Enzimas

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ENZIMAS
ENZIMAS
Constituem importantes alvos para ação de medicamentos.
Exemplo: Antiinflamatórios → diclofenaco (inibidor da ciclooxigenase)
Defeitos nas enzimas constituintes do organismo podem causar patologias. Ex: Fenilcetonúria
Aplicações clínicas: Ex= medida da atividade da creatinina quinase (CK) no plasma como diagnóstico de infarto do miocárdio
Aplicações na indústria:
	 medicamentos: Fibrase® - fibrinolisina, desoxirribonuclease, cloranfenicol 
	 alimentícia: amilases, proteases, lipases
	 sabões: lipases, amilases
	Tratamento de efluentes: lipases, 
ENZIMAS
São catalisadores biológicos→ aceleram a velocidade das reações, sem alterar a proporção entre reagente e produtos encontrada no final da reação e sem serem consumidos durante o processo.
A maioria das enzimas são proteínas
Exceção: RNAs que tem ação enzimática (ribozima)
A manutenção da vida celular depende de um conjunto de reações químicas que devem ocorrer com alta especificidade e a velocidades adequadas.
Enzimas 
Proteínas
Ribozimas
RNAs
Simples
Conjugadas
Holoenzima
Apoenzima
Cofator + apoenzima
Estrutura 
Enzimática
Enzimas - Nomenclatura
 No século XIX - poucas enzimas identificadas
	 Adicionava-se sufixo ASE ao nome do substrato
	enzima que hidrolisam 
	gorduras (lipo - grego) - LIPASE
	amido (amylon - grego) - AMILASE
	proteínas - PROTEASE
	 
	Nomes arbitrários
	Tripsina e pepsina - proteases
	Catalase - H2O2
Enzimas - Nomenclatura
	Sistema Oficial IUB (União Internacional de Bioquímica)
	Cada enzima - no de código (E.C.- Enzime Comission) com 4 dígitos que caracterizam o tipo de reação
	1o dígito - classe
	2o dígito - subclasse
	3o dígito - sub-subclasse
	4odígito - indica o substrato
Enzimas - Classificação
		N0
		Classe
		Tipo de reação catalisada
		1
		Oxirredutases
		Transferência de elétrons
(íons hidreto ou átomos H)
		2
		Transferases
		Reações de transferência de grupos
		3
		Hidrolases
		Reações de hidrólise 
		4
		Liases
		Adição de grupos em ligações duplas ou remoção de grupos com a formação de ligações duplas
		5
		Isomerases
		Transferência de grupos dentro da mesma molécula para formar isômeros
		6
		Ligases
		Formação de ligações C-C, C-S, C-O, C-N pelo acoplamento da clivagem do ATP
Enzimas - Classificação
	. Oxirredutases – transferência de elétrons
Lactato desidrogenase
AH2 + B A + BH2
Exemplo Ácido Lático Desidrogenase
COOH NADH NADox COOH
 ( (
CO H-C- OH
 ( (
CH3 CH3
Ácido Pirúvico Ácido Lático
Enzimas - Classificação
Exemplo: Hexoquinase 
2. Transferases 
 transferência de grupos 
Enzimas - Classificação
3. Hidrolases - reações de hidrólise (quebra) 
Lactose
(-D-glicopironosil--D-galactopiranose )
H2O
Glicose + Galactose
Exemplo: Lactase
Enzimas - Classificação
4. Liases – adição ou remoção de grupos (H2O, NH4+, CO2).
Ex: Fumarase
Enzimas - Classificação
5. Isomerase – transferência de grupos dentro da mesma 
 molécula, formação de isômeros
Triose Phosphate
Isomerase
Enzimas - Classificação
6. Ligases – reações de síntese com consumo de ATP
Exemplo: Piruvato carboxilase
Resumo das 6 classes
Enzimas - Nomenclatura
ATP + D-Glicose
ADP + D-Glicose-6-fosfato
IUB - ATP:glicose fosfotransferase
E.C. 2.7.1.1
2 - classe - transferase
7 - sub-classe - fosfotransferase
1 - sub-subclasse - fosfotransferase que utiliza grupo
 hidroxila como receptor
1 - indica ser a D-glicose o aceptor do grupo fosfato
Hexoquinase
Como as enzimas trabalham?
	A enzima possui uma cavidade denominada centro ativo ou sítio catalítico.
	Região na qual o substrato se liga.
	Formados por aminoácidos trazidos à proximidade uns dos outros pelos dobramentos da cadeia polipeptídica.
	Permite o reconhecimento do substrato.
	O substrato deve ter a forma espacial adequada para alojar-se no centro ativo e grupos químicos capazes de estabelecer ligações precisas com os radicais do centro ativo.
Enzimas
Centro Catalítico / Sítio Ativo 
	Região da molécula enzimática que 
 participa da reação com o substrato
	Pode possuir componentes 
não protéicos
	 cofatores
	Possui aminoácidos
auxiliares e de contato
 
Enzimas
Catalisadores
Aumentam a velocidade das reações
Atuam diminuindo a energia de ativação
Enzimas
Componentes da Reação Enzimática
 E + S E S E + P
E - Enzima
S - Substrato(s)
ES - Complexo Enzima -Substrato
P – Produto(s)
Enzimas
Componentes da Reação Enzimática
E + S E S P + E
Substrato se liga ao 
SÍTIO ATIVO
da enzima
Enzimas
	Energia de ativação
	Diferença entre os níveis de energia do estado basal e do estado de transição
Energia
Caminho da Reação
Energia de ativação sem enzima
S
P
Energia de ativação com enzima
Diferença entre
a energia livre 
de S e P
Enzimas
Ligação da Enzima ao Substrato
Reação imaginária:
Sem catálise enzimática esta reação não ocorreria, pois a energia de ativação a ser transposta é muito alta.
Modelo chave-fechadura
Neste modelo o complexo ES seria muito estável, impedindo a transformação do substrato em produto. A catálise não ocorreria.
Modelo do encaixe induzido
Uma enzima complementar ao estado de transição da reação ajudará a desestabilizar o bastão, resultando em catálise da reação. As interações entre substrato e enzima fornecem a energia que compensa o aumento de energia livre necessária para dobrar o bastão.
Modelo do encaixe induzido
Encaixe induzido: enzima e o substrato sofrem conformação para o encaixe. O substrato é distorcido para conformação exata do estado de transição.
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.
Esta mesma energia de ligação faz com que a enzima seja específica
N
0 
Classe Tipo de reação catalisada 
1 Oxirredutases Transferência de elétrons 
(íons hidreto ou átomos H) 
2 Transferases Reações de transferência de grupos 
3 Hidrolases Reações de hidrólise 
4 Liases Adição de grupos em liga ções duplas ou 
remoção de grupos com a formação de 
ligas duplas 
5 Isomerases Transferência de grupos dentro da mesma 
molécula para formar isômeros 
6 Ligases Formação de ligações C -C, C-S, C-O, C-N 
pelo acoplamento da clivagem do ATP 
 
AH
2
 + B A + BH
2
Exemplo Ácido 
Lático 
Desidrogenase
COOH NAD
H
 
NAD
ox
 COOH
 
ê
 
ê
CO 
H
-C- O
H
 
ê
 
ê
CH
3
 
CH
3
Ácido 
Pirúvico Ácido 
Lático
N
0 
Classe Tipo de reação catalisada 
1 Oxirredutases Transferência de elétrons 
(íons hidreto ou átomos H) 
2 Transferases Reações de transferência de grupos 
3 Hidrolases Reações de hidrólise 
4 Liases Adição de grupos em ligações duplas ou 
remoção de gru pos com a formação de 
ligações duplas 
5 Isomerases Transferência de grupos dentro da mesma 
molécula para formar isômeros 
6 Ligases Formação de ligações C -C, C-S, C-O, C-N 
pelo acoplamento da clivagem do ATP