Enzimas: Estrutura, Função e Classificação

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BCM-ENZIMAS. Dia 13/05/2020.Caso clínico 2
Paciente masculino, branco, 29 anos, motorista. Há uma semana iniciou quadro de dor precordial opressiva, com irradiação para membro superior esquerdo, intermitente. Os episódios tiveram duração superior a 40 minutos. A dor não foi respiratório-dependente e se iniciou em repouso, sem alívio com mudança postural. Procurou serviço de emergência cerca de uma semana depois com piora da intensidade da dor. Negou quaisquer sintomas associados, bem como história prévia de hipertensão arterial, diabetes mellitus, dislipidemia ou antecedentes familiares de doenças cardiovasculares. Negou tabagismo, etilismo ou uso de drogas ilícitas, bem como de suplementos alimentares ou anabolizantes.
A creatinofosfoquinase (CPK) na admissão foi 434 e sua fração MB (CKMB) foi 49. Na avaliação seriada, quatro horas após a admissão, sofreram incremento para 867 e 104, respectivamente.
ENZIMASCaso clínico 1
Um recém-nascido apresentou vômitos e diarreia frequentes a partir do 4º dia de vida, o que causou uma perda de peso significativa. Foi constatado no 20º dia de vida, icterícia, hepatomegalia e ligeira opacificação do cristalino.
Os exames laboratoriais revelaram aumento de bilirrubina conjugada e não conjugada, aumento de açúcares redutores na corrente sanguínea e presença de galactose na urina (galactosuria).
Galactosúria (ou galactosuria) é a presença de galactose na urina. Como há deficiência enzimática no organismo para quebrar esse monossacarídeo, seu excesso é eliminado via urina.
1. Descreva a estrutura e a função das enzimas.
Enzimas são proteínas (Através da estrutura terciária, sua função é determinada), logo, são formadas por longas cadeias lineares de aminoácidos. E tem a função de catalisar as reações, aumentando a velocidade da mesma, e também por causa da sua especifidade, ela "seleciona" as reações que efetivamente vão ocorrer.
2. Defina energia de ativação. Como as enzimas interferem com essa energia?
É a energia que a reação precisa para começar, como as enzimas aceleram essa reação, então elas diminuem a energia de ativação.
3. Como as enzimas são classificadas?
Oxirredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e ligases.
4. O que são cofatores e coenzimas?
Cofatores são componentes da reação enzimática, podendo ser íons metálicos ou moléculas orgânicas, não proteicas, de complexidade variada, que recebem o nome de coenzima.
Orgânico: coenzima.
Inorgânico: Cofatores.
5. Cite dois fatores que alteram a atividade enzimática.
pH e temperatura.
CATALISADORES
· Substâncias que alteram a velocidade de uma reação química que provoca catálise.
· A presença dessas proteínas com função catalítica, “dirige” todas as reações celulares, o que permite a manutenção da vida celular, tal que depende da contínua ocorrência de um conjunto de reações químicas, que devem ocorrer em velocidades adequadas à fisiologia e precisam ser altamente especificas. 
· Durante muito tempo, admitiu-se que todos os catalisadores biológicos fossem proteínas. No início da década de 1980, entretanto, verificou-se que moléculas de RNA catalisavam reações químicas celulares e foram denominadas ribozima.
· As enzimas aceleram a velocidade da reação por diminuírem sua energia de ativação.
· A velocidade da reação pode ser aumentada de três maneiras diferentes:
1. Aumentando a concentração do reagente;
2. Elevando a temperatura, pois um número maior de moléculas atinge a energia de ativação;
3. Diminuindo a energia de ativação, por permitir que, mesmo mantida a temperatura, um número maior de moléculas atinja a energia necessária para reagir;
· Os catalisadores aceleram a velocidade sem alterar a concentração e sem ser consumida.
· O catalisador participa efetivamente da reação, sofrendo alterações de sua estrutura química durante o processo; invariavelmente, porém, retorna à sua forma original quando a reação termina.
· Reagentes = substratos.
· A eficiência da catálise enzimática deriva da ligação do substrato à enzima.
· Geralmente há uma grande diferença de tamanho entre as moléculas de enzimas e as de seus substratos. As enzimas são macromoléculas proteicas e suas massas molares variam. Embora, em geral, o total da molécula seja necessário para a catálise, a ligação com o substrato dá-se apenas em uma região pequena e bem definida de enzima, chamada de sitio ativo.
· O sitio ativo constitui uma cavidade com forma definida, revestida por cadeias laterais de aminoácidos, algumas que ajudam a ligar o substrato enquanto outras participam diretamente da catálise. = A estrutura do sitio ativo é responsável pela grande especificidade das enzimas.
· A relação substrato-enzima não deve ser entendida como um modelo rígido de chave-fechadura. Pois, a ligação ao substrato provoca uma mudança na conformação da enzima, amoldando sua forma ao substrato e fazendo-a adquirir uma nova configuração, ideal para catálise = ajuste induzido. = Mão em luva.
· As enzimas são mais eficientes que os catalisadores não enzimáticos.
— Substratos podem ser: ácidos nucléicos, lipídeos ou até mesmo outras proteínas. No caso da conversão de fenilalanina hidroxilase que converte a fenilalanina em tirosina. A fenilalanina serve como substrato. (adc + da pág 58)
— Alguns exemplos de processos que utilizam enzimas:
· Controle da pressão arterial;
· Digestão;
· Glicólise;
· O sitio ativo de uma enzima permite a ligação apenas do seu substrato, trazendo grande especificidade para a catálise. Logo, o grau de especificidade varia com a enzima considerada.Há enzimas que aceitam como substratos, vários aminoácidos, enquanto outras exigem um aminoácido determinado. Entretanto, qualquer que seja o grau de especificidade apresentado pelas enzimas, é sempre maior do que o apresentado pelos catalisadores não enzimáticos. 
Os íons H+ por exemplo, agem como catalisadores em um grande número de reações, incluindo a hidrólise de ésteres, proteínas e polissacarídeos. As enzimas proteolíticas, ao contrário, são especificas para a hidrólise de proteínas, não atuando sobre carboidratos ou lipídios, para cuja hidrolise são necessários enzimas próprias.
Diagrama mostrando a variação de energia livre em função do caminho de uma reação espontânea hipotética. Na presença do catalisador, a reação ocorre por um caminho alternativo com energia de ativação menor.
—Mecanismo da catálise
A equação química apresenta um erro, pois, quando há a formação de produto + enzima não é reversível, ou seja, só há a presença da primeira setinha.
— Exemplos de processos que utilizam enzimas em nossas células:
· Mitocôndria; (ciclo do ácido cítrico, oxidação de ácidos graxos, descarboxilação do piruvato).
· Citosol (ciclo das pentoses, glicólise, síntese de ác. Graxos)
· Núcleo (síntese de RNA e DNA);
· Lisossomos (degradação de macromoléculas complexas). 
— Grupos prostéticos formam HOLOENZIMAS = enzimas conjugadas, que: 
· Dependem de outras moléculas para sua atividade.
· Nem toda enzima é uma holoenzima;
· Metálicas Cofatores: Zn2+;
· Não metálicas coenzimas: NAD+ ;
Apoenzima é uma enzima separada do seu grupo prostético, logo, não tem atividade enzimática;
Essa ligação do cofator/coenzima á apoenzima, forma o grupo prostético, promovendo a ligação do seu substrato e consequentemente, sua ativação. = Holoenzimas.
— As principais nomenclaturas Recomendada é:
· Prefixo substrato 
· Sufixo ase.
Exemplo: Elastase, Urease.
Descrição da ação: lactato-desidrogenase, adeniato-ciclase;
— TRÊS FATORES PRINCIPAIS QUE ALTERAM A ATIVIDADE DAS ENZIMAS
· Condições do meio
· pH
· Temperatura
· Tempo da reação
· Concentração dos componentes da reação
· Enzima
· Substrato
Curva roxa = substrato, nesse caso, diminui com o tempo, o que é normal, pois, está sendo convertido em produto.
Curva azul = enzima, diminui por que forma o complexo enzima-substrato.
Voltando aos casos clínicos do começo da aula, vamos falar de galactosemia clássica ↓
Falando sobre o caso clínico 2
A CPK é uma enzima intracelular. É encontrada em maior proporção no músculo esquelético,músculo cardíaco e cérebro. Um aumento da dosagem da CPK significa lesão celular. A extensão e gravidade da lesão, determinarão o grau de elevação da enzima. 
No infarto agudo do miocárdio, a CPK aumenta nas primeiras 2 a 6 horas, após o início do episodio, e alcança valores máximos nas 18 a 24 horas subseqüentes.
Transtornos miopáticos (miocardite, polimiosite, dermatomiosite), distrofia de Duchenne, síndrome de Ree, hipotermia prolongada, hipotireoidismo, cirurgia, traumatismos, etc.
Existem diversas causas que pode produzir aumento da CPK, como no caso de atividade física vigorosa ou trauma do músculo esquelético.