Aula6_Enzimas

Prévia do material em texto

ENZIMAS 
!  Definição: 
! Catalisadores biológicos; 
! Longas cadeias de pequenas moléculas chamadas 
aminoácidos. 
!  Função: 
! Viabilizar a atividade das células, quebrando 
moléculas ou juntando-as para formar novos 
compostos. 
!  Com exceção de um pequeno grupo de moléculas de 
RNA com propriedades catalíticas, chamadas de 
RIBOZIMAS, as enzimas são PROTEÍNAS. 
ENZIMAS: ESTRUTURA 
Apoenzima ou 
Apoproteína 
Holoenzima 
Cofator 
Coenzima 
Proteína 
Pode ser: 
•  íons metálicos 
•  moléculas orgânicas 
As coenzimas atuam como aceptores de átomos ou grupos funcionais retirados 
do substrato em uma dada reação e como doadores destes mesmos grupos ao 
participarem de uma outra reação. 
Ligação covalente 
Grupo prostético FAD 
ENZIMAS: CARACTERÍSTICAS GERAIS 
!  Apresentam alto grau de especificidade; 
!  São produtos naturais biológicos; 
!  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. 
ENZIMAS: CATALISADORES 
"  Aceleram reações químicas 
Condições da Reação Energia livre de Ativação 
KJ/mol Kcal/mol 
Velocidade 
Relativa (s-1) 
Sem catalisador 
Platina 
Catalase 
 75,2 18,0 
 48,9 11,7 
 23,0 5,5 
1 
 2,77 x 104 
 6,51 x 108 
H2O2 H2O O2 + 
Catalase 
ENZIMAS: CATALISADORES 
" Não são consumidos na reação 
H2O2 H2O O2 + 
Catalase 
ENZIMAS: CATALISADORES 
" Atuam em pequenas concentrações 
1 molécula de Catalase 
 decompõe 
5 x106 moléculas de H2O2 
pH = 6,8 em 1 min 
ENZIMAS: 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. 
CINÉTICA DAS REAÇÕES QUÍMICAS 
Diferença entre 
a energia livre 
de S e P 
Caminho da Reação 
Energia de ativação com 
enzima 
En
er
gi
a 
Energia de ativação sem enzima 
ENZIMAS: ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
" Fatores que alteram a velocidade de reações enzimáticas: 
- pH; 
 - temperatura; 
 - concentração das enzimas; 
 - concentração dos substratos; 
 - presença de inibidores. 
ENZIMAS: INFLUÊNCIA DO PH 
"  O efeito do pH sobre a enzima deve-se às variações no estado de 
ionização dos componentes do sistema à medida que o pH varia. 
"  Enzimas → grupos ionizáveis, existem em ≠ estados de ionização. 
ENZIMA pH ÓTIMO 
Pepsina 1,5 
Tripsina 7,7 
Catalase 7,6 
Arginase 9,7 
Fumarase 7,8 
ENZIMAS: INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA 
"  ↑ temperatura dois efeitos ocorrem: 
(a)  a taxa de reação aumenta, como se observa na maioria das reações 
químicas; 
(b)  a estabilidade da proteína decresce devido a desnaturação. 
"  Enzima → temperatura ótima 
para que atinja sua atividade 
máxima, é a temperatura máxima 
na qual a enzima possui uma 
atividade constante por um período 
de tempo. 
Nas reações enzimáticas, a concentração de enzima é 
muito menor que a do substrato. 
Situações: 
 E + S ↔ ES 
 A 75% 25% 
 B 50% 50% 
 C 0% 100% 
KM – Constante de Michaelis-Menten 
Indica afinidade entre a enzima e o 
substrato. 
Hexoquinase 
Glicose KM = 0,15 mM 
Frutose KM = 1,5 mM 
Afinidade maior por glicose 
A velocidade da reação é diretamente proporcional à 
concentração da enzima 
Interação enzima – substrato 
Embora o total da molécula enzimática seja necessário 
para o papel catalítico, a ligação com o substrato dá-se 
apenas em uma região pequena e bem definida da 
enzima. 
Esta região à qual o substrato se liga é chamado centro ativo 
(ou sítio ativo) da enzima. 
Centro ativo 
 Cinética da reação enzimática 
-  Estudo das reações enzimáticas baseia-se em medidas 
de velocidade da reação. 
-  Velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração 
de reagente. 
Para a reação A → B v = k [A] 
-  A transforma-se em B e portanto a velocidade da reação diminui 
-  Velocidade inicial (máximo 5% do substrato transformado em 
produto) 
Reação catalisada enzimaticamente 
Duas etapas: 
-  Enzima (E) liga-se reversivelmente ao(s) substrato(s) (S), 
formado um complexo enzima-substrato (ES); 
-  Liberação do(s) produto(s) e a enzima volta à forma livre, 
podendo, então, ligar-se a outra molécula de substrato. 
→ Na maioria dos casos em que a reação catalisada é do tipo 
A + B → C + D, os substrato A e B devem ligar-se 
simultaneamente ao centro ativo, onde ocorre a reação, com 
liberação dos produtos C e D. 
E + S ↔ ES 
ES → E + P 
k1 
k2 
k3 
E + S ↔ ES → E + P 
k1 
k2 
k3 
Etapa rápida 
Etapa lenta 
v1 = k1 [E][S] e v3 = k3 [ES] 
Etapa limitante 
Pressupostos estabelecidos por Michaelis e Menten 
ENZIMAS: INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
"  Qualquer substância que reduz a velocidade de uma reação 
enzimática. 
INIBIDORES 
 REVERSÍVEIS IRREVERSÍVEIS 
COMPETITIVOS NÃO COMPETITIVOS 
Inibidores irreversíveis 
- Reagem quimicamente com a enzima 
Inibidores reversíveis competitivos 
 Semelhança estrutural com o substrato 
Vmax não é afetada porém surge um KM aparente 
Inibidores reversíveis não competitivos 
Altera a velocidade mas não altera o KM