Aula 6 Enzimas

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ENZIMAS
DEFINIÇÃO
• Proteínas que aceleram a velocidade das reações químicas em sistemas 
biológicos
• Catalisadores biológicos – catalisam reações bioquímicas nas células dos 
organismos vivos
• Não são consumidas ou alteradas durante a catálise
DEFINIÇÃO
• São altamente específicas em relação aos seus substratos
• Não alteram o equilíbrios das reações
• Tem sua atividade regulada geneticamente ou por condições metabólicas 
(condições de temperatura e pH)
DEFINIÇÃO
• A maioria das enzimas são proteínas, não todas
• Pequeno grupo de moléculas de RNA com propriedades catalíticas, 
chamadas de RIBOZIMAS
RNA catalisando reações 
de conversão de 
aminoácidos
FUNÇÃO
• Viabilizar a atividade das células
• Quebra moléculas ou junta-as para formar novos compostos
• Moléculas dos nutrientes e conservam suas energias
• Poder catalítico
• Atuam de forma organizada
• As doenças ocorrem quando elas não funcionam bem
ENZIMAS
• Sua atividade catalítica depende da integridade das suas conformações 
nativas
• Se uma enzima for desnaturada ou dissociada nas suas subunidades, 
geralmente a atividade catalítica é perdida
• Portanto as estruturas proteicas são essenciais para a atividade catalítica
• Estrutura secundária
• Estrutura terciária  proteínas globulares
ENZIMAS
• Proteínas simples - enzimas constituídas 
apenas por cadeias polipeptídicas
• Exemplo: tripsina, pepsina
• A maioria das enzimas necessitam de 
cofatores e coenzimas para 
exercerem atividade catalítica
• Cofator: íons orgânicos
• Coenzima: moléculas orgânicas 
complexas
• Se liga muito firmemente a um grupo 
prostético
ENZIMAS
• Proteínas conjugadas - enzimas constituídas por:
Uma parte proteica (uma ou mais cadeias polipeptídicas) – APOENZIMA
Uma parte não-proteica (íons de Cobre, Zinco...) – COFATOR 
Proteína 
Inativa
APOENZIMA
HOLOENZIM
A
Proteína 
Ativa
Cofatores de 
certas enzimas: 
substâncias 
orgânicas 
(Coenzimas)
Ex: Vitaminas
COFATORES METÁLICOS
Metais de transição Metais alcalino e alcalino terrosos
Fe2+ Na+
Zn2+ K+
Cu2+
Mg2+
Ca2+
COENZIMA
Coenzima Fonte vitamínica
Coenzima A Ácido Pantotênico
Flavina Riboflavina (B2)
Nicotinamida Nicotinamida (Niacina)
Perofosfato de tiamina Tiamina (B1)
Retinol Vitamina A
ESTRUTURA ENZIMÁTICA
Ribozimas
RNA
Estrutura 
enzimática 
Holoenzima
PROTEÍNA COFATOR
Apoenzima ou 
Apoproteína
Se 
covalente
Grupo 
prostético
Pode ser:
• Íon inorgânico
• Molécula 
orgânica
Coenzima 
CARACTERÍSTICAS GERAIS
• Apresentam alto grau de especificidade – substrato
• São produtos naturais biológicos
• Reações seguras
• São altamente eficientes, acelerando a velocidade das reações
• São econômicas, reduzindo a energia de ativação
• Não são tóxicas
• Condições favoráveis de pH, temperatura, polaridade do solvente e força 
iônica 
NOMENCLATURA ENZIMÁTICA
• Normalmente ser adiciona o sufixo ase ao nome do substrato ou a 
atividade enzimática
• Exemplos:
• Urease – hidrolisa a ureia
• DNA Polimerase – polimeriza DNA
• Lipase – hidrolisa gordura
• Amilase – hidrolisa amido (carboidrato)
Nomes arbitrários:
• Tripsina e pepsina –
proteases
CLASSIFICAÇÃO ENZIMÁTICA
CATALISADORES
• Aceleram as reações químicas
• Ex.: decomposição da água 
H2O2 H2O O2
NÃO SÃO 
CONSUMIDOS NA 
REAÇÃO
CATALISADORES
• Não alteram o estado de equilíbrio
• Abaixam a energia de ativação
• Keq (constante de equilíbrio) não é afetada pela enzima
• Não apresenta efeito termodinâmico global
• ∆G (força G – unidade de aceleração) não é afetada pela enzima
Diferença entre
a energia livre 
de S e P
Caminho da Reação
Energia de ativação com enzima
Energia de ativação sem enzima
S
P
COMPONENTES DA REAÇÃO 
E + S E S P + E
Substrato se liga ao 
SÍTIO ATIVO
da enzima
SÍTIO ATIVO
• Região da molécula enzimática que participa da reação com o 
substrato
• Pode possuir componentes não proteicos: cofatores
• Possui aminoácidos auxiliares e de contato
Coenzima: Molécula orgânica 
complexa NAD+
HOLOENZIMA
Porção proteica
APOENZIMA
Grupamento 
prostético
Ativador: Íons inorgânicos que 
condicionam a ação catalítica 
das enzimas. Fe²+
Cofator
COFATOR
• Algumas enzimas que contêm ou necessitam de elementos inorgânicos 
como cofatores
ENZIMA COFATOR
PEROXIDASE Fe+2 ou Fe+3
CATALASE
CITOCROMO OXIDASE Cu+2
ÁLCOOL DESIDROGENASE Zn+2
HEXOQUINASE Mg+2
UREASE Ni+2
COENZIMA
• Maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis
• Classificam-se em:
• Transportadoras de hidrogênio
• Transportadoras de grupos químicos
TRANSPORTADORAS DE 
HIDROGÊNIO
Coenzima Abreviatura Reação
catalisada
Origem
Nicotinamida adenina
dinucleotídio
NAD+ Oxi-redução Niacina ou
Vitamina B3
Nicotinamida adenina
dinucleotídio fosfato
NADP+ Oxi-redução Niacina ou
Vitamina B3
Flavina adenina
dinucleotídio
FAD Oxi-redução Riboflavina ou
Vitamina B2
TRANSPORTADORAS DE GRUPOS 
QUÍMICOS
Coenzima Abrev. Reação catalisada Origem 
Coenzima A CoA-SH Transferência de 
grupo acil 
Pantotenato ou 
Vitamina B5 
Biotina Transferência de 
CO2 
Biotina ou 
Vitamina H 
Piridoxal fosfato PyF Transferência de 
grupo amino 
Piridoxina ou 
Vitamina B6 
Metilcobalamina Transferência de 
unidades de carbono 
Cobalamina ou 
Vitamina B12 
Tetrahidrofolato THF Transferência de 
unidades de carbono 
Ácido fólico 
Tiamina 
pirofosfato 
TPP Transferência de 
grupo aldeído 
Tiamina ou 
Vitamina B1 
 
LIGAÇÃO ENZIMA-SUBSTRATO
• Emil Fischer (1894): alto grau de especificidade das enzimas originou 
Chave-Fechadura  que considera que a enzima possui sitio ativo 
complementar ao substrato 
LIGAÇÃO ENZIMA-SUBSTRATO
• Koshland (1958): Encaixe Induzido - enzima e o substrato sofrem 
conformação para o encaixe
• O substrato é distorcido para conformação exata do estado de transição
ATIVIDADE ENZIMÁTICA
• Fatores que alteram a velocidade das reações enzimáticas:
• pH
• Temperatura
• Concentração das enzimas
• Concentração dos substratos
• Presença de inibidores
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
• Inibidores: qualquer substância que reduz a velocidade de 
uma reação enzimática
Inibidores
Competitiv
os
Não-
competitivo
s
Incompetitivos
Reversívei
s
Irreversíve
is 
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA
Na inibição enzimática, a substância 
inibidora forma ligações químicas 
com as enzimas, de modo a interferir 
na sua atividade catalítica 
De acordo coma estabilidade da 
ligação entre o inibidor e a enzima, a 
inibição enzimática pode ser de dois 
tipos: reversível e irreversível
Na inibição reversível, as moléculas 
do inibidor e as moléculas da enzima 
se unem por ligações não 
covalentes, que, por serem mais 
instáveis, podem ser rompidas, 
fazendo com que a enzima retome a 
sua atividade posteriormente 
INIBIÇÃO COMPETITIVA
• Os inibidores competitivos são substâncias que concorrem diretamente com 
o substrato específico da enzima
• As moléculas desses inibidores têm uma estrutura muito parecida com a do 
substrato da enzima
• Se unem reversivelmente às enzimas, formando um complexo enzima-inibidor 
muito semelhante ao complexo enzima-substrato
• Inativa a catálise da enzima
• Não há formação do complexo-substrato
• A atividade catalítica da enzima é inibida enquanto existir o complexo enzima-
inibidor
INIBIÇÃO NÃO-COMPETITIVA
• A substância inibidora pode ligar-se tanto à enzima quanto ao complexo 
enzima-substrato, mas num sítio de ligação diferente
• Nesse caso, a ligação do inibidor com a enzima não atrapalha a ligação 
do substrato
• Mas gera uma alteração que impede a formação do produto da reação
INIBIÇÃO INCOMPETITIVA
• Caracteriza-se pelo fato de o inibidor não se combinar com a enzima livre, 
nem afetar sua reação com o substrato normal
• Se combina com o complexo ES para originar um complexo ternário inativo 
ESI, incapaz de sofrer a etapa subsequente da reação para produzir o 
produto
• Essas interrelações indicam que o grau de inibição pode aumentar à 
medida que se aumentaa concentração do substrato
• Podem ser observada em reações catalisadas por enzimas que possuem 
mais de um substrato
• Reduz igualmente a Vmax e Km 
INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
• 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
• Vmax  parte da E é completamente removida do sistema e Km 
permanece a mesma