Enzimas_1ano_Parte 2_Estrutura, Propriedades_v2_09Jul2020

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08/07/2020
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ENZIMAS
ENZIMAS
Parte II: NOMENCLATURA, ESTRUTURA, PROPRIEDADES
Humberto Muquingue, hmuking@gmail.com
Julho de 2020
Objectivos educacionais, Partes I e II
• Identificar o papel de pelo menos 5 personagens relevantes na história das enzimas.
• Identificar a aplicação da enzimologia na prática clínica e no quotidiano.
• Apresentar uma definição de “enzima” usando palavras próprias.
• Identificar o tipo de classificação de uma enzima.
• Caracterizar as classes EC das enzimas.
• Definir os seguintes conceitos: cofactor, coenzima, ligando, grupo prostético, holoenzima, apoenzima.
• Diferenciar entre coenzima, cofactor e grupo prostético.
• Dar exemplos de cofactores inorgânicos e relacionar com as implicações metabólicas da sua deficiência.
• Dar exemplos de coenzimas e respectivas fontes dietárias.
• Explicar a relação entre a velocidade enzimática e a equação de Michaelis-Menten.
• Explicar a relação entre as equações/gráficos de Michaelis-Menten e a de Linewearver-Burk.
• Interpretar o valor de Km.
• Interpretar o significado de via metabólica.
• Explicar como acontece a regulação da actividade enzimática.
• Diferenciar as diferentes formas de inibição enzimática: competitiva, não competitiva e descompetitiva.
• Explicar o que são e como funcionam as enzimas alostéricas.
• Caracterizar 3 enzimopatia, à escolha.
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DEFINIÇÃO
As enzimas são catalisadores biológicos.
Elas são muito específicas e catalisam um só tipo de 
reacção e quase invariavelmente sobre um único 
substrato ou um grupo muito pequeno de substratos. 
Praticamente todas as reacções químicas que ocorrem nos 
seres vivos são catalisadas por enzimas.
Aumentam a eficiência de uma reacção química entre 103
a 1015. Exemplo, a reacção da anidrase carbónica que 
converte CO2 e H2O em bicarbonato (diferença de 10
7).
As enzimas iguais de diferentes espécies de organismos 
contêm a mesma sequência de aminoácidos.
ESTRUTURA
• O peso molecular das enzimas varia de 12.000 a mais de 
um milhão de Daltons.
• A mais pequena enzima conhecida é orotato
fosforibosiltransferase (E. coli), com 13 aminoácidos.
• A subunidade enzimática mais pequena é a 4-
oxalocrotonato tautomerase, com 62 aminoácidos.
• A piruvato desidrogenase é a maior enzima conhecida 
(3.750 KDa).
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ESTRUTURA
• Com excepção de um número pequeno de moléculas de 
RNA com actividade catalítica (ribozimas), todas as 
enzimas são proteínas.
• Algumas enzimas são simples, i.e., contém apenas 
proteínas.
• Outras enzimas têm a sua parte proteica associada a um 
açúcar, lípido ou ácido nucleico: elas são conhecidas 
como enzimas complexas.
Uma enzima pode necessitar para a sua actividade de 
substâncias não-proteicas que colaboram na catálise.
→ Essas substâncias chamam-se cofactores. Estes 
cofactores podem ser iões inorgânicos (Fe++, Mg++, Mn++, 
Zn++, Se++, etc).
→ Cerca de 1/3 das enzimas precisam de um ou mais 
cofactores provenientes de sais minerais.
►isto mostra a importância dos minerais no funcionamento e 
crescimento de organismos; a deficiência de minerais no 
organismo resulta em doença. Exemplos?
As enzimas que precisam de um ião metálico chamam-se 
metaloenzimas.
ESTRUTURA
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COFACTORES ENZIMÁTICOS
Elemento Enzima Associada
Zn2+ Desidrogenases, anidrase carbónica, RNA e DNA 
polimerases
Mg2+ Fosfohidrolases , fosfotransferases, fosfatases
Mn2+ Arginases, peptidases, quinases
Mo2+ Nitrato reductase, dinitrogenase
Fe2+, Fe3+ Citocromos, catalases, ferrodoxina, peroxidases, 
nitrito reductase
Cu2+ Citocromo oxidase, tirosinase, lisina oxidase, 
ácido ascórbico oxidase, superóxido dismutase
Ca2+ 1,3 β-glucano sintetase, calmodulina, lipase
K+ Piruvato fosfoquinase, ATPase
Ni2+ Urease
O que têm de comum estes cofactores?
COENZIMAS
Quando o cofactor é uma molécula orgânica ou metalo-
orgânica, ele se chama coenzima. 
As coenzimas têm como papel transportar grupos químicos de 
um composto para outro.
Muitas das coenzimas são formadas a partir de vitaminas. 
Qual é a importância clínica deste facto?
Algumas coenzimas comuns são:
- nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reduzido 
(NADPH),
- nicotinamida adenina dinucleotido (NAD),
- flavina adenina dinucleótido (FAD),
- piridoxal, biotina, tiamina, ácido tetrahidrofólico,
ácido pantoténico, cobalamina, etc.
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Coenzimas e respectiva Função e Fonte na dieta
Coenzima Grupos químicos 
transferidos
Precursor na dieta 
(mamíferos)
Biocitina CO2 Biotina 
Coenzima A Grupos acil Ácido pantoténico
5’-desoxiadenosil-
cobalamina 
(coenzima B12)
Átomos H, grupos 
alquilo
Vitamina B12
Flavina adenina 
dinucleótido
Electrões Riboflavina 
(vitamina B2)
Lipoato Electrões, grupos acil (não necessário)
Nicotinamida adenina 
dinucleótido
Ião hidrido Ácido nicotínico (niacina)
Piridoxal fosfato Grupos amino Piridoxina (vitamina B6)
Tetrahidrofolato Grupos de 1 carbono Ácido fólico
Tiamina pirofosfato Aldeídos Tiamina (vitamina B1)
• Quando os cofactores ou as coenzimas se 
apresentam fortemente (covalentemente) ligados à 
enzima, eles chamam-se grupos prostéticos.
• Quando a coenzima associa-se apenas 
temporariamente à holoenzima, ela recebe o nome 
de co-substrato (ex, piridoxal fosfato).
• A enzima completa e cataliticamente activa 
recebe o nome de holoenzima.
• A parte proteica de uma chama-se apoenzima ou
apoproteína. A parte não proteica denomina-se
cofactor.
HOLOENZIMA = APOENZIMA + COFACTOR
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Como são adicionados os cofactores à 
apoproteina?
• Ligação de aminoácidos modificados durante 
a tradução do mRNA; 
Exemplo: selenocisteína
• Ligação de coenzimas durante o 
processamento pós-transcripcional; 
Exemplo: flavina adenina dinucleótido (FAD)
Quimotripsina
DIFERENTES REPRESENTAÇÕES DA ESTRUTURA DE ENZIMAS
Diagrama planar
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Quimotripsina
vermelha: ser 195, asp 102, his 57
Diagrama de Richardson
Quimotripsina
vermelha: ser195, asp 102, his57
Superfície
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Quimotripsina
SÍTIO ACTIVO
Para que seja convertido quimicamente, o 
substrato liga-se a uma região dedicada da 
enzima designada por centro activo.
Este centro contém:
→ um sítio de ligação formado por 
aminoácidos que entram em contacto com o 
substrato;
→ um sítio catalítico formado por aminoácidos 
directamente implicados no mecanismo da 
reacção. 
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Ligação do substrato ao sítio activo
Identifique o sítio catalítico e o sítio de ligação…
Sítio activo da quimotripsina
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PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
As enzimas apresentam propriedades derivadas 
do facto de simultaneamente serem proteínas e 
serem catalizadores.
A.Como proteínas, as enzimas possuem uma 
conformação mais estável de entre as demais 
possíveis, dado que alterações na sua 
conformações implicam alterações na sua 
actividade catalítica. 
B.Como catalizadores, as enzimas caracterizam-
se pelas seguintes propriedades:
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS COMO CATALIZADORES
• São eficazes em pequenas quantidades.
• Possuem um número de turnover muito alto, entre 100 
e 36 milhões. Este número, também conhecido por 
actividade molar (Kcat), é definido como a 
quantidade de substrato transformada por unidade de 
tempo, por uma certa quantidade de enzima.
→ A anidrase carbónica é a enzima mais rápida: 
hidrata 106 moléculas de CO2 por segundo!
• Não se alteram durante as reacções em que 
participam.
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• Aceleram o processo de obtenção de 
equilíbrio numa reacção reversível.
• A sua actividade pode ser regulada.
• Apresentam especificidade, com uma 
acção extremamente selectiva sobre 
substratos específicos. 
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS COMO CATALIZADORES
A sua especificidade diferencia as enzimas de 
catalizadores inorgânicos. 
Esta especificidade apresenta diferentes graus:
→ A sacarase é muito específica, rompendo 
a ligação β-glicosídica da sacarose e de 
compostos semelhantes,mas…
► A sacarose é o substrato natural da 
enzima, ie, onde ela actua com maior 
eficiência. 
► A maltose a isomaltose são substratos 
análogos da sacarase.
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS COMO CATALIZADORES
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→ As enzimas digestivas como a 
quimotripsina são pouco específicas. 
Elas quebram as ligações amida de 
proteínas e péptidos de diferentes 
tipos.
Outras enzimas pouco específicas: 
peptidades, fosfatases, esterases, 
hexoquinases
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS COMO CATALIZADORES
ESPECIFIDADE ENZIMÁTICA
Existem 4 tipos distintos de especificidade enzimática…
– Absoluta – quando apenas um substrato é alvo da 
acção enzimática.
– De grupo – quando a enzima actua sempre que esteja 
na presença de substratos diferentes mas com o 
mesmo grupo químico funcional (ex, amino, metil, etc).
– De ligação – quando a enzima actua mediante o 
reconhecimento de um determinada ligação química 
(ex, éster, covalente, etc).
– Estereoquímica – quando a enzima distingue os 
isómeros L e D do mesmo composto, pelo 
posicionamento espacial de grupos específicos.
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FACTORES QUE INFLUENCIAM AS ENZIMAS
• pH
• Temperatura
• Concentração de 
enzima
• Cofactores/activadores
• As enzimas possuem radicais químicos 
ionizáveis (carboxilo -COOH; amino -NH2; tiol -
SH; imidazol, etc.) nas cadeias laterais dos seus 
aminoácidos.
→ Consoante o pH do meio, os radicais podem 
ter carga eléctrica positiva, negativa ou neutra.
• O pH é determinado pela concentração de 
protões no meio. 
• Para além de alterar a estrutura da enzima e do 
substrato, os protões podem intervir também na 
reacção enzimática, seja como substrato ou 
como produto. 
EFEITO DO pH SOBRE ENZIMAS
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• Em qualquer das circunstâncias, a 
concentração de protões afecta directamente a 
velocidade da reacção. 
• Dado que a conformação espacial das 
proteínas depende em parte das cargas 
eléctricas dos radicais dos aminoácidos, há 
um valor de pH no qual a conformação será a 
mais apropriada para a actividade catalítica.
→ Esse valor designa-se por pH óptimo (pHo).
pH ÓPTIMO
V
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lo
c
id
a
d
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 d
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 r
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a
c
ç
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pH 
óptimo
Velocidade máxima
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pH ÓPTIMO
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Pepsina Urease Arginase
Valores de pHo de algumas enzimas
ENZIMA pH ÓPTIMO
Pepsina 1,5
Fosfatase ácida 5,0
Catalase 7,6
Tripsina 7,7
Fumarase 7,8
Ribonuclease 7,8
Fosfatase alcalina 9,0
Arginase 9,7
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• Em valores de pH acima ou abaixo do pH óptimo 
pode produzir-se a desnaturação da enzima e 
consequentemente a sua inactivação.
• A maior parte das enzimas possuem actividade 
máxima na proximidade da neutralidade, 
variando de 6 a 8.
• Tampões fisiológicos: são sistemas críticos, 
eficientes e complexos para manter estável o pH 
intracelular e evitar a desnaturação enzimática 
provocada por variações de pH. 
EFEITO DA TEMPERATURA SOBRE ENZIMAS
• Os aumentos de temperatura aceleram todas as 
reacções químicas: por cada 10ºC de incremento, a 
velocidade de uma reacção não enzimática duplica. 
• As reacções catalizadas por enzimas obedecem a 
esta regra: com o aumento da temperatura aumenta o 
número de colisões entre moléculas de substrato e de 
enzima → mais produto é formado!
• Contudo, a sua natureza proteica faz com que as 
enzima se desnaturem pelo calor a partir de uma certa 
temperatura, com a energia cinética aumentada 
quebrando as ligações entre aminoácidos. 
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EFEITO DA TEMPERATURA SOBRE ENZIMAS
• A temperatura na qual uma certa enzima 
apresenta o máximo da sua actividade 
catalítica recebe o nome de temperatura 
óptima (to).
• Acima desta temperatura, o aumento da 
velocidade da reacção por aumento da 
temperatura é compensado pela perda de 
actividade catalítica por desnaturação 
térmica, geralmente em torno dos 45oC.
TEMPERATURA ÓPTIMA
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o Temperatura óptima
Velocidade máxima
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EFEITO DA TEMPERATURA SOBRE ENZIMAS
• No ser humano, a temperatura óptima da 
maior parte das enzimas varia de 35 a 40 oC. 
A desnaturação enzimática ocorre aos 45 oC.
• A temperatura óptima do corpo humano é de 
37 oC.
• Organismos termófilos têm enzimas com to
de 50 oC. Algumas pululanases (Klebsiella) 
tem to acima de 135 
oC.
• Qual é a importância clínica destas noções?
CONCENTRAÇÃO DE SUBSTRATO
• As enzimas funcionam melhor quando 
existe bastante substrato’ou seja à medida 
que a concentração de substrato 
aumenta, também aumenta a velocidade 
enzimática.
• Esse aumento não é infinito: chega-se a 
um ponto em que a enzima fica saturada 
de substrato e já não há enzima suficiente 
para processar o substrato.
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Concentração de substrato
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o
Concentração de substrato
Velocidade máxima
NOMENCLATURA DAS ENZIMAS
Três formas de denominação das 
enzimas são utilizadas:
• nome trivial
• nome sistemático
• nome EC ou da comissão de enzimas 
(EC, Enzyme Commission da IUBMB)
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NomeTrivial
• Antigo, arbitrário, geralmente dado pelo 
cientista que descobria ou identificava a 
enzima.
EXEMPLOS: diastase, emulsina, ptialina, 
zimase…
• Algumas enzimas possuem ainda nomes 
triviais frequentemente usados hoje em dia: 
pepsina, quimotripsina, etc. 
Nome sistemático
Consta de três partes:
• Substrato preferencial da enzima + tipo de 
reacção catalizada + sufixo (ase)
• Qualquer enzima possui o sufixo ase no 
fim do nome do substrato ou do tipo de 
reacção que catalisa, salvo raras 
excepções.
• EXEMPLOS: glicose 6-fosfato 
desidrogenase; glicose-fosfato isomerase
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Nome sistemático
No entanto, muitas enzimas catalizam 
reacções irreversíveis e nesta classificação 
não existe modo de identificar em qual dos 
sentidos a enzima é mais eficiente.
EXEMPLO: a glicose-fosfato isomerase, que 
isomeriza a glicose 6-fosfato em fructose 6-
fosfato, pode ser chamada de fructose-
fosfato isomerase…
Nome sistemático
• Quando a enzima realiza hidrólises, a 
segunda parte do nome é omitida.
EXEMPLO: a lactose hidrolase é 
comummente conhecida por lactase.
• Outros nomes sistemáticos foram 
consagrados pelo uso.
EXEMPLO: A glicose:ATP fosforiltransferase 
é conhecida habitualmente por glicoquinase.
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Nomes da EC
A IUBMB possui uma classificação 
complexa mas exacta:
• Classe 1: OXIDO-REDUCTASES
• Classe 2: TRANSFERASES
• Classe 3: HIDROLASES
• Classe 4: LIASES
• Classe 5: ISOMERASES
• Classe 6: LIGASES
• Classe 7: TRANSLOCASES
Classificação EC
Classe Principal Descrição da Função
I. Oxidoredutases Catalizam reacções de remoção/ adição 
de átomos de hidrogénio.
II. Transferases Transferem grupos funcionais, p.e. Pi, 
NH3 e CH3
III. Hidrolases Quebram ligações com uso de água.
IV. Liases Removem/adicionam componentes da 
água, amónio e CO2 criando ligações 
duplas. 
V. Isomerases Geram isómeros.
VI. Ligases Formam ligações com O, N, S.
VII. Translocases Catalizam o movimento de moléculas ou
iões através de membranas.
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Classificação EC
• O nome da enzima é identificado por um código 
numérico, começando pelas letras EC (Enzyme 
Commission), seguidas de quatro números 
separados por pontos.
• O primeiro número indica a qual das seis 
classes pertence a enzima.
• O segundo refere-se às distintas subclasses 
dentro de cada grupo.
• O terceiro e quarto números referem-se a 
grupos químicos específicos que intervêm na 
reacção.
Classificação EC
• EXEMPLO: A glicose:ATP fosforiltransferase 
(glicoquinase) corresponde à enzima EC 2.7.1.2:
→ O número 2 indica que é uma transferase,
→ o número 7 revela que é uma fosfotransferase,
→ o 1 indica que o aceptor é um grupo OH,
→ o último 2 indica que é um OH da D-glucose 
que aceita o grupo fosfato.
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OXIDO-REDUCTASES
• Catalizam reacções de oxido-redução, ie, 
a transferência de hidrogénio (H) ou 
electrões (e-) de um substrato a outro, 
segundo a reacção geral: 
• AH2 + B A + BH2
• Ared + Box Aox + Bred
• EXEMPLOS: succinato desidrogenase, 
citocromo c oxidase
• IMPORTÂNCIA?
Oxido-reductases
• Esta classe contém as enzimas relacionadas 
com as oxidações e reduções biológicas que 
são fundamentais na respiração celular
• As oxido-reductases são essenciais em algumas 
cadeias metabólicas, por exemplo, na quebra de 
glicose para produzir ATP
• Há duas subclasses principais:
→ oxidases
→ desidrogenases
• A classe contém mais de uma centena de 
enzimas que têm como doadores (de quê?) 
vários álcóois, cetonas, aldeídos, aminoácidos, 
NADH, NADPH, etc. 
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TRANSFERASES
• Catalizam a transferência de um grupo 
químico (distinto do hidrógenio) de um 
substrato a outro, segundo a reacção: 
• A-B + C A + C-B
• EXEMPLO: glicoquinase
glicose + ATP glicose 6-fosfato + ADP
• IMPORTÂNCIA?
HIDROLASES
• Catalizam as reacções de hidrólise:
• A-B + H2O AH + B-OH 
• EXEMPLO: lactose hidrolase
lactose + H2O glicose + galactose
• IMPORTÂNCIA?
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Hidrolases
• Estas enzimas agem habitualmente sobre os 
grandes polímeros do citoplasma, ie, proteínas, 
glicogénio e gorduras.
• A sua acção catalítica é expressa pela quebra de 
ligações C-N ou C-O, com hidrólise simultânea de 
uma molécula de água e união do oxigénio e 
hidrogénio resultantes às duas metades 
resultantes da cisão.
• Pertencem a este grupo enzimas muito 
conhecidas: pepsina (segregada pelo suco 
gástrico), tripsina e tripsinogénio (do suco 
pancreático), que têm muita importância nos 
processos digestivos.
LIASES
• Catalizam reacções de rotura ou ligação 
de substratos:
• A-B A + B
• EXEMPLO: acetacetato descarboxilase
ácido acetoacético acetona + CO2
• IMPORTÂNCIA?
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ISOMERASES
• Catalizam a interconversão de isómeros:
A B
• EXEMPLOS:
fosfotriose isomerase, fosfoglicose isomerase
• IMPORTÂNCIA?
Isomerases
• Existem várias subclasses:
→ epimerases
→ racemases
→ mutases
→ isomerases cis-trans
→ isomerases conformacionais
(macromoleculares)
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LIGASES
• Catalizam a união de dois substratos com 
hidrólise simultânea de um nucleótido 
trifosfato (ATP, GTP, etc.):
A + B + XTP A-B + XDP + Pi 
• EXEMPLO: piruvato carboxilase
piruvato + CO2 + ATP oxaloacetato + ADP 
+ Pi
• IMPORTÂNCIA?
TRANSLOCASES
• A (lado a) → A (lado b)
• O transporte pode ser de catiões e aniões
inorgânicos, glícidos, aminoácidos, etc.
• O transporte pode estar ligado a reacções
de oxido-redução, hidrólise de nucleósidos
trifosfato, hidrólise de difosfatos ou uma
reacção de hidoxilação. 
• EXEMPLOS: Ca2++ ATPase; PO4 ATPase
• IMPORTÂNCIA?
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CATÁLISE MOLECULAR
Um catalizador modifica a velocidade de uma reacção 
química sem ser consumido e sem aparecer como 
um dos produtos da reacção.
Numa reacção química, o substrato S é convertido no 
produto S.
A reacção química S → P ocorre porque uma parte das 
moléculas de S possui muito mais energia do que as 
restantes o que permite que moléculas de S 
alcancem um estado activado e se transformem em 
produto. 
A energia de activação (Ea) é a quantidade de 
energia necessária para que todas as moléculas 
de um mole, a uma dada temperatura, alcancem 
o estado reactivo.
O estado de transição é o estado rico em energia 
das moléculas que interagem acima da barreira 
de activação. Uma reacção é tanto mais rápida 
quanto maior a concentração de complexo S-P 
no estado de transição.
CATÁLISE MOLECULAR
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• Os compostos no estado de transição não 
são estáveis e tendem a decompor-se em 
seus reagentes originais.
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Uma reacção química na célula viva pode ser acelerada 
de uma das seguintes formas:
1) Aumentando a temperatura: aumenta a energia 
cinética das moléculas, sendo também maior o 
número de moléculas que alcançam o estado de 
transição.
2) Adicionando um catalisador biológico: ele diminui a 
energia de activação, reduz o tempo em estado de 
transição e aumenta a velocidade da reacção. 
Porque a célula viva não pode utilizar catalisadores não
biológicos?
CATÁLISE MOLECULAR
• Uma enzima reduz mais eficientemente a 
energia de activação de uma reacção do que 
um catalisador inorgânico, o que permite que 
uma reacção se realize a uma temperatura 
mais baixa no corpo humano. 
Porque isto é importante no organismo 
humano?
As enzimas participam apenas em reacções
metabólicas?
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Exemplo de catalisadores
Reacção
(dando H2O2)
Energia de activação 
(Kcal*mol-1)
H2 O + O2
(espontânea)
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H2 O + O2
(com ferro)
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H2 O + O2
(com platina)
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H2O + O2
(com a peroxidase)
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Mecanismo de catálise enzimática
A actuação de uma enzima consiste em:
(1) permitir que os reactantes (substratos) se 
unam ao seu centro activo com uma orientação 
óptima para que a reacção ocorra.
(2) modificar as propriedades químicas do 
substrato unido a seu centro activo, debilitando 
as ligações existentes e facilitando a formação 
de novas ligações.
CINÉTICA ENZIMÁTICA
O que é cinética? E cinética enzimática?
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Mecanismo de catálise enzimática
Duas características ressaltam na ligação do 
substrato à enzima:
• Constrangimento – a ligação entre a enzima e 
o substrato altera as ligações previamente 
existentes, para um estado que impede que um 
segundo substrato se ligue.
• Proximidade e orientação – o substrato 
complexado à enzima orienta e induz intimidade 
entre os grupos químicos reagentes.
Interacções no sítio activo
• A enzima e o substrato devem possuir 
uma relação espacial íntima. Esta relação 
é expressa por 2 modelos:
→ modelo chave-fechadura
→ ajustamento induzido
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Ajustamento induzido
• O contacto com o substrato leva a 
enzima alterar a sua estrutura terciária 
de modo a ajustar-se à configuração do 
substrato (Daniel Koshland, 1958).
Estados conformacionais da enzima: a) Sem substrato e b) 
Com substrato. Note que a enzima ajusta-se ao seu 
substrato.
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O modelo de ajuste induzido implica que o 
substrato é rígido e o sítio activo é 
espacialmente flexível.
A relação entre a 
enzima e o substrato 
pode ser rígida e 
complementar, do 
tipo chave e 
fechadura (Emil 
Fisher, 1894). Este 
modelo é válido em 
muitos casos, mas 
nem sempre está 
correcto.
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Velocidade enzimática
• É definida como a formação do produto ou 
transformação de substrato por unidade de 
tempo.
• Também referida pelo “turnover number”.
• É o numero máximo de moles de um substrato 
que podem ser transformados em produto 
quando todas as moléculas de enzima 
encontram-se ocupadas pelo substrato.
• A actividade específica é o número de 
unidades de enzima por miligrama de proteína.
• A actividade enzimática é expressa em 
moles de substrato transformado por 
minuto. Esta é também designada de 
unidade de actividade enzimática (U).
• No SI: a unidade de actividade enzimática 
é a quantidade de enzima que transforma 
1 mole de substrato por segundo. Esta 
unidade designa-se por katal (kat).
[Não confundir com Kcat…]
Velocidade enzimática
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Como 1 mole são 106 µmoles e 1 minuto são 
60 segundos…
→ 1 katal equivale a 60 x 106 U
Frequentemente se usam os submúltiplos:
- microkatal (µkat, 10-6 kat)
- nanokatal (nkat, 10-9 kat).
Velocidade enzimática
• A quantificação da velocidade enzimática é feita 
pela equação de Michaelis-Menten:
V= Vmáx * [S]
Km + [S]
Onde,
• V é a velocidade da enzima
• Vmax é a velocidade máxima da enzima
• Km é a constante de Michaelis-Menten; é a 
concentração do substrato necessária para que a 
enzima atinja metade da velocidade máxima.• [S] é a concentração do substrato.
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A representação gráfica da função V vs [S] 
é uma hipérbole.
Curva da equação de Michaelis-Menten
Concentração do substrato, S (mM)
V
e
lo
c
id
a
d
e
 i
n
ic
ia
l,
 V
o
 (

M
/
m
in
)
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• Quando a concentração do substrato é bastante 
elevada, o Km deixa de ter efeito na equação. 
Assim, a velocidade da enzima é igual a Vmáx.
• [S]>>>>>Km então,
V= Vmax * [S]
[S]
• Quando a concentração do substrato é igual ao 
Km, então a velocidade da enzima é igual à 
metade da velocidade máxima.
• [S]=Km então,
V= Vmax * [S] ou 
Km + [S]
V= Vmax * [S] ou 
2[S]
V= Vmax
2
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• Quando a concentração do substrato é muito 
reduzida a velocidade depende exclusivamente 
do Km:
[S]<<<<<Km então,
V= Vmax * [S]
Km + [S]
• Então, a soma da [S] ao Km não altera o 
denominador. Assim, 
V= Vmax * [S]
Km
• Isto significa que quando as concentrações do 
substrato estão muito abaixo do valor do Km, 
sendo a Vmax e o Km constantes em cada 
enzima, a velocidade da actividade enzimática é 
directamente proporcional à concentração do 
substrato. 
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Km: Um parâmetro cinético importante
• O Km equivale à concentração de substrato na qual a 
velocidade da reacção está em metade da velocidade 
máxima. 
• O Km dá uma ideia da afinidade da enzima pelo 
substrato: Com menor Km, maior será a afinidade da 
enzima pelo substrato. Com maior Km, menor será a 
afinidade.
• O Km do substrato natural é sempre menor que a dos 
substratos análogos. 
• Os valores de Km de muitas enzimas estão próximos 
da concentração fisiológica de seus substratos, de 
forma que ligeiras variações na [S] podem resultar em 
grandes mudanças na velocidade de toda uma via 
metabólica.
O gráfico de Linewearver-Burke
• A hipérbole da equação de Michaelis-Menten é
de pouco uso prático.
• Por isso, a equação é transformada no gráfico 
linear de Lineweaver-Burke pela conversão da 
equação de Michaelis-Menten no seu inverso 
matemático. 
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INIBIÇÃO ENZIMÁTICA
• É o processo químico mediante o qual a actividade 
enzimática é negativamente influenciada, de forma 
reversível ou irreversível.
• A inibição assume importância vital em:
- processos metabólicos regulares;
- condições patológicas (venenos; tumores benignos e 
malignos; inflamações);
- terapêutica (p.ex: o metotrexato é um fármaco anti-
canceroso por inibir a diidrofolato reductase, um análogo 
de folato).
• Há 3 formas de inibição enzimática reversível: 
competitiva; não competitiva; descompetitiva.
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Inibição enzimática
Tipo de 
Inibição
Local de ligação do inibidor Efeito sobre a 
cinética enzimática
Competitiva Substrato tem conformação espacial 
similar a do inibidor. Ambos ligam-se, 
reversivelmente, ao centro activo da 
enzima. A inibição é suplantada pelo 
substrato.
Mantém-se a Vmáx
Aumenta o Km
Não 
competitiva
O inibidor liga fora do centro activo; 
não altera a ligação do substrato e 
pode ligar-se a E ou ao complexo ES. 
O aumento de [S] não reverte a 
inibição. 
Diminui a Vmáx
Mantém-se o Km
Descompetitiva A ligação do substrato altera a enzima 
e propicia a ligação do inibidor. O 
inibidor liga-se apenas a ES. O 
aumento de [S] não reverte a inibição. 
Diminui a Vmáx
Diminui o Km.
De que tipo de inibições se trata?
A B C
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Gráfico da inibição competitiva
Gráfico da inibição competitiva
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Gráfico da inibição não-competitiva
Gráfico da inibição descompetitiva
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Gráfico da inibição descompetitiva
REGULAÇÃO DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA 
A regulação pode assumir uma ou mais das seguintes 
formas:
1. Alteração do número de moléculas enzimáticas
2. Alteração da velocidade da enzima
3. Interferência com as etapas que determinam o fluxo de
metabólitos nas reacções (regulação por produto).
4. Compartimentação das enzimas
5. Modificação da enzima
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ALTERAÇÃO DO NÚMERO DE MOLÉCULAS ENZIMÁTICAS
• A quantidade de moléculas enzimáticas depende do 
equilíbrio entre a sua síntese e degradação.
• A síntese de qualquer molécula proteica depende da 
velocidade dos processos de transcrição e tradução.
• Envolve a regulação da expressão dos genes que 
codificam a proteína enzimática.
ALTERAÇÃO DO NÚMERO DE MOLÉCULAS ENZIMÁTICAS
• A degradação é influenciada pela idade, capacidade 
degradativa (integridade do sítio activo) e estado de 
conservação da proteína enzimática (tear and wear).
• As vias degradativas das enzimas são pouco conhecidas.
• Em alguns casos a enzima a ser destruída é “marcada” 
mediante a sua ligação a ubiquitina, seguindo-se o 
encaminhamento do complexo enzima-ubiquiina para 
vacúolos especializados (proteosomas).
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ALTERAÇÃO DA VELOCIDADE DA ENZIMA
• Através de espécies de baixo peso molecular: Pi
• Através do substrato: tendo como referência o Km, as 
diferentes concentrações do substrato podem determinar 
a velocidade da reacção.
Enzimas alostéricas
• São enzimas que possuem um sítio activo (para o 
substrato) e um sítio espacialmente diferente (alostérico) 
para um regulador.
• Podem ser monoméricas ou poliméricas.
• O composto regulador recebe o nome de efector
alostérico. Pode ser positivo (activador) ou negativo 
(inibidor).
• Dependendo da ligação e tipo de efector, a enzima 
alterna, de forma não bem conhecida, entre:
→ um estado T(enso), de baixa afinidade pelo substrato e 
baixa actividade catalítica e…
→ um estado R(elaxado), de elevada afinidade e 
actividade.
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Efector
Substrato
Enzima
Estado T Estado R
Enzimas alostéricas
• EXEMPLOS de enzimas alostéricas: 
- glicogénio fosforilase (efector: AMP)
- fosfofructoquinase (efectores: ATP; fructose 6-fosfato)
- aspartato transcarbamoilase (efector: CTP)
• Quando o efector alostérico é o substrato da enzima, 
também se designa por efector homotrópico.
• Quando o efector alostérico é diferente do substrato, ele 
chama-se heterotrópico.
• Nas enzimas alostéricas multiméricas, a actividade de 
cada subunidade enzimática influencia a das outras. A 
este efeito dá-se o nome de cooperatividade.
• As enzimas alostéricas não seguem a cinética de 
Michaelis-Menten. Porquê?
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v
[S]
Curva 
hiperbólica 
de Michaelis-
Menten
Curva sigmoidal de 
cooperatividade
O fluxo de metabólitos numa determinada via metabólica 
pode ser influenciado por mecanismos que agem ao nível 
de um ou mais produtos dessa via.
A estes mecanismos dá-se o nome de regulação por 
produto.
Estes mecanismos funcionam quase invariavelmente como 
uma retroalimentação.
INTERFERÊNCIA COM O FLUXO DE METABÓLITOS
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REGULAÇÃO POR PRODUTO
É geralmente uma retroalimentação negativa (negative 
feedback). Numa via com fluxo de metabólitos, um deles é
usado como composto de referência – o seu aumento leva à 
diminuição da actividade de uma ou mais das enzimas da via 
envolvidas na síntese desse composto.
EXEMPLO: treonina desaminase (isoleucina)
Em raros casos trata-se de uma retroalimentação positiva 
(feedforward): um metabólito estimula a formação de mais 
moléculas de produto.
Formas de retroalimentação
• Mecanismo básico de inibição: 
O produto (P) inibe o passo cometido (A⇀B).
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Formas de retroalimentação
• Inibição com retroalimentação sequencial: 
Os produtos finais P1 e P2 inibem o primeiro passo 
cometido das suas vias individuais (C⇀D ou C⇀F). Se 
ambos produtos estiverem presentes em abundância 
todas as vias a partir de C ficam bloqueiadas. Tal leva 
ao acúmulo de C que por sua vez inibe o primeiro 
passo cometido A⇀B.
Regulação por retroalimentação
• Multiplicidade enzimática: 
Cada produto final inibe tanto o primeiro passo 
individualcometido e uma das enzimas que 
cataliza o passo cometido comum.
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Regulação por retroalimentação
• Inibição por retroalimentação concertada: 
Cada produto final inibe o primeiro passo 
cometido individual. Ambos inibem o primeiro 
passo cometido comum. 
Regulação por retroalimentação
• Inibição por retroalimentação cumulativa: 
Cada produto final inibe o primeiro passo 
cometido individual. Além disso, cada produto 
final inibe parcialmente o primeiro passo 
cometido comum. 
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M
e
c
a
n
is
m
o
s
 h
a
b
itu
a
is
 d
e
 re
g
u
la
ç
ã
o
 p
o
r re
tro
a
lim
e
n
ta
ç
ã
o
COMPARTIMENTAÇÃO
• Diferentes tecidos/compartimentos possuem 
necessidades metabólicas diferentes e levam a 
cabo processos metabólicos distintos.
• Há duas formas de compartimentação:
- espaços distintos;
- isoenzimas
• É preciso por vezes isolar uma via para que os 
seus metabólitos não seja consumidos por uma 
enzima de uma via sem prioridade.
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COMPARTIMENTAÇÃO
• Em outros casos a enzima tem características 
particulares em função do tecido onde se 
encontra. Nesse caso, fala-se de isoenzimas.
O que é uma isoenzima?
• As isoenzimas podem ter diferenças em: 
- estrutura primária
- afinidade pelo substrato
- comportamento cinético
- forma de regulação
COMPARTIMENTAÇÃO
O cérebro possui uma hexoquinase (a enzima que anexa o 
grupo PO4 nas hexoses) com um Km muito baixo. Isso 
permite assegurar a entrada de glicose nos neurónios, 
mesmo na presença de glicémia baixa.
O fígado possui uma isoenzima da hexoquinase
(glicoquinase) com um Km alto. Apenas fica activa quando 
os níveis de glicose na circulação são bastante elevados [o 
suficiente para activar a produção de ácidos gordos…].
• OUTROS EXEMPLOS de isoenzimas:
- Lactato desidrogenase: tetramérica, com 5 isoenzimas 
(coração, rins, hemácias, cérebro, leucócitos, músculo, 
fígado)
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CONTROLO POR MODIFICAÇÃO DA ENZIMA
1. Modificação covalente: consiste em adicionar ou 
remover um resíduo à molécula de enzima. É reversível. 
A modificação pode ser:
- Fosforilação/desfosforilação: é a forma mais comum de 
modificação covalente. Quinases adicionam o fósforo; 
fosfatases removem-no – assim a enzima é activada (se 
for fosforilada) ou inactivada (se for desforforilada).
- Outras formas: acetilação; carboxilação; sulfação; 
adenilação; uridilação; metilação.
Qual é a diferença entre regulação alostérica e controlo por modificação 
da enzima?
Modificacão Molécula doadora Exemplo de 
proteína
modificada
Função da poteína
Fosforilação ATP Glicogénio
fosforilase
Homeostase da 
glicose; 
transdução de 
energia
Acetilação Acetyl CoA Histonas DNA ; transcrição
Miristoilação Miristoil CoA Src Transdução de 
sinais
ADP-ribosilação NAD RNA polimerase Transcrição
Farnesilação Farnesil
pirofosfato
Ras Transdução de 
sinais
γ-Carboxilação HCO3
-
Trombina Coagulação
Sulfação 3′-
Fosfoadenosina-
5′-fosfosulfato
Fibrinogénio Coagulação
Ubiquitinação Ubiquitina Ciclina Controlo do ciclo
celular
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CONTROLO POR MODIFICAÇÃO DA ENZIMA
2. Proteólise (ou activação proteolítica)
• Enzimas digestivas e factores de coagulação são 
secretados como proenzimas (ou zimogénios). A 
remoção de resíduos de aminoácidos confere-lhes a 
actividade esperada.
• EXEMPLOS: 
- pro-colagenase; pro-elastase
- pepsinogénio; pró-carboxipeptidase; tripsinogénio;
quimotripsinogénio
- pró-trombina; fibrinogénio
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FIM DA PARTE II
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