Enzimas: Bioquímica e Cinética

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ENZIMASBioquímica
Definição 
· Macromoléculas responsáveis pela catalise das reações que ocorrem nos sistemas biológicos 
· Apresentam alto grua de especificidade para seus substratos
· Aceleram as reações químicas em ph e temperatura compatível com a vida 
· Ribozima: catalisador biológico (enzima) que não é proteína 
 
Nomenclatura 
· Nome do substrato catalizado ou processo realizado + sufixo ase
Ex:Hexoquinase, Lipase, Metiltransferase
· Porém, algumas enzimas não seguem essa regra 
Classificação e as reações que catalisam
1. Oxidorredutases; transferências de elétrons 
2. Transferases: transferência de grupos
3. Hidrolases: hidrolise 
4. Liases: adição de grupo a dupla ligações ou remoção de grupos, deixando dupla ligação 
5. Isomerases: rearranjo intramoleculares 
6. Ligases: condensação de duas moléculas associada ao consumo de ATP
Cofator e Coenzima
· Os sítios catalíticos de algumas enzimas apenas dependem dos aminoácidos ali presente
· Outras somente são capazes de funcionar se cofatores e/ou coenzimas estiverem presente em seu sítio
· Cofator: íons inorgânicos (Mg2+, Zn2+)
· Coenzima: moléculas orgânicas (vitamina B12)
· Grupo prostético: são cofatores ou coenzimas que estão ligados fortemente à enzima
· Holoenzima: Uma enzima completa, cataliticamente ativa junto com a sua coenzima e/ou com seu cofator 
· Apoenzima: parte proteica de uma enzima 
Reação Enzimática 
E+S ES EP E+P
E= enzima
S= substrato 
P= produto 
*A enzima é regenerada no termino da reação 
Coordenada da reação 
· Para qualquer reação de transformação de substrato em produto ou vice-versa, deve-se fornecer energia livre ao sistema 
· Ponto inicial (S) e o ponto final (P) estão em estado basal 
· Estado de transição: define se o S vira P, ou retorna para sua condição inalterada 
· Reação não catalisada: maior energia de ativação, poucas etapas de transição 
· Reação catalisada: menor energia de ativação, varias etapas de transição 
Velocidade e equilíbrio 
· As enzimas são capazes de alterar a velocidade da reação 
· O equilíbrio obedece a variação de energia livre padrão 
· Não alteram o equilibro da reação 
· Reação catalisada e não catalisada: a energia do S e do P permanece 
Mecanismo de catálise 
· As enzimas catalisam os substratos em produtos através de interações covalentes e não covalentes do sítio ativo com substrato especifico 
Tipos de catálise enzimática 
· Ácido-base: sitio catalítico acido e substrato básico 
· Covalente: quebra ou confecção de uma ligação covalente nova 
· Mediada por um íon metálico: enzimas que necessitam de um um cofator 
 
Influencia ph e temperatura 
· Todas as enzimas necessitam possuir um ph e uma temperatura ideal para seu funcionamento 
· Pico: ponto ótimo 
· Desnaturação: perde a estrutura tridimensional, sua atividade é inerente a sua estrutura 
Temperatura: alta
Ph: extremo de alto e baixo 
Cinética Enzimática 
· A cinética enzimática é a velocidade com que o substrato é convertido em produto de acordo com o tempo
 K1 K2
E+S ES E+P
 K-1 K-2
K1: velocidade da formação do completo enzima-substrato a partir da enzima e do substrato 
k-1: velocidade da dissociação do complexo enzima-substrato em enzima e substrato 
k2: formação de enzima e produto livre a partir do complexo enzima-substrato 
k-2: formação do complexo enzima-substrato a partir da enzima e o do produto livre, é irrisório, não altera a velocidade da enzima na condição final 
· O fator que afeta a velocidade da cinética enzimática é a [S]. Porem, estudar os efeitos da [S] é compilado pois o mesmo se altera no curso de uma reação 
· É mais fácil mensurar a velocidade inicial, V0 quando [S] é muito maior que [E]
· Aumentando a concentração de substrato, a curva vai se linearizando, ficando reta, nessa forma a V0=Vmax. A enzima não vai conseguir catalisar uma concentração maior de substrato 
· Com o aumento do substrato o sitio catalítico começa a ser mais ocupado 
· O sitio catalítico fica ocupada, saturado, não cabe mais substrato, nessa condição a praticamente toda a enzima esta complexada com o substrato 
· Km concentração de substrato para a enzima atingir metade da sua velocidade máxima 
 Equação de Michaelis-Menten 
· A chave para o entendimento do comportamento cinético de uma enzima se baseia no [ES]
 K1 K2
E+S ES E+P
 K-1 
· Concentração do substrato aumentando, maior que a da enzima, ocorre o deslocamento para a formação do complexo enzima substrato 
· Quando o complexo se forma, ele se dissocia para formar a a enzima e produto livre, a concentração do produto aumenta 
 K1 K2
E+S ES E+P
 K-1 
· Se não houver variação do substrato o complexo enzima-substrato vai diminuir para formar a concentração do produto 
 K1 K2
E+S ES E+P
 K-1 
· Se a concentração de substrato estiver bem alta, a velocidade de formação e dissociação do complexo enzima substrato começa a ficar constante, não variando de acordo com o tempo, possibilitando medir a velocidade da enzima com base na equação 
 K1 = K2
E+S ES E+P
 K-1 Estado estacionário
Estado pré-estacionário
· Quanto mais aumentar a concentração de substrato, maior será a velocidade inicial
· Quanto menor o km, mais rápida será a enzima 
Velocidade de catalise
· A equação de Michaelis-mentem assume que a atividade enzimática ocorre em 2 etapas: E+S formando ES e ES formando E+P 
· Muitas enzimas possuem mais que 2 etapas, e isso faz com que a Vmax e o KM possam diferir muito de uma enzima para outra 
· Se utiliza a velocidade de catalise (Kcat) que pode ser aplicada para determinar a velocidade de uma enzima na saturação 
Inibição reversível 
Competitiva
O inibidor é capaz de se ligar reversivelmente no mesmo sitio no qual o substrato se liga 
Vmax= constante 
Km= aumenta 
Incompetitiva
É a inibição na qual um inibidor é capaz de se ligar reversivelmente em outro sítio da enzima que não é catalítico. Porém esta ligação ocorre somente quando o complexo ES esta formado 
VMAX= diminui 
KM= diminui
Mista 
· O inibidor apresenta caraterísticas mútuas de inibição completiva e incopetitiva 
VMAX = diminui
KM = aumenta 
Inibição irreversível Cinética de Inibição
· Ocorre quando um inibidor se liga ao sítio ativo ou à um sítio alostérico importante para o funcionamento da enzima
· Não retornara a funcionar, havendo necessidade de síntese de uma nova enzima para promover seus efeitos 
Enzimas alostéricas
· Uma enzima alostérica é uma enzima na qual necessita de um modular que se ligue em outro sítio que não o catalítico para aumentar ou diminuir sua atividade
· Além disso, esta modulação também pode ser por adição de grupamentos químicos em sítios específicos da enzima
· Ajuste induzido e não mais chave-fechadura 
· Cinética de 1a ordem
Curva hipérbole
1 fator
· Cinética de 2a ordem 
Curva sigmoide 
2 fatores
Modulação 
· Ativação: substrato/ modificações enzimáticas 
· Inibição: produto/ modificações enzimáticas 
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