Classificação das enzimas

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Aulas a cargo de Ana Correia-Branco e Rui Fontes
Departamento de Bioquímica
Ano lectivo 2012/2013
CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DE ENZIMAS
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A Comissão de Enzimas da União Internacional de Bioquímica definiu critérios para a
classificação e denominação das enzimas.
1- A cada enzima foi atribuído um “número EC” (de Enzyme Commission)
que contém 4 números separados por pontos (EC W.X.Y.Z).
Os números W, X e Y referem-se, respetivamente, à classe, subclasse e sub-sub-classe e o número Z é específico de
cada enzima.
2- No dia 7-10-2012 estavam classificadas 4938 enzimas que podem ser consultadas em 
http://www.expasy.ch/enzyme/
3- Em geral uma mesma enzima tem vários nomes e a nomenclatura não é isenta de 
ambiguidade; 
a atribuição de um número E às enzimas é uma tentativa de resolver essa ambiguidade.
Foram definidas 6 classes: 
Classe 1: oxi-redútases Classe 2: transférases Classe 3: hidrólases
Classe 4: líases Classe 5: isomérases Classe 6: lígases ou sintétases
4- A classificação é de tipo funcional: diferentes proteínas (com estrutura diferente) mas com a 
mesma atividade catalítica (como as isoenzimas) têm o mesmo nome e número E.
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| INTRODUÇÃO
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Exemplos: 
fosfoglicomútase (Glicose-1-P ↔ Glicose-6-P)
mútase do fosfoglicerato (3-fosfoglicerato ↔ 2-fosfoglicerato)
isomérase das hexoses-fosfato (Glicose-6-P ↔ Frutose-6-P)
isomérase das trioses-fosfato (gliceraldeído-3-P ↔ dihidroxiacetona-P)
epimérase da UDP-galactose (UDP-Galactose ↔ UDP-Glicose)
Em geral, nas reações catalisadas pelas isomérases as Keq têm valores não muito
diferentes de 1 (� ∆G° não muito diferente de 0) e são fisiologicamente reversíveis.
As isomérases (EC 5.x.y.z) catalisam a interconversão 
de dois isómeros: A↔B
Em rigor, as isomérases são as únicas enzimas em que se pode falar do substrato da enzima
no singular.
P
Glicose-6-fosfato
P
Glicose-1-fosfato
C6
C1
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| ISOMÉRASES
FOSFOGLICOMÚTASE
Isómeros: dois compostos com a mesma fórmula
molecular mas com diferente fórmula estrutural.
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Em geral, quando à frente do nome de um composto se coloca o sufixo “ase” a enzima é uma 
hidrólase (maltase, amílase, fosfolípase, lípase, ATPase, glutamínase ...). 
Quase sempre catalisam reações fisiologicamente irreversíveis.
Exemplos de ligações que podem sofrer rotura hidrolítica:
1- éster (produtos = álcool + ácido) 
ou tioéster (produtos = tiol + ácido)
2- lactona (produtos = álcool + ácido; notar que neste caso, porque 
a lactona é “um éster interno”: A + H2O → B)
3- anidrido (produtos = ácido + ácido)
4- amida (produtos = ácido + amina ou amónio)
5- osídicas (produtos = semi-acetal + álcool ou semi-acetal 
+ semi-acetal ou semi-acetal + ácido ou o semi-acetal + amina)
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| HIDRÓLASES
Nas reações catalisadas pelas hidrólases (EC 3.x.y.z) 
um dos reagentes é a água e o substrato rompe-se nas 
suas partes constituintes: 
AB + H2O →→→→ A + B 
Alguns exemplos de fosfátases:
Pirofosfátase inorgânica
(PPi + H2O → 2 Pi)
ATPase 
(ATP + H2O → ADP + Pi)
Glicose-6-fosfátase
(glicose-6-P + H2O →→→→ glicose + Pi)
Glicose
P
+P
H2O
Glicose-6-fosfato Fosfato 
inorgânico
P
+P
H2O
Pirofosfato inorgânico 2 Fosfato 
inorgânico
P O P
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| HIDRÓLASES
As fosfátases são hidrólases em que um dos produtos é o fosfato inorgânico (Pi).
As reações catalisadas pelas fosfátases chamam-se desfosforilações.
Uma transférase catalisa uma reação em que um resíduo T é transferido de XT para Y
(ou, tendo em conta a reação inversa, de YT para X).
São exemplos de transférases:
1- cínases (ATP + Aceitador → ADP + Aceitador-P)
2- fosforílases (Dador-T + Pi → Dador + T-P)
3- pirofosforílases (Aceitador-T + PPi ← Aceitador + T-PP)
4- transférases de uridilato (dador-UMP + aceitador → dador + aceitador-UMP)
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| TRANSFÉRASES 
Nas reações catalisadas pelas transférases (EC 2.x.y.z) um substrato dador cede um grupo 
químico ou um resíduo a um outro substrato (o substrato aceitador) que o aceita: 
XT + Y → X + YT
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Nas reações catalisadas por cínases o resíduo transferido é um fosfato e, em geral, o dador de 
fosfato é o ATP (ou o GTP) que cede o fosfato γ (o terceiro) a um aceitador.
Numa reação enzímica do tipo: ATP + Y → ADP + Y-P
a enzima denominar-se-ia cínase do Y sendo Y o substrato que aceita o fosfato γ do ATP.
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| TRANSFÉRASES 
As cínases são fosfotransférases que catalisam reações do tipo: 
ATP + Y → ADP + Y-P. 
As reações catalisadas pelas cínases chamam-se fosforilações.
Glicose
P
Glicose-6-fosfato
ATP ADP
Cínase da glicose
P
Frutose-6-fosfato
ATP ADP
P P
Frutose-1-6-bisfosfato
Cínase da frutose-6-fosfato
Fosfoenolpiruvato
P
Piruvato
ADP ATP
Cínase do piruvato
A denominação das cínases não têm em
linha de conta o sentido em que a reação
ocorre nos seres vivos:
(1) a cínase do piruvato catalisa in vivo a
fosforilação do ADP pelo fosfoenolpiruvato.
(2) a cínase do adenilato (=AMP) catalisa a
fosforilação do AMP pelo ATP (mas também
a reação inversa; é fisiologicamente
reversível): ATP + AMP ↔↔↔↔ 2 ADP
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| TRANSFÉRASES 
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Numa reação enzímica do tipo: ATP + Y ↔ ADP + Y-P
a enzima denominar-se-ia cínase do Y e a regra mantém-se mesmo quando o aceitador é
outra enzima.
Exemplo: a cínase da desidrogénase do piruvato catalisa a fosforilação da desidrogénase do 
piruvato (PDH) pelo ATP
Em geral, 
quando existe uma cínase
que catalisa a fosforilação de um substrato A
existe também uma fosfátase (hidrólase) 
que catalisa a desfosforilação do substrato A fosforilado
… e ambas as reações são (quase sempre) fisiologicamente irreversíveis
Piruvato
Acetil-CoA
NAD+
NADH
CoA
CO2
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| TRANSFÉRASES 
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A cínase da glicose e a fosfátase da 
glicose-6-fosfato têm papeis 
metabólicos opostos, mas as
Quando uma cínase e a fosfátase que se lhe opõe 
estão simultaneamente ativas a reação soma é a 
hidrólise de ATP
A reação inversa da fosforilação da glicose por ação da cínase da glicose seria a fosforilação do 
ADP (a ATP) pela glicose-6-P…
A + ATP → ADP + A-P
A-P + H2O → A + Pi
Quando isto acontece falamos em “ciclos de substrato”.
reações que catalisam não são a 
inversa uma da outra.
Glicose
Pi
ATP ADP
v = 10
J= 90
v = 100
H2O
Glicose-
6-P
Cínase da glicose
Fosfátase da glicose-6-P = Glicose-6-Pase
As ações das cínases e das fosfátases não 
são reações inversas.
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| TRANSFÉRASES 
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PKA (ligada 
ao AMPc)
O recetor da insulinaé uma 
cínaseque, 
quando a insulina está 
ligada, 
catalisa a fosforilação de 
proteínas citoplasmáticas 
chamadas “substratos do 
recetor da insulina”.
Algumas cínases (como a PKA; cínase de proteínas dependente do AMP cíclico) 
são relativamente inespecíficas catalisando a fosforilação de muitas enzimas e 
essa fosforilação pode ativar ou inibir essas enzimas.
ATP + síntase do 
glicogénio 
(ativa)
ADP + síntase do 
glicogénio fosforilada 
(inativa)
NOTA: Alguns recetores celulares, têm 
actividade catalítica, e são portanto 
enzimas.
Numa reação do tipo:
XT + Pi → X + T-P
a enzima denominar-se-ia 
fosforílase do XT (T é o resíduo 
transferido)
...e XT sofre uma fosforólise: XT 
rompe-se (lise) por ação do fosfato 
inorgânico (Pi).
Exemplo de fosforílase:
A fosforílase do glicogénio
catalisa 
a fosforólise do glicogénio
Glicose-glicose-glicose...+ Pi →
glicose-glicose...+ Glicose-1-P
As fosforílases são transférases em que o substrato aceitador é o fosfato inorgânico (Pi): 
XT + Pi → X + T-P.
As reações catalisadas pelas fosforílases denominam-se fosforólises
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| TRANSFÉRASES 
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Numa reação do tipo XT + PPi →→→→ X + T-P-P
a enzima denominar-se-ia pirofosforílase do XT
...e XT sofre pirofosforólise: rompe-se (lise) por ação do pirofosfato inorgânico (PPi).
Exemplo de pirofosforílase:
Pirofosforílase do UDP-Glicose
Para compreender porque se denomina
pirofosforílase do uridina-difosfatode
glicose (UDP-glicose) à enzima que
catalisa a reação
Glicose-1-P + UTP →UDP-glicose + PPi,
temos de pensar na reação inversa
àquela que, de facto, ocorre nas células
dos seres vivos.
A reação inversa é a pirofosforólise do
UDP-glicose.
As pirofosforílases são transférases em que o substrato aceitador do resíduo transferido é o 
pirofosfato inorgânico (PPi): XT + PPi → X + T-P-P.
As reações catalisadas pelas pirofosforílases denominam-se pirofosforólises.
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| TRANSFÉRASES 
14O UMP (uridina-monofosfosto) também se designa de uridilato.
Galactose-P
Glicose-P-
P-uridina
Galactose-P-
P-uridina
Glicose-P
Galactose-1-P UDP-Glicose
UDP-
Galactose
Glicose-1-P
Uridiltransférase da 
galactose-1-P
As transférases de uridilato (uridil-transférases) são enzimas em que o resíduo transferido 
é o UMP (e não se forma nem se consome PPi inorgânico): 
X-UMP + Y « X + Y-UMP.
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| TRANSFÉRASES 
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Nas reações catalisadas pelas lígases a
energia libertada no processo de
hidrólise do ATP permite a
combinação de dois reagentes A e B.
Ou, considerando o sentido inverso,
que a energia libertada na cisão de AB
permite a síntese de ATP.
Sintétase do AB
As lígases(ou sintétases) (EC 6.x.y.z) catalisam reaçõesque podem ser lidas como sendo o
somatório de duas reações: uma de hidrólise do ATP e outra de combinação de duas
substâncias.
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| LÍGASES
ATP + A + B ↔↔↔↔ ADP + Pi + AB ou ATP + A + B ↔↔↔↔ AMP + PPi + AB
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Nalgumas lígases o nucleosídeo
trifosfato envolvido na reação
não é ATP mas o GTP.
No ciclo de Krebs a reação catalisada pela sintétase de succinil-CoA (uma das isoenzimas)
evolui no sentido da rotura do succinil-CoA e síntese de GTP:
GDP + Pi + succinil-CoA → succinato + CoA + GTP
Podemos considerar, conceptualmente,
que a sintétase de succinil-CoA faz a acoplagem de duas reações:
Succinil-CoA + H2O → Succinato + CoA (reação exergónica) ∆G1<0
GDP + Pi → GTP + H2O (reação endergónica) ∆G2>0

GDP + Pi + Succinil-CoA ↔ GTP + Succinato + CoA ∆G(1,2)=∆G1+∆G2
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| LÍGASES
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Ou, pensando na reação inversa:
são líases as enzimas que catalisam
reações em que um composto se
rompe dando origem a dois produtos
sendo que um destes produtos contém
uma dupla ligação que não existia no
composto que lhe deu origem: ABC
«A=B + C
Frequentemente o composto C é a água
mas aqui, ao contrário do caso das
hidrólases, a reação de C com A=B não
resulta na lise de A=B.
Nas reações catalisadas pelas líases (EC
4.x.y.z) um dos reagentes que contém
uma dupla ligação combina-se com um
segundo reagente de tal maneira que o
produto já não contém a dupla ligação:
A=B + C « ABC
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| LÍASES
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Exemplos de nomes associados a oxi-redútases:
Desidrogénases
Redútases
Oxídases
Oxigénases
Peroxídases
Catálase
Dismútases
dinucleotídeos são substratos
catalisam reações de dismutação
O2 é o oxidante direto
o H2O2 é reduzido a água...
As oxi-redútases 
(EC 1.x.y.z) catalisam 
reações de oxi-redução
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS| OXI-REDÚTASES
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1) As desidrogénases são oxi-redútases que catalisam reações do tipo:
AH2 + 
NAD+
NADP+
FAD
FMN
A + 
NADH
NADPH
FADH2
FMNH2
desidrogénase de AH2
NAD+NADH Desidrogénase do NADH
(não se chama desidrogénase do 
ubiquinol)Ubiquinona Ubiquinol
Piruvato Acetil-CoA
NAD+ NADH
Coenzima A CO2
Desidrogénase do piruvato
NAD+
lactato 
NADH
Desidrogénase do lactato
Piruvato 
OX
RED
2) As redútases também são oxi-redútases. A maioria das redútases catalisa reações do
mesmo tipo das desidrogénases mas o redutor é o NADPH...
AH2 + 
NAD+
NADP+
FAD
FMN
A + 
NADH
NADPH
FADH2
FMNH2
redútase do A
NADPH NADP
+
2 e- H+
H+
Exemplo: redútase do glutatião; 
NADPH + dissulfureto de glutatião (GSSG) → NADP+ + 2 glutatião (2GSH)
OX
RED
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3) As oxídases também são oxi-redútases. Catalisam reações em que o O2 é um dos reagentes 
que se reduz a H2O, a peróxido de hidrogénio (H2O2) ou a superóxido (O2
• -).
2 cyt. c (Fe2+) + ½ O2 2 cyt. c (Fe
3+) + H2O
oxídase do citocromo c
NADPH + 2 O2 NADP
+ + 2 O2
•••• -
oxídase da NADPH
4) As mono-oxigénases (também chamadas oxigénases de função mista) também são oxi-
redútases. Catalisam reações em que o O2 é o oxidante direto, sendo que um dos átomos de
oxigénio se vai incorporar num composto orgânico que é oxidado e o outro vai formar água.
São frequentemente chamadas hidroxílases; neste caso seria hidroxílase do VH (no exemplo 
está a reação catalisada pela hidroxílase da fenilalanina)
WH2
VOH
O2
VH
W
H2O
tetrahidrobiopterina
tirosina
O2
fenilalanina
H2O
dihidrobiopterina
5) As peroxídases também são oxi-redútases. Catalisam reações em que o H2O2 é o agente 
oxidante direto de um composto orgânico.
2 e- 2H+
H2O2
2 H2O
Exemplo: a peroxídase do glutatião é a mais conhecida
2 Glutatião (2 GSH) + H2O2 → dissulfureto de glutatião (GSSG) + 2 H2O 
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A palavra síntase (não confundir com sintétase) está popularmente associada a algumas 
enzimas e as síntases podem pertencer a diferentes classes.
1- A síntase do glicogénio
é de facto uma transférase.
Algumas vezes o nome que foi originalmente
atribuído a uma enzima (síntase do composto X),
embora fora da nomenclatura sistemática,
manteve-se o mais popular ao longo dos anos.
2 - A síntase do ATP
é de facto uma hidrólase (e, simultaneamente um 
transportador de protões).
ADP + Pi → ATP + H2O 
A componente exergónica do processo é o transporte de
protões através de um componente da enzima que está
mergulhado na membrana interna da mitocôndria. Os protões
deslocam-se a favor do seu gradiente electroquímico.