Aula 2 - Enzimas

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Enzimas 
Profa. Dra. Maria Noêmia Martins de Lima 
Sugestão de leitura complementar: 
 
Enzimas (Capítulos 6 e 7) 
 
In: CAMPBELL, M.K; FARELL, S.O. 5 ed. Bioquímica. São Paulo: Thompson, 2007. 
 
1. O que são enzimas? 
 
2. Como elas funcionam? 
 
3. Quais fatores interferem na velocidade das 
reações promovidas por elas? 
 
4. Como a velocidade das reações enzimáticas 
é regulada em resposta às alterações 
metabólicas? 
 
5. Exemplo de Aplicação Clínica 
 
1. O que são enzimas? 
 As enzimas são proteínas que 
agem como catalisadores, ou 
seja, aceleram a velocidade 
das reações químicas no nosso 
organismo. 
 Veja no exemplo ao lado o que 
ocorreria em relação à 
velocidade da reação química 
na ausência (A) e na presença 
(B) de uma enzima (a reação 
química está representada 
pela troca da cor cinza por 
azul). 
 
Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma 
abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 
A 
B 
2. Como elas funcionam? 
A energia de ativação representa uma 
“barreira” para que as reações químicas 
ocorram. As enzimas diminuem essa barreira. 
Fonte: POWERS, S.K.; HOWLEY, E.T. Fisiologia do Exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e 
ao desempenho. 6 ed. Barueri: Manole, 2000. 
 
sem enzima 
 
com enzima 
barreira 
maior 
barreira 
menor   
As enzimas convertem 
um substrato em um produto! 
substrato 
 
produto 
 
Observe a forma do substrato e do produto. Elas são diferentes! 
AB A + B 
substrato 
enzima 
produtos 
Somente ida = Reação Irreversível 
AB A + B 
substrato 
enzima 
produtos 
Ida e volta = Reação Reversível 
ou 
produto 
ou 
substratos 
As reações promovidas pelas enzimas podem 
ocorrer em um único sentido (somente ida), 
ou nos dois sentidos (ida e volta)! 
Observe os círculos vermelhos: as setas indicam o sentido das reações enzimáticas! 
O substrato precisa se ligar 
ao sítio-ativo da enzima para ser 
convertido em um produto. 
sítio ativo 
As enzimas são específicas 
para os seus substratos! 
A enzima abaixo chama-se glicoquinase. 
Ela converte a glicose (substrato) em glicose-6-fosfato (produto). 
Embora a galactose tenha uma estrutura química muito semelhante a da 
glicose, ela não consegue se ligar ao sítio ativo da glicoquinase. 
Ou seja, a glicoquinase é específica para a glicose (seu substrato). 
Estrutura química 
da glicose 
(ligada ao sítio ativo 
da glicoquinase). 
 
Estrutura química 
da galactose.  
Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma 
abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 
Algumas enzimas precisam da ajuda dos 
cofatores para funcionar! 
 
Nós obtemos os cofatores a partir dos micronutrientes 
que ingerimos. Eles podem ser: 
 
Orgânicos (derivados de vitaminas) ou 
 
Inorgânicos (derivados de sais minerais) 
Exemplo de Reação que Requer um Cofator Orgânico: 
Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma 
abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 
O NAD (cofator) recebe/doa H+ 
nas reações de oxirredução. Ele é um 
derivado da niacina (vitamina B3) 
A conversão de isocitrato em -cetoglutarato é a 3 
reação do Ciclo de Krebs. 
A álcool-desidrogenase 
hepática catalisa a oxidação 
de etanol a acetaldeído. O 
Zn+2 ajuda a estabilizar o 
acoplamento do substrato da 
enzima (etanol) ao seu 
centro ativo. 
Exemplo de Reação que Requer um Cofator Inorgânico: 
Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma 
abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 
etanol acetaldeído 
E como as enzimas são batizadas? 
Existem várias maneiras! 
Uma delas é adicionar o sufixo “ase” ao nome do substrato. 
Exemplo: lactase (enzima que age sobre o substrato lactose). 
 
Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma 
abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 
A lactase “quebra” a lactose em galactose e glicose no nosso intestino. 
3. Fatores que interferem na 
velocidade das 
reações enzimáticas. 
1.Concentração do Substrato 
 A velocidade de uma 
reação catalisada por uma 
enzima aumenta conforme 
a concentração do 
substrato, até uma 
velocidade máxima (Vmax) 
ser atingida. 
 A obtenção de um platô 
reflete a saturação pelo 
substrato de todos os sítios 
de ligação disponíveis nas 
moléculas enzimáticas 
presentes. 
Fonte: HOUSTON, M.E. Princípios de bioquímica para a ciência do exercício. 3 ed. São Paulo: Roca, 2008. 
2.Concentração da Enzima 
 Se uma enzima está 
saturada pelo substrato e, 
portanto, trabalhando tão 
rápido quanto possível, a 
adição de mais enzimas 
aumenta a velocidade da 
reação. 
 Logo, a Vmax é proporcional 
à concentração da enzima. 
 O treinamento pode 
aumentar a síntese de 
determinadas enzimas no 
músculo. 
Fonte: HOUSTON, M.E. Princípios de bioquímica para a ciência do exercício. 3 ed. São Paulo: Roca, 2008. 
3.Temperatura 
 O aumento da temperatura 
aumenta o número de moléculas 
com energia suficiente para 
atravessar a barreira de energia 
e formar os produtos da reação, 
aumentando, portanto a 
velocidade da reação. 
 O aquecimento dos músculos 
antes de uma competição pode 
aumentar a velocidade com a 
qual as reações produzem 
energia devido ao aumento na 
atividade das enzimas. 
 Entretanto, se a temperatura 
aumentar demais, a enzima 
desnatura e a velocidade da 
reação diminui. 
desnaturação da 
proteína 
4.pH 
 O pH inadequado também 
pode desnaturar a enzima. 
 O efeito varia de acordo 
com a enzima: por 
exemplo, a pepsina atinge 
atividade máxima em pH 
ácido. 
 A fadiga muscular intensa 
é, em parte, devido à 
acidificação do músculo. 
Isso pode diminuir a 
atividade de certas 
enzimas e, 
consequentemente, a 
função muscular. 
 Eles podem ser classificados em: 
 Reversíveis (a enzima volta a funcionar depois que 
eles se dissociam dela) 
 Competitivos (ligam-se ao sítio ativo da enzima) 
 Não-competitivos (ligam-se em outro local da enzima) 
 Irreversíveis (a enzima não volta a funcionar depois 
que eles se dissociam dela). 
Existem, ainda, compostos capazes de 
diminuir a velocidade das reações 
enzimáticas: são os inibidores enzimáticos! 
Muitos fármacos são 
inibidores enzimáticos! 
O inibidor apresenta 
uma estrutura química 
semelhante a do 
substrato e, por isso, 
consegue se ligar ao 
sítio ativo da enzima. 
Fonte: NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5 ed. Porto Alegre: Artmed, 2011. 
Inibição Reversível 
 
competitiva 
Exemplo: Rosuvastatina 
(inibidor da enzima HMG-CoA redutase) 
utilizada para o tratamento da aterosclerose. 
 
Este é o substrato natural da enzima 
HMG-CoA redutase! 
 
Este é o fármaco que se liga ao sítio ativo da 
enzima HMG-CoA redutase como se fosse o 
seu substrato natural impedindo que ocorra 
a síntese de colesterol no nosso organismo. 
Fonte: Istvan ES, Deisenhofer J. Structural Mechanism for Statin Inhibition of HMG-CoA 
Reductase. Science 2001;292(5519):1160-4. 
A parte em vermelho das figuras mostra a região das moléculas que se liga ao 
sítio ativo da enzima HMG-CoA redutase. 
Inibição Reversível 
 
não-competitiva 
O inibidor liga-se ao complexo enzima-substrato (ES) ou à 
enzima (E) em um local específico (que não é o centro ativo). 
Fonte: NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5 ed. Porto Alegre: Artmed, 2011. 
 
Exemplo: Efavirenz 
(inibidor de transcriptase reversa do tipo não-nucleosídeo) 
utilizado para o tratamento da AIDS 
ácido linoleico 
ácido araquidônico 
(-6) Inibição 
Irreversível 
 
Exemplo: o ácido 
acetilsalicílico 
(Aspirina®) é um 
inibidor irreversível 
das ciclo-oxigenases. 
Ele inibe a síntese de 
prostaglandinas e 
tromboxanos 
(mediadores da 
resposta inflamatória 
no nosso 
organismo).Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma 
abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 
4. Regulação da 
Atividade Enzimática 
 A regulação das vias metabólicas 
ocorre por meio da modulação da 
atividade de uma ou mais 
enzimas-chave do processo  são 
as enzimas regulatórias. 
 Nesses sistemas enzimáticos, o 
produto de uma reação 
enzimática é o substrato da 
enzima seguinte. 
 Enzimas regulatórias apresentam 
respostas aumentadas ou 
diminuídas em resposta a certos 
sinais que indicam s situação 
metabólica na qual nos 
encontramos. 
Exemplo: a glicólise é uma via metabólica na qual estão envolvidas 10 
enzimas. Somente 3 delas são enzimas regulatórias 
(indicadas através dos retângulos em azul no esquema abaixo). 
Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma 
abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 
Exemplos de Mecanismos que 
Regulam a Atividade das Enzimas 
1. Inibição da atividade pelo acúmulo do produto 
2. Retroalimentação (feedback) 
3. Modificação covalente 
4. Quebra proteolítica 
 
 
Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma 
abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 
1. Inibição pelo acúmulo do produto e 
2. feedback 
O produto final 
bloqueia uma 
reação inicial e 
impede que 
toda a série de 
reações 
aconteça. 
3. Modificação Covalente 
proteína-fosfatase 
 
proteína-quinase 
 
enzima-alvo 
 
Fonte: NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5 ed. Porto Alegre: Artmed, 2011. 
 Proteína-quinase: 
transfere o grupo 
fosfato do ATP para a 
enzima-alvo  
fosforila a enzima 
 Proteína-fosfatase: 
remove o grupo fosfato 
da enzima-alvo  
desfosforila a enzima 
 Fosforilar ou 
desfosforilar a enzima 
pode ativá-la ou inibi-la. 
 Muitas enzimas são sintetizadas como precursores 
inativos e, subsequentemente, ativadas 
(irreversivelmente) pela clivagem de uma ou mais 
ligações peptídicas específicas. 
4. Quebra Proteolítica 
Zimogênio 
(forma inativa) 
Enzima 
(forma ativa) 
ruptura de ligações 
peptídicas 
Pepsinogênio 
Tripsinogênio 
Quimotripsinogênio 
Pepsina 
Tripsina 
Quimotripsina 
H+ 
enteropeptidase 
tripsina 
 Exemplo: enzimas digestivas  a reação que ativa o 
zimogênio se processa fora das células de origem, no 
local onde a atividade digestiva deve ser exercida, 
evitando assim que ocorra o risco de digerir proteínas 
intracelulares. 
Fonte: SMITH, C.S.; MARKS, A.D.; LIEBERMAN, M. Bioquímica médica básica de Marks: uma 
abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 
Alimento 
5. Aplicação Clínica 
Medir os níveis de enzimas intracelulares no 
nosso sangue pode ajudar no 
diagnóstico de doenças! 
Um exemplo de situação patológica onde ocorre aumento da 
proliferação celular é o câncer. 
Enzima Doenças Associadas com Níveis Sanguíneos 
Elevados da Enzima 
Lactato desidrogenase Infarto do miocárdio, lesão muscular esquelética 
Creatina cinase (CK ou CPK) Infarto do miocárdio, lesão muscular esquelética 
Fosfatase alcalina Carcinoma ósseo 
Alanina aminotransferase (ALT ou TGP) Doença hepática 
Aspartato aminotransferase (AST ou TGO) Doença hepática 
Exemplos de doenças que podem ser 
diagnosticas através deste recurso: 
 Algumas enzimas são encontradas apenas em tecidos 
específicos. 
 A enzima lactato desidrogenase (LDH) tem dois tipos 
diferentes - um encontrado só no tecido muscular cardíaco (H) 
e outro só no esquelético (M). 
 Esses dois tipos são levemente diferentes na composição de 
aminoácidos; consequentemente podem ser separados através 
de técnicas de análises laboratoriais. 
 Enzimas que apresentam essa característica são denominadas 
de isoenzimas (ou isoformas)! 
 A dosagem da isoforma H da LDH é utilizada no diagnóstico de 
infarto do miocárdio e a dosagem da isoforma M da LDH é 
utilizada no diagnóstico de lesão no músculo esquelético. 
Exemplos de doenças que podem ser 
diagnosticas através deste recurso: