V
da reação aumenta (menor afinidade da E pelo S, 
pois a E tem maior afinidade pelo i) 
permanece a mesma. Logo, a inclinação do gráfico 
de Lineweaver-Burk muda, mas a interseção em y 
não. Um exemplo é a vastatina, um fármaco que 
atua como competidor no controle do colesterol.
 
 Não-Competitiva: Inibidor se liga a um sítio na 
enzima diferentes do sítio ativo. Portanto, nã
compete com o substrato. No entanto, mesmo que o 
substrato possa se ligar ao sítio enzimático, não 
haverá reação, pois o inibidor o modifica. Além disso, 
o substrato fica preso a em cima, sendo assim 
“sequestrado”, causando diminuição da V
por outro lado, continua o mesmo. Um exemplo é a 
acetozalamida, um fármaco diurético que atua 
inibindo a anidrase carbônica nos néfrons. A 
inclinação do gráfico e a intersecção em y mudam.
 
Inibidores Enzimáticos 
Interferem com a catálise, diminuindo ou interrompendo 
e são liberados em 
a em sua condição original. 
Inibidor apresenta uma conformação 
semelhante à do substrato e compete com ele pelo 
sítio ativo da enzima. Se aumentarmos a 
probabilidade de uma 
molécula de inibidor se ligar a enzima diminui, 
fazendo com que a reação chegue a sua Vmáx. O Km 
(menor afinidade da E pelo S, 
pois a E tem maior afinidade pelo i) e a Vmax 
Logo, a inclinação do gráfico 
Burk muda, mas a interseção em y 
não. Um exemplo é a vastatina, um fármaco que 
atua como competidor no controle do colesterol. 
 
Inibidor se liga a um sítio na 
. Portanto, não 
compete com o substrato. No entanto, mesmo que o 
substrato possa se ligar ao sítio enzimático, não 
haverá reação, pois o inibidor o modifica. Além disso, 
o substrato fica preso a em cima, sendo assim 
“sequestrado”, causando diminuição da Vmáx, o Km 
Um exemplo é a 
acetozalamida, um fármaco diurético que atua 
inibindo a anidrase carbônica nos néfrons. A 
inclinação do gráfico e a intersecção em y mudam. 
 
 
 Incompetitivo: O inibidor se liga
complexo enzima-substrato, num lugar diferente do 
sítio ativo. Diminui a V
gráfico continua a mesma. 
 Irreversível: Reagem com a enzima produzindo 
mudando um grupo funcional ou ligando
covalentemente. 
 Aspirina (Ácido Acetil Salicí
um resíduo de serina da COX
da COX-2, a aspirina inibe a produção de 
prostaglandinas (mediadores inflamatórios) mas 
permite a produção de mediadores lipídicos 
protetores. 
 Dissulfiram: Inibe a aldeído desidrogenase 
causando o acúmulo de acetaldeído. Esse acúmulo 
gera sintomas como cefaléia, taquicardia, tontura e 
náuseas, os quais caracterizam o estado de ressaca
Por isso, ele é usado para tratar o alcoolismo.
 
 
 
O inibidor se liga apenas ao 
substrato, num lugar diferente do 
sítio ativo. Diminui a Vmáx e o Km. A inclinação do 
gráfico continua a mesma. 
 
 
Reagem com a enzima produzindo 
mudando um grupo funcional ou ligando-se 
Aspirina (Ácido Acetil Salicílico): Aspirina acetila 
um resíduo de serina da COX-1 e a inativa. No caso 
2, a aspirina inibe a produção de 
prostaglandinas (mediadores inflamatórios) mas 
permite a produção de mediadores lipídicos 
Inibe a aldeído desidrogenase 
causando o acúmulo de acetaldeído. Esse acúmulo 
gera sintomas como cefaléia, taquicardia, tontura e 
náuseas, os quais caracterizam o estado de ressaca. 
Por isso, ele é usado para tratar o alcoolismo. 
 
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Modelos Comportamentais de
Enzimas Alostéricas 
 Um proteína dimérica pode existir em equilíbrio nos dois 
estados conformacionais. A maioria delas 
estado T. 
 Quando o substrato se liga o equilíbrio é deslocado para 
o lado esquerdo, tendo assim uma enzima ati
 Modelo Sequencial de Ligação Cooperativa
Substrato a uma Enzima Alostérica: O substrato age 
como um ativador alostérico, pois quando se liga a um 
sítio ativo, a atividades do outro sítios aumenta. Um 
exemplo é a hemoglobina. 
 Modelo Sequencial de Ligação Cooperativa do 
Inibidor a uma Subunidade: O inibidor quando se liga 
uma subunidade induz a mudança das outras, 
diminuindo a afinidade da enzima pelo substrato.
Ação dos Moduladores
 Alostéricos 
 Podem ser tanto um inibidor quanto um ativador.
 Retroinibição ou Feedback Negativo: 
ou da sequência de reações inibe a enzima
está presente no meio em grande quantidade
Comportamentais de 
Um proteína dimérica pode existir em equilíbrio nos dois 
delas está no 
Quando o substrato se liga o equilíbrio é deslocado para 
o lado esquerdo, tendo assim uma enzima ativa. 
 
Modelo Sequencial de Ligação Cooperativa do 
O substrato age 
como um ativador alostérico, pois quando se liga a um 
sítio ativo, a atividades do outro sítios aumenta. Um 
 
Modelo Sequencial de Ligação Cooperativa do 
O inibidor quando se liga 
uma subunidade induz a mudança das outras, 
diminuindo a afinidade da enzima pelo substrato. 
 
Moduladores 
quanto um ativador. 
Feedback Negativo: O produto final 
inibe a enzima, quando ele 
está presente no meio em grande quantidade. 
 Um exemplo de feedback positivo é o processo 
inflamatório. 
 ATCase: Enzima que catalisa a reação entre o 
carbamoil fosfato e o aspartato
de reações que possui como seu produto final a citidina 
trifosfato (CTP), um nucleosídeo necessário para 
produção de RNA e DNA
 É uma enzima alostérica
aspecto sigmoide e com o aumento do produto final(CTP) de uma sequência de reações
inibida. 
 O ATP é seu ativador e o CTP é seu inibidor.
 Interações Alostéricas Homotrópicas: 
diversas moléculas idênticas são ligadas a uma 
proteína. É o caso do aspartato na ATCase.
 Interações Alostéricas Heterotrópicas: 
diversas moléculas diferentes são ligadas a uma 
proteína. É o caso da inibição pelo CTP e a ativação 
pelo ATP na ATCase. 
Fosforilação 
 Adição de um grupo fosfato a uma proteína ou outra 
molécula, realizada por uma enzima chamada de cinase 
ou quinase. É um dos principais mecanismos de 
regulação da atividade de proteínas.
 Pode ativar ou desativar a ação de uma enzima.
 As ATPases, são enzimas as quais catalisam a 
decomposição do trifosfato de adenosina em adenosina 
difosfato e um íon de fosfato livre
importantes para o processo de fosforilação fornecendo 
o fosfato necessário. 
 Bomba de Sódio e Potássio:
fornece energia para o transporte de 2 K
célula e 3 Na+ para fora da célula.
 Glicogênio Fosforilase: 
enzima fosforilase cinase, pois quando está 
desfosforilada fica menos ativa e quando está 
fosforilada está mais ativa e passa a clivar glicogênio de 
forma mais eficaz. 
 Importante também nas sinapses nervosas.
Um exemplo de feedback positivo é o processo 
Enzima que catalisa a reação entre o 
carbamoil fosfato e o aspartato, a primeira de uma série 
de reações que possui como seu produto final a citidina 
, um nucleosídeo necessário para 
produção de RNA e DNA. 
É uma enzima alostérica, pois seu gráfico tem o 
aspecto sigmoide e com o aumento do produto final 
(CTP) de uma sequência de reações tem sua ação 
O ATP é seu ativador e o CTP é seu inibidor. 
 
Interações Alostéricas Homotrópicas: Quando 
diversas moléculas idênticas são ligadas a uma 
proteína. É o caso do aspartato na ATCase. 
Interações Alostéricas Heterotrópicas: Quando 
diversas moléculas diferentes são ligadas a uma 
proteína. É o caso da inibição pelo CTP e a ativação 
Adição de um grupo fosfato a uma proteína ou outra 
molécula, realizada por uma enzima chamada de cinase 
ou quinase. É um dos principais mecanismos de 
regulação da atividade de proteínas. 
Pode ativar ou desativar a ação de uma enzima. 
são enzimas as quais catalisam a 
decomposição do trifosfato de adenosina em adenosina 
difosfato e um íon de fosfato livre, também são 
importantes para o processo de fosforilação fornecendo 
Bomba de Sódio e Potássio: A fosforilação da bomba 
fornece energia para o transporte de 2 K+ para dentro da 
para fora da célula. 
Glicogênio Fosforilase: É regulada pela ação da 
enzima fosforilase cinase, pois quando está 
desfosforilada fica menos ativa e quando está 
fosforilada está mais ativa e passa a clivar glicogênio de 
Importante também nas sinapses nervosas. 
Júlia Morais
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Zimogênios 
 Precursores inativos de uma enzima. 
 Quimiotripsina: É formada no pâncres, mas causaria 
dano se estivesse ativa. Assim, ela é ativada apenas no 
intestino delgado, onde participa da digestão de 
nutrientes. Sua forma final é a α-quimiotripsina, a qual é 
resultado da auto-clivagem de dois de seus fragmentos. 
Proteases 
 Enzimas que quebram ligações peptídicas entre os 
aminoácidos das proteínas. Processo chamado de 
clivagem proteolítica. 
 Serinoproteases (resíduo serina): Quimiotripsina, 
elastase e tripsina. Todas possuem estruturas 
semelhantes. 
 Protease Aspártica (resíduo aspartato): HIV-1 
protease. 
 Cisteínoprotease (resíduo cisteína): Papaína, seu 
resíduo está envolvido no reconhecimento das 
ligações peptídicas que a protease hidrolisa. 
Derivada do mamão, ela é usada na indústria 
alimentícia, como curativo e em culturas de células. 
Enzimas Racemases 
 Catalizam a inversão estequiométrica de moléculas 
biológicas. 
 O pirrol-2-carboxilato é um inibidor dessa enzima por ter 
estrutura química parecida com a da prolina. 
Aplicabilidade 
 Aspirina x Ibuprofeno: Eles competem entre si, pois a 
aspirina é um inibidor irreversível que bloqueia o acesso 
ao sítio catalítico da COX-1, enquanto que o ibuprofeno 
é um inibidor reversível competitivo. 
 Além disso, o uso prévio de ibuprofeno não permite 
que a aspirina tenha acesso ao sítio catalítico da 
enzima. 
 
 
 
Júlia Morais
marca 2