Resumo Lehninger - ENZIMAS

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Princípios de Bioquímica de Lehninger: ENZIMAS
1)Enzima: são proteínas que catalisam (aceleram) reações químicas sem serem destruídas no processo; são altamente específicas para determinada reação ou Substrato.
Substrato: molécula que possui a forma espacial adequada para encaixar-se no sítio ativo e grupos químicos capazes de estabelecer ligações precisas com os radicais do sítio ativo, sofrendo ação da enzima.
Cofator: componentes químicos inorgânicos que são necessários para o funcionamento da enzima – Fe2-, Mg2+, Mn2+ ou Zn2+.
Grupo prostético: coenzima ligada covalentemente à parte proteica da enzima.
Coenzima: transportadores transitorios de grupos funcionais especificos; geralmente elas sao derivadas de vitaminas
Sítio ativo: região específica e pequena da enzima em que ocorre a ligação com o substrato.
-Enzimas são proteínas especializadas que catalisam reações biológicas. Praticamente todas as reações que ocorrem em uma célula requerem a ação de uma enzima porque essas reações não ocorreriam nas condições físicas (pH, temperatura e ambiente) da célula. Um catalisador aumenta a velocidade de uma reação química e pode ser um composto inorgânico ou orgânico. As enzimas não só aumentam a velocidade de conversão de substrato em produto, mas também reconhecem um substrato específico em presença de estrutura semelhantes para produzir um produto específico.
-Substrato é um composto químico que sofre uma reação catalisada por enzimas
-Um exemplo de cofator é um íon metálico necessário para a atividade de muitas enzimas. Ele pode funcionar como um ácido de Lewis (íon positivo que pode se ligar a elétrons não pareados) ou como um aceptor/doador de elétrons em reações de oxidação-redução.
-Grupos prostéticos são outros componentes na parte funcional da proteína que não são aminoácidos, como metais, lipídios e carboidratos. Sem seu grupo prostético uma proteína é chamada de apoproteína.
-Coenzimas são moléculas orgânicas pequenas, frequentemente derivadas de vitaminas. Podem ou não ser modificadas na reação (as que são alteradas podem ser chamadas do co-substrato), ter afinidade pela enzima, semelhantes ao substrato, podem ser fortemente ligadas ou covalentemente ligadas.
-Sítio ativo é a parte da enzima onde o substrato se liga. É pequeno comparado ao tamanho total da molécula de proteína. É especifico para o substrato, e uma mutação de um resíduo distante do sítio ativo pode levar uma enzima a ter atividade alterada.
2) Muitas enzimas são nomeadas pela adição do sufixo “ - ase” ao nome de seu substrato ou a palavra que descreve sua atividade.
Classificação das enzimas
Oxidorredutases: transferência de elétrons (íons hidretos ou átomos de H).
Transferases: transferência de grupos.
Hidrolases: hidrólise (transferência de grupos funcionais para a água).
Liases: adição de grupos às duas ligações ou formação de duplas ligações por meio de remoção de grupos.
Isomerases: transferência de grupos de dentro da mesma molécula para formar isômeros.
Ligases: formação de ligações do tipo CC, CS, CO e CN por meio de reações de condensação acopladas à quebra do ATP.
- Todas as enzimas são classificadas como pertencendo a seis classes, definidas pela reação química que catalisam. As óxido-redutases (classe 1) catalisam reações de oxidação-redução; transferases (classe 2) transferem um grupo químico de uma molécula para outra; hidrolases (classe 3) catalisam reações de hidrólise; liases (classe 4) implicam uma quebra; isomerases (classe 5) estão envolvidas com o movimento de um grupo ou uma dupla-ligação dentro da mesma molécula e ligases (classe 6) unem átomos de carbono, mas ao contrário das liases, requerem energia para que a reação ocorra. 
-Um sistema simples de numeração, consistindo de quatro números para cada enzima, foi desenvolvido pela International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB) para caracterizar cada enzima. O primeiro número define o tipo de reação que é catalisada, seguido por números que definem detalhes da reação. Nomes sistemáticos incluem o substrato e o tipo de reação. Álcool desidrogenase, uma enzima que oxida um álcool em um aldeído, tem o número IUBMB 1.1.1.1. Este indica que a enzima está envolvida em uma reação de oxidação-redução (primeiro número), que remove hidrogênio como íon hidreto com NAD+ como o aceptor de elétrons (segundo número), com álcool sendo o substrato (terceiro número). O quarto número é reservado para diferenciar cada enzima que catalisa a mesma reação geral, mas com substratos diferentes. Lactato desidrogenase (1.1.1.27) catalisa uma reação idêntica à da álcool desidrogenase, mas o substrato é o lactato. Enzimas são frequentemente denominadas pela direção da reação de importância na célula.
3) A função de um catalisador é aumentar a velocidade de uma reação. Os catalisadores não afetam o equilíbrio da reação.
-Uma reação catalisada por enzima é como uma reação de segunda ordem. Assim, quando a concentração de substrato aumenta, a velocidade da reação aumenta. A velocidade diminui durante o curso da reação porque a concentração de substrato está diminuindo ou o produto está começando a se acumular. Assumindo-se que a reação é reversível, chegará ao equilíbrio. Calculando-se a velocidade inicial de reação (Vo) em diferentes concentrações de substrato, pode-se obter uma hipérbole. A velocidade fica de ordem zero com relação ao substrato em altas [S]. Isto é, a velocidade não mais aumenta com um aumento em [S]. A razão é que a enzima e o substrato formam um complexo e a velocidade de formação de produto é proporcional à concentração do complexo. Todas as enzimas estarão no complexo em altas concentrações de substrato.
4) -Unidade de atividade enzimática é definida como sendo a quantidade de enzima que provoca a transformação de 1 mol de substrato por minuto, a 25°C, sob condições ótimas de medida. O termo atividade refere-se ao número total de unidades presentes em uma solução.
5) -O complexo ES é formado pela interação entre enzima e substrato. Ele pode voltar ao material de partida, por dissociação reversível, ou prosseguir para formar produtos. O gráfico de velocidade versus concentração de substrato para uma reação catalisada por uma enzima possui velocidade inicial no eixo y e [S] no eixo x. A curva é uma hipérbole retangular, que se aproxima assintomaticamente da velocidade máxima possível com uma determinada quantidade de enzima. Em baixas [S], o aumento da velocidade é maior, e em altas [S], o aumento da velocidade é mais lento, até que ocorre a saturação de E por S, e a velocidade fique constante. Constantes de velocidade (k) serão numeradas de modo que as que levam a produtos terão números ímpares (k1, k3, k5), enquanto as etapas reversíveis terão k com números pares (k2, k4, k6).
6) -Ao se duplicar ou triplicar a [E] para uma [S] suturante fixa, a Vo ???
7) –A equação de Michaelis-Menten (Vo = Vmax [S] / Km+[S]) é formulada com base no pressuposto de que o complexo ES esteja num estado estacionário ([ES] constante, exceto para os primeiros poucos milissegundos após o contato entre substrato e enzima), e que, sob [S] saturante, toda E esteja na forma ES e, portanto, com velocidade máxima de formação de P. 
8) -Km é a concentração de substrato quando a velocidade da reação (v) é a metade da velocidade máxima (Vmax). Geralmente se considera que Vmax é alcançada quando [S] é maior que 10 vezes a [Km].
9) –A equação de Lineweaver-Burk é o recíproco da equação de Michaelis-Menten e permite o cálculo das constantes cinéticas: 1/V = 1/Vmax + Km/Vmax(1/[S]
10) –Inibição competitiva ocorre quando um inibidor compete com o substrato por ligação com enzima livre. Alguns inibidores competitivos são semelhantes ao substrato ou ao produto, enquanto outros são estruturalmente diferentes. Um inibidor pode se ligar ao sítio ativo e impedir que S se ligue, aumentando o Km para o substrato. A quantidade de enzima no complexo EX seria uma função de [S], [I], Km e Ki (k5/k6). O aumento na concentração do substratosuperará a ação do inibidor, e sua presença fará a reação ficar mais lenta em concentrações mais baixas de substrato. Vmax seria obtida quando nenhum inibidor estivesse ligado à enzima.
-Inibição não-competitiva ocorre quando o inibidor se liga tanto à enzima livre como ao ES, presumivelmente em um sítio diferente do sítio de ligação do substrato, podendo ocorrer uma variedade de situações dependendo de como a presença do I afeta a ligação de substrato e a capacidade de a enzima catalisar a reação. Km efetivo não muda, mas a Vmax aparente diminui.
11) –Gráficos de velocidade versus temperatura para a maioria das enzimas revelam uma curva em forma de sino, em que sua extremidade superior apresenta uma temperatura ótima, pois a velocidade da reação é máxima. À esquerda da ótima, a velocidade é baixa porque a temperatura ambientalé baixa demais para fornecer suficiente energia cinética para superar a energia de ativação. À direita da ótima, a enzima é inativada por desnaturação térmica. Entre 0°C e 40°C, muitas enzimas mostram um aumento de duas vezes na atividade para cada elevação de 10°C. Enzimas de mamíferos possuem um ótimo entre 40°C e 45°C.
-Quase todas as enzimas mostram um perfil pH-velocidade em forma de sino, mas o máximo (pH ótimo) varia muito entre diferentes enzimas. A curva em forma de sino e sua posição no eixo x são dependentes do estado ionizado específico do substrato que será melhor ligado à enzima. Além disso, resíduos de aminoácidos envolvidos na catálise da reação devem estar no estado carregado correto para serem funcionais.
12) –As enzimas diminuem a energia de ativação das reações químicas, as catalisando. Porém, isso não faz com que a constante de equilíbrio (Keq) se altere. As enzimas apenas aumentam a velocidade com que a reação atinge o equilíbrio.
13) –Enzimas que respondem a moduladores têm sítios adicionais conhecidos como sítio(s) alostérico(s). Um sítio alostérico é uma região específica da enzima, bem diferente do sítio de ligação do substrato. Os ligantes que se ligam a sítios alostéricos são chamados efetores alostéricos ou moduladores.Ligação de um efetor alostérico causa uma mudança conformacional na enzima, de modo que a afinidade pelo substrato ou outros ligantes também muda. Efetores alostéricos positivos (+) aumentam a afinidade da enzima por substrato ou outro ligante, e se ligam no sítio ativador. O inverso é verdade para efetores alostéricos negativos (-), que se ligam a um sítio inibitório. A curva para a cooperatividade é sigmoidal porque o Km se modifica à medida que a concentração de substrato muda em gráficos de velocidade versus [S].
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Maria Paula Gomes FORP USP