Aula 4 - Enzimas

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ENZIMAS
Prof. Dr. Paulo A. Silva Junior	 
ENZIMAS
Anos!
ENZIMAS
São proteínas catalisadoras: aumentam a velocidade das reações, sem sofrerem alterações no processo global.
Catálise: conversão de um substrato em produto
Introdução 
Glicose
Oxigênio
C6H12O6+ 6O2 → 6CO2 + 6H2O
REAÇÃO ESPONTÂNEA
	IMPORTÂNCIA: 
	Viabilizar a atividade das células, acelerando o processo de transformação de moléculas e substâncias.
ENZIMAS
Introdução 
SUBSTRATO 		 PRODUTO
Enzima
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
B
B
A
A
ENZIMA
	1 MOLÉCULA DE ENZIMA: 
 100 a 1.000 moléculas de substrato em produto por segundo
COORDENADA DA REAÇÃO
Energia de ativação com enzima
Energia de ativação sem enzima
Energia liberada da reação
╪ 
Estado de transição (╪)
Energia de ativação reduzida
S
P
Progresso da Reação
Energia
*
	Reduzem a energia de ativação
	Apresentam especificidade pelo substrato
	Interagem com um ou alguns poucos substratos
	Em geral, catalisam apenas um tipo de reação química
Particularidades 
OBS.: Nem todas as enzimas têm natureza proteica. Existe um grupo de enzimas formado por RNA, chamadas de ribozimas.
 
Sufixo “ASE” ao nome do substrato: 
	* lipídeos (lipo - grego) – LIPASE
	* amido (amylon - grego) – AMILASE
 - Nomes arbitrários:
 * Tripsina, pepsina, quimotripsina 
 * Catalase (H2O2)
Nomenclatura 
Componentes da reação enzimática
	As enzimas possuem um sítio ativo que corresponde a região da molécula enzimática que participa da reação com o substrato.
Modelo do encaixe induzido
Sítio ativo enzimático
Sítio ativo enzimático
Enzima: proteína catalisadora;
Substrato: objeto que será modificado;
Produto: resultante da ação enzimática
Componentes da reação enzimática
Enzima
Substrato 
E+S
EP
ES
E+P
PROCESSO DE CATÁLISE
Inúmeras interações fracas entre enzimas e substratos são formadas (pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas, pontes iônicas)
Sítio ativo
A energia livre liberada pela formação destas interações parcialmente supre a energia para atingir o topo da colina energética.
I. ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
I. ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
Fatores afetam a atividade: 
Tempo de reação
Integridade enzimática
	
	O aumento de temperatura aumenta a taxa de reação enzimática devido ao aumento de energia cinética das moléculas participantes da reação. 
a.	Temperatura
	 A temperatura pode interferir nas interações que mantém as estruturas secundárias e terciárias, podendo levar à desnaturação protéica.
a.	Temperatura
Ponto ótimo
Temperatura
Taxa de atividade
PTN 
Desnaturada
0	10	20	30	40	50	60
36,0ºC
	
b.	pH
	 Altera o padrão de cargas do sítio ativo.
	 Altera a conformação da proteína.
Enzima 
b.	pH
AH+
A-
AH+
A-
Substrato 
*
Enzima 
b.	pH
AH+
A-
AH+
A-
Substrato 
*
Enzima 
b.	pH
AH+
A-
MEIO ÁCIDO
H+
AH+
A-
Substrato 
*
Enzima 
b.	pH
AH+
A-
MEIO BÁSICO
OH-
AH+
A-
Substrato 
*
Dependência ao pH
	pH ótimo
	Protonação/desprotonação do sítio ativo
	Em pHs extremos a proteína é inativada por desnaturação
b.	pH
*
b.	pH
Ponto ótimo
PTN 
Desnaturada
pH
Taxa de atividade
PTN 
Desnaturada
1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
2,8
pH ótimo de algumas enzimas
	
ATIVIDADE GERAL DAS ENZIMAS 
	Catálise por meio de adição ou retirada de água e íons, transferência de componentes da molécula, mudanças na conformação estrutural da molécula (isômero).
II.	CLASSIFICAÇÃO 
Oxirredutases 
Lactato desidrogenase
	Transferência de hidrogênios
II.	CLASSIFICAÇÃO 
Ácido Lático Desidrogenase
1
COOH NADH + H+ NADox COOH
 ( (
CO H-C- OH
 ( (
CH3 CH3
 Ácido Pirúvico Ácido Lático
II.	CLASSIFICAÇÃO 
Transferases 
	Transferência de grupos funcionais
Hexoquinase 
Trifosfato de adenosina
2
*
Lactose
H2O
Glicose + Galactose
II.	CLASSIFICAÇÃO 
Hidrolases
	Reações de hidrólise
Lactase
Maltose
H2O
Glicose + Glicose
Maltase
Miosina
H2O
Peptídeos
Pepsina
3
Liases 
	Adição ou remoção de grupos (H2O, CO2,NH4+), em ligações covalentes
II.	CLASSIFICAÇÃO 
Fumarase
Fumarato
Malato 
4
II.	CLASSIFICAÇÃO 
 
Liases 
	Neurotransmissor inibitório mais importante do SNC;
	Está presente em 1/3 das sinapses.
ÁCIDO GAMA-AMINOBUTÍRICO
4
Triose fosfato
Isomerase
Isomerases 
	Transferência de grupos dentro da mesma molécula, formação de isômeros
II.	CLASSIFICAÇÃO 
Dihidroxiacetona fosfato
Gliceraldeído 3 -fosfato
5
Enzima 
Ligases 
	Reações de síntese “ligando” duas moléculas já existentes para formar uma nova.
	Há consumo de ATP
II.	CLASSIFICAÇÃO 
Piruvato carboxilase
Piruvato 
Oxaloacetato
6
CLASSIFIQUE AS ENZIMAS
A
C
B
D
E
F
Proteínas
Simples
Conjugadas
Holoenzima
Apoenzima
Cofator ou coenzima 
+ apoenzima
Estrutura 
Enzimática
III.	CO-FATORES E CO-ENZIMAS 
Íons inorgânico
/ Vitaminas
III.	CO-FATORES E CO-ENZIMAS 
	Componente químico adicional necessário para a função:
	Cofator: íons inorgânicos
	Coenzima: moléculas orgânicas complexas
	Se liga muito firmemente ao grupo prostético
	São moléculas não proteicas, inorgânicas [íons metálicos] e orgânicas [vitaminas] indispensáveis para o funcionamento de várias enzimas. 
 
III.	Co-fatores e coenzimas
a. Co-fatores
Elementos inorgânicos que servem como cofatores das enzimas
	Cu2+	Citocromo oxidase
	Fe2+ ou Fe3+	Citocromo oxidase, catalase, peroxidase
	K+	Piruvato quinase
	Mg2+	Hexoquinase, glicose-6-fosfatase, piruvato quinase
	Mn2+	Arginase, ribonucleotídeo redutase
	Mo	Dinitrogenase
	Ni+2	Urease
	Se	Glutationa peroxidase
	Zn2+	Anidrase carbônica, desidrogenase alcoólica, carboxipeptidase A e B
a. Coenzimas
Elementos orgânicos que servem como cofatores das enzimas
Coenzima A - ATP, vitamina B5 (ác. pantotênico) e cisteína
a. Coenzimas
Vitaminas que servem como cofatores das enzimas
Dinucleotídeo de 
nicotinamida e adenina
Dinucleotídeo de
 flavina e adenina
*
V. REGULAÇÃO ENZIMÁTICA 
(feedback negativo)
1.1 – Regulação pelo produto imediato da enzima
S
Quando o produto se liga ao sítio regulador inativa a enzima
Sítio regulador
P
1. REGULAÇÃO PELO PRODUTO
Enzima
*
Quando produto da via se liga à enzima regulatória toda via é inibida.
1.2 – Regulação pelo produto final da via
(feedback negativo)
Enz. 2
Enz 3
Enz.
4
S
A
B
C
P
- Via metabólica -
V. REGULAÇÃO ENZIMÁTICA 
1. REGULAÇÃO PELO PRODUTO
Enzima 1
*
1.2 – Regulação pelo produto final da via
(feedback negativo)
Enz. 2
Enz (...)
C6H12O6
C6H13O9P
(...)
ATP
- Via metabólica -
V. REGULAÇÃO ENZIMÁTICA 
1. REGULAÇÃO PELO PRODUTO
HK
*
cinase
fosfatase
PO4-3
Forma ativa
(ou forma inativa)
Forma inativa
(ou forma ativa)
ATP
ADP
fosforilação
defosforilação
forma
defosforilada
Forma
fosforilada
ciclo fosforilação-defosforilação
V. REGULAÇÃO ENZIMÁTICA 
2. REGULAÇÃO POR FOSFORILAÇÃO-DEFOSFORILAÇÃO
Enzima
OH
Enzima
OPO3-2
*
	Todos os sítios ativos das enzimas alostéricas são afetados pelo inibidor
	Inibidores alostéricos se ligam a um sítio afastado do centro ativo;
	Provocam mudança conformacional na enzima;
	O produto pode ter o papel de inibidor alostérico;
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
V. REGULAÇÃO ENZIMÁTICA 
V. REGULAÇÃO ENZIMÁTICA 
	 INIBIDOR: Qualquer fator que reduz ou cesse a atividade enzimática.
IV.	INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
	Fármacos
	Sub. Tóxicas
INIBIDORES
		REVERSÍVEIS	 IRREVERSÍVEIS
COMPETITIVOS NÃO COMPETITIVOS
*
	 Inibidor competitivo: concorre com o S pelo sitio ativo da E.
IV.	INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
	 São substâncias análogas ao substrato;
	 Reversão (aumento do substrato).
INIBIÇÃO COMPETITIVA
	 Inibidor não-competitivo:se liga reversivelmente, aleatória e independentemente em um sítio que lhe é próprio. 
INIBIÇÃO NÃO-COMPETITIVA
IV.	INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
	 São substâncias diferentes do substrato;
	 [substrato] não diminui a inibição
	 I se une à E por ligações covalentes (estáveis);
	 A E torna-se inativa de forma permanente.
IV.	INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
	Penicilina e amoxicilina: inibem uma ou mais enzimas envolvidas na síntese da parede celular bacteriana;
	Aspirina: inibe a enzima COX-1 → síntese de PGF2α;
	Captopril, enalapril e lisinopril: inibem a enzima conversora de angiotensina (ECA) → vasodilatação arterial;
	Venenos, inseticidas... → respiração celular
EXEMPLOS
Valeu!!!
“Não temas, porque eu sou contigo; não te assombres, porque eu sou teu Deus; eu te fortaleço, e te ajudo, e te sustento com a destra da minha justiça”. Is. 41:10
 
COOH NADH + H
+
 NAD
ox
 COOH 
   
CO H-C- OH 
   
CH
3
 CH
3
 
 
 Ácido Pirúvico Ácido Lático