Bioquímica I_Enzimas/ Veterinária/ UFPEL/ 2021.

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Enzimas 
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Prof. Dr. César Augusto Brüning 
cabruning@yahoo.com.br 
Sala 302A - Prédio 29 – Campus Universitário 
 
 
 
Pelotas, 2017 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS 
CENTRO DE CIÊNCIAS QUÍMICAS, FARMACÊUTICAS E DE ALIMENTOS 
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA I 
Enzimas 
Enzimas são catalisadores biológicos 
 Aceleram as reações químicas e atuam em soluções aquosas sob condições 
suaves de temperatura e pH; 
 Possuem alto grau de especificidade para os seus respectivos substratos; 
 Estão no centro de cada um dos processos bioquímicos; 
 A maioria das enzimas é proteína (existem moléculas de RNA catalíticas). 
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Enzimas 
Constituintes das enzimas 
Ligação da enzima ao 
substrato 
A reação ocorreu 
 A + B C 
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Enzimas 
Constituintes das enzimas: íons inorgânicos como cofatores 
4 
Enzimas 
Constituintes das enzimas: coenzimas cofatores 
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Enzimas 
As enzimas são classificadas segundo as reações que catalisam 
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Enzimas 
Reações exergônicas e endergônicas 
Processo termodinamicamente 
favorável, porém lento 
Processo termodinamicamente 
desfavorável, precisa energia (ATP) 
Glicose (C6H12O6) na bancada: leva anos para ser oxidada a CO2 e H20 
Glicose no organismo: oxidada a CO2 e H20 em segundos 
A diferença é a catálise enzimática !! 
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Como as enzimas funcionam: 
Sítio ativo: local da enzima onde ocorre a 
reação enzimática 
Substrato: molécula que liga no sítio ativo 
e sobre a qual a enzima age 
O contorno da superfície do sítio ativo é 
delimitado por resíduos de aminoácidos 
com grupos nas cadeias laterais que ligam 
o substrato e que catalisam a sua 
tranformação química 
Reação enzimática: 
E + S ES EP E + P 
E: enzima ; S: substrato; P: produto 
As enzimas alteram a velocidade da reação e não o equilíbrio 
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Como as enzimas funcionam: 
Diagrama de coordenada de reação: 
 S P 
ΔG’° positivo: reação endergônica 
ΔG’° negativo: reação exergônica 
 
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Como as enzimas funcionam: 
Diagrama de coordenada de reação: 
E + S ES EP E + P 
As enzimas aumentam a velocidade das reações por diminuírem as energias de ativação 10 
Como as enzimas funcionam: 
11 
Como as enzimas funcionam: 
 Na interação ES ocorrem ligações 
covalentes e ligações fracas (pontes de 
hidrogênio e interações hidrofóbicas e 
iônicas) 
 A formação de cada interação fraca no 
complexo ES é acompanhada pela 
liberação de uma pequena quantidade de 
energia livre que estabiliza a interação 
 A energia proveniente da interação ES é 
denominada energia de ligação (ΔGB). 
 A energia de ligação é a principal fonte de 
energia livre utilizada pelas enzimas para 
a diminuição da energia de ativação das 
reações 
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Como as enzimas funcionam: 
 Quanto maior o número de interações 
fracas, maior será a energia de ligação 
liberada para a catálise enzimática 
EXPLICA A ESPECIFICIDADE DAS ENZIMAS 
Interações fracas são otimizadas no estado 
de transição da reação. Os sítios ativos das 
enzimas são complementares não aos 
substratos por si mesmos, mas aos estados 
de transição pelos quais os substratos 
passam ao serem convertidos em produtos 
durante a reação enzimática 
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Como as enzimas funcionam: 
BASTONASE 
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Como as enzimas funcionam: 
A energia de ligação (ΔGB) liberada pelas interações fracas entre enzima e 
substrato é fundamental para a catálise enzimática 
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Alguns fatores alteram a atividade enzimática 
Como as enzimas funcionam: 
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Cinética enzimática 
A concentração do substrato influi na velocidade das reações catalisadas por 
enzimas 
Equação de Michaelis-Menten: 
Vo = Vmáx[S] 
 Km + [S] 17 
Cinética enzimática 
A concentração do substrato influi na velocidade das reações catalisadas por 
enzimas 
Equação de Michaelis-Menten: 
Vo = Vmáx[S] 
 Km + [S] 18 
Cinética enzimática 
A concentração do substrato influi na velocidade das reações catalisadas por 
enzimas 
Equação de Michaelis-Menten: 
Vo = Vmáx[S] 
 Km + [S] 19 
Cinética enzimática 
Gráfico duplo-recíproco de Lineweaver-Burk 
1 = Km + 1 
 Vo Vmáx[S] Vmáx 
Equação de Lineweaver-Burk 
y = ax + b 
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Inibição enzimática 
As enzimas estão sujeitas à inibição reversível e irreversível 
1. INIBIÇÃO REVERSÍVEL COMPETITIVA 
O inibidor (I) competitivo compete com o substrato (S) pelo sítio ativo da 
enzima (E). À medida que o inibidor ocupa o sítio ativo, ele impede que o 
substrato se ligue à enzima. 
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Inibição enzimática 
1. INIBIÇÃO REVERSÍVEL COMPETITIVA 
 A presença do inibidor 
aumenta o Km por um 
fator α: 
 O inibidor pode ser 
deslocado do sítio ativo 
simplesmente pela 
adição de mais substrato. 
Km aumenta e Vmáx não é 
alterada 
α = 1 + [I] 
 KI 
KI = [E][I] 
 [EI] 
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Inibição enzimática 
1. INIBIÇÃO REVERSÍVEL COMPETITIVA 
 A presença do inibidor 
aumenta o Km por um 
fator α: 
 O inibidor pode ser 
deslocado do sítio ativo 
simplesmente pela 
adição de mais substrato. 
Km aumenta e Vmáx não é 
alterada 
α = 1 + [I] 
 KI 
KI = [E][I] 
 [EI] 
Vo = Vmáx[S] 
 αKm + [S] 
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Inibição enzimática 
2. INIBIÇÃO REVERSÍVEL INCOMPETITIVA 
O inibidor (I) incompetitivo liga-se em um sítio distinto do sítio ativo do substrato 
(S) e, ao contrário do inibidor competitivo, liga-se apenas ao complexo ES. 
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Inibição enzimática 
2. INIBIÇÃO REVERSÍVEL INCOMPETITIVA 
 A presença do inibidor 
diminui a Vmáx por um fator 
α’: 
 Como o inibidor não se liga 
no sítio ativo, não pode ser 
deslocado pela adição de 
mais substrato. 
Km e Vmáx diminuem 
α’ = 1 + [I] 
 K’I 
K’I = [ES][I] 
 [ESI] 
 O Km diminui porque a [S] 
necessária para atingir 
metade da Vmáx diminui por 
um fator α’ 
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Inibição enzimática 
2. INIBIÇÃO REVERSÍVEL INCOMPETITIVA 
 A presença do inibidor 
diminui a Vmáx por um fator 
α’: 
 Como o inibidor não se liga 
no sítio ativo, não pode ser 
deslocado pela adição de 
mais substrato. 
Km e Vmáx diminuem 
α’ = 1 + [I] 
 K’I 
K’I = [ES][I] 
 [ESI] 
inconpetitivo 
 O Km diminui porque a [S] 
necessária para atingir 
metade da Vmáx diminui por 
um fator α’ 
Vo = Vmáx[S] 
 Km + α’[S] 
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Inibição enzimática 
3. INIBIÇÃO REVERSÍVEL MISTA 
O inibidor (I) liga-se em um sítio distinto do sítio ativo do substrato (S) e pode 
ligar-se tanto à enzima (E) quanto ao complexo ES. 
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Inibição enzimática 
3. INIBIÇÃO REVERSÍVEL MISTA 
 A presença do inibidor 
diminui a Vmáx por um fator 
α’ e aumenta Km por um 
fator α: 
 Se α = α’ é inibição não 
competitiva 
Km aumenta e Vmáx 
diminui 
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Inibição enzimática 
3. INIBIÇÃO REVERSÍVEL MISTA 
misto 
 A presença do inibidor 
diminui a Vmáx por um fator 
α’ e aumenta Km por um 
fator α: 
 Se α = α’ define-se como 
inibição não competitiva 
Km aumenta 
(discretamente) e 
Vmáx diminui 
Vo = Vmáx[S] 
 αKm + α’[S] 
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Inibição enzimática 
4. INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL 
Os inibidores irreversíveis ligam-se covalentemente com ou destroem um grupo 
funcional da enzima essencial à atividade da enzima ou então formam uma 
associação não covalente estável 
Exemplos: 
Penicilina: forma ligação covalente com a transpeptidase bacteriana, importante 
para a síntese de peptideoglicano, constituinte principal da rígida parede celular 
que protege as bactérias da lise osmótica. 
Ácido clavulânico: forma ligação covalente com as β-lactamases 
Inseticidas organofosforados: inibem irreversivelmente a acetilcolinesterase 
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Inibição enzimática 
4. INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL 
Inseticidas organofosforados: inibem irreversivelmente a acetilcolinesterase 
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Inibição enzimática 
4. INIBIÇÃO IRREVERSÍVELInseticidas organofosforados: inibem irreversivelmente a acetilcolinesterase 
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Inibição enzimática 
4. INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL 
Inseticidas organofosforados: inibem irreversivelmente a acetilcolinesterase 
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Enzimas regulatórias 
As enzimas regulatórias têm sua atividade catalítica aumentada ou diminuída em 
resposta a certos sinais: 
O crescimento e a sobrevivência das células dependem do uso eficiente dos 
recursos disponíveis, e essa eficiência é possibilitada pelas enzimas regulatórias 
 Moduladores alostéricos: agem 
por meio de ligações reversíveis e 
não covalentes nas enzimas 
alostéricas (alteram a 
conformação da enzima) 
 Modificações covalentes: 
fosforilação, acetilação, etc (a 
modificação de um resíduo de 
aminoácido da enzima causa 
mudança de conformação). 
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Enzimas regulatórias 
Moduladores alostéricos (positivos ou negativos): 
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Enzimas regulatórias 
Modificações covalentes: 
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