Enzimas

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Júlia Corrêa - 2025.2
 Bioquímica - Charbell
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 Enzimas .
1) DEFINIÇÃO E CARACTERÍSTICAS GERAIS
Þ São catalizadores biológicos de natureza proteica que aumentam a velocida-
de de reação sem serem atrapalhadas/ alteradas pela reação.
Þ A vida é um conjunto de reações bioquímicas e sem as enzimas seria inconce-
bível, pois as reações não ocorreriam tão rápido o suficiente para a manuten-
ção das funções fisiológicas.
Þ Quase todas as reações do corpo são mediadas por enzimas.
Þ As enzimas catalizam as reações através da estabilização dos estágios de
transição, formas químicas de maior energia no caminho da reação.
Þ As enzimas são essencias para a organização, ordenamento e eficiência das
vias metabólicas.
Þ A regulação de atividade das enzimas possibilita adaptações ao metabolismo
a depender das mudanças que ocorrem a todo momento.
Þ 1/4 do genoma humano é codificado por genes de enzimas. (Projeto Genoma
Humano).
Þ Resumidamente as enzimas:
Diminuem a energia de ativação, levando a altas velocidades de reação;
São muito específicas;
São sintetizadas pelas próprias células;
Têm concentração e atividade moduláveis.
2) NOMENCLATURA DE ENZIMAS
Þ Nome recomendado
Nome para uso no dia-a-dia;
Sufixo “ase” adicionado ao nome do substrato;
Ex: Urease/Glicosodase/Sacarase.
Descrição de sua ação
Ex: Lactato Desidrogenase
Þ Nome sistemático
Padronizado pela IUBMB;
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Sistema de nomenclatura em 6 classes principais;
Definição do nome da enzima em 4 dígitos: classe principal, classes e sub-
classes de substratos e número de série da enzima.
* Mais usado pelo mundo.
Þ Nome usual
Nomenclaturas consagradas pelo uso.
Ex: Tripsina / Pepsia / Ptialina.
 3) CLASSES DE ENZIMAS
Þ Oxidorredutases
São enzimas que catalizam reações de transferência de elétrons, ou seja
reações de oxi-redução.
São as Desidrogenases e as Oxigenases.
Se uma molécula se reduz, tem que haver outra que se oxide.
Þ Transferases
Enzimas que catalisam reações de transferência de grupamentos funcio-
nais como grupos amina, fosfato, acil, carboxil.
Por exemplo, Cinases e as Transaminases.
Þ Hidrolases
Catalisam reações de hidrólise de ligação covalente.
Por exemplo, as Peptidades.
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Þ Liases/Sintases
Catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas
de água, amônia e gás carbônico.
Por exemplo, as Desidratases e as Descarboxilases.
Þ Isomerases
Catalisam reações de interconvenrsão entre isômeros ópticos ou geomé-
tricos (Mudança de uma molécula por seu isômero.)
Por exemplo, as Epimerases.
Þ Ligases
Catalisam reações de formação e novas moléculas a partir da ligação
entre duas já existentes, sempre com a utilização de ATP.
4) PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
Þ Sítio Ativo
Também é chamado de ‘Centro ativo’ ou ’Ponto ativo’;
Trata-se de uma região de ligação da enzima com o substrato e ao cofa-
tor/coenzima;
É o sítio catalítico;
Desenha-se como uma fenda complementar especial, contendo aminoá-
cidos, configurando uma estrutura tridimensional, ocorrida pela presença
de aminoácidos com grupamentos laterais que participam na geração e
na quebra das ligações, como grupamentos catalíticos;
Ocupa uma posição relativamente pequena no volume total da enzima.
Þ Especificidade das enzimas
As enzimas são altamente específicas, reagindo com um ou outro substra-
to específico. Divide-se em:
 - Especificidade absoluta: as enzimas que só se ligam a substratos espe-
cíficos (ex: catalase / urease).
 - Especificidade Relativa: as enzimas se ligam a vários substratos, desde
que sejam semelhantes (Ex Serina-proteases Tripsina, Elastase, Quimiotripsi-
na).
Serina Proteases conseguem fazer a quebra de alguns outros componen-
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tes além de seu substrato específico.
* A especifidade de uma enzima é dada pelo tamanho de sua estrutura,
cargas/polaridade e caáter hidrofóbico do local de ligação com o sub-
strato.
As fendas possuem caráter apolar (o que melhora a catálise), e as liga-
ções aos substratos são por forças de Van der Waals, pontes de H, intera-
ções hidrofóbicas, ligações eletroestáticas.
Þ Modelos de Ligação Enzima-substrato
Chave-Fechadura - Encaixe perfeito entre Enzima e Substrato.
Induced Fit (Encaixe induzido) - A enzima possui flexibilidade conformacio-
nal e o encaixe é perfeito na ligação entre Enzima e Substrato, de modo
que o sítio catalítico é moldável à molécula do substrato.
Obs: Evidências experimentais sugerem um terceiro modelo que combina
o ajuste induzido a uma ‘torção’ da molécula do substrato, que o ‘trava-
ria’ e prepararia para sua transformação em produto.
 Chave-fechadura
 Induced Fit
Þ Coenzimas e Íons metálicos (cofatores) 
São esseciais para a atividade enzimática podem ser consumidos na reação
ou não.
Ex: Vitaminas Hidrossolúveis / Íons metálicos - Zn, Fe.
HOLOENZIMA - ENZIMA + COFATOR / COENZIMA
 (Apoenzima) (Grupamento Prostético)
Cofatores são íons metálicos (alguns livros também incluem moléculas or-
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gânicas) que podem ser necessárias para a função de uma enzima.
- Os cofatores não estão ligados permanentemente à molécula de enzi-
ma mas, na ausência deles a enzima é inativa.
Coenzima são compostos orgânicos; quase sempre são derivados de vita-
minas, que atuam em conjunto com as enzimas. Podem atuar segundo 3
modelos.
- Ligando-se à enzima com afinidade semelhante à do substrato.
- Ligando-se covalentemente em local próximo ou no próprio sítio catalítico
da apoenzima.
- Atuando de maneira intermediária aos dois extremos acima citados.
 * Holoenzima= enzima + cofator/coenzima
Isoenzimas são enzimas que catalisam a mesma reação, mas diferem na
estrutura primária e/ou na composição de suas subunidades.
Ex: Lactato desidrogenase (Enzima que participa do processo de transformar
glicose em energia. Está presente nas células do fígado, coração, pâncreas,
rins, etc...
* Na clínica:
A concentração dessa enzima fica muito elevada quando há lesão pulmonar,
tb aparece alta em lesão hepática, pode ser diagnóstico de linfoma, hepati-
te,etc pois existem várias LDH.
Definição de atividade enzimática: Uma unidade Internacional (UI) de enzima
catalisa a conversão de 1mol de substrato em produto por minuto. A velocida-
de (V) de uma reação enzimática é definida como a conversão do substrato
em produto por unidade de tempo.
Atividade específica de enzima: número que avalia a pureza da enzima e a
atividade por tecido alvo.
Þ Localização dentro da célula
As enzimas se localizam em organelas específicas;
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Compartimentalização - Isola o substrato da reação ou produto de outras
reações específicas.
* Depende por exemplo do pH de funcionamento adequado de cada
enzima.
5) FUNCIONAMENTO DAS ENZIMASÞ Alterações de Energia durante a reação
A diferença de energia livre entre produtos e reagentes (entalpia).
A energia necessária para se transformar reagentes em produtos.
Todas as reações químicas possuem uma barreira separando os reagen-
tes dos produtos formando um estado de transição.
O estado de transição (estado reativo) é um período na catálise onde há
maior energia do que os reagentes e produtos. É um estágio intermediá-
rio, reativo.
Para se levar os reagentes ao estado de Transição, há necessidade de
energia de ativação.
Sem enzimas, gasta-se mais energia pra se energizar os reagentes.
6) FATORES QUE ALTERAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES
Þ Concentração de substrato
Velocidade máxima é o número de moléculas de substrato convertidas
em unidade de tempo (micromoles/min).
A Vmáx aumenta graças ao aumento do substrato.
Platô - quando ocorre a saturação de todos os sítios ativos de ligação.
* Cada enzima tem o seu platô de acordo com sua cinética, velocidade,
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afinidade.
Þ Temperatura
O aumento da temperatura leva ao aumento da velocidade até um pi-
co máximo. Depois disso, qualquer aumento de temperatura leva a dimi-
nuição da velocidade devido a desnaturação das enzimas.
Þ Influência do pH
O hidrogênio iônico influencia na velocidade de reação por influir no sítio
ativo através da presença de grupos especializados.
Extremos de pH levam a mudanças no caráter iônico das cadeias late-
rais.
Enzimas citossólicas - pH de 7/8
Enzimas lissossomais - pH ácido.
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 7) EQUAÇÃO DE MICHAELIS - MENTEN
Þ Definição
A equação pode ser expressa graficamente, que representa o efeito da con-
centração de substrato sobre a velocidade da reação enzimática.
V0 = Vmáx . [S] / Km + [S]
A equação foi formulada por 2 pesquisadoras que propuseram um modelo sim-
ples de cinética das reações catalisadas por enzimas;
A partir deste modelo, estas pesquisadoras criaram uma equação que nos per-
mite demonstrar como a velocidade de uma reação varia com a variação da
concentração do substrato.
O Km de um substrato para uma enzima específica é característico, e nos for-
nece um parâmetro de especifidade deste substrato em relação à enzima.
Quanto menor o Km, maior a especificidade, e vice-versa.
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Þ Foi provado que:
No momento em que o substrato (S) se liga a Enzima (E) é formado um in-
termediário Enzima-substrato (ES).
Ocorre reações entre enzima e substrato
Formação de E + Produto (P)
Ocorre a decomposição de ES em P que é a etapa limitante da catálise.
Þ Inferências
As concentrações de enzimas são sempre menores do que as de substra-
to.
O V0 somente é usado pois a velocidade das reações enzimáticas só são
medidas pela velocidade inicial.
Þ Conclusões
Km reflete a afinidade ES
Km = É numericamente igual a [ ] de substrato quando a velocidade da
reação é igual à metade da Vmáx.
Km baixo = Alta afinidade ES - Enzimas eficientes que operam com baixa
concentração de substrato.
Km alto = Baixa afinidade ES - Enzimas somente atingem eficiência máxi-
ma com elevada [ ] de substrato.
 OBS: enzimas alostéricas não respeitam os parâmetros de Michaelis men-
ten.
8) INIBIÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
Inibidor - qualquer substância que pode diminuir a velocidade de uma reação
catalisada por enzimas. Podem ser reversíveis ou irreversíveis, covalente ou
não. Em relação à inibição reversível, dois tipos de inibição, Competitiva e
não-competitiva.
Þ Inibição Competitiva
Ligação do inibidor reversivelmente ao mesmo sítio que o substrato ocu-
paria - competição com o substrato pelo sítio.
A velocidade máxima não modifica.
Ex1: Finasteride - inibidor competitivo da 5-alpha-redutase (redução da
produção da testosterona.
Ex2: Azidotimidina (AZT) - inibidor competitivo da HIV-RT.
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Þ Inibição não competitiva
Ligação do inibidor reversível no sítio alostérico da enzima, levando à dimi-
nuição da Vmáx.
Pode ser revertido pela síntese de mais enzimas.
Ocorre quando inibidor e substrato encontram-se em sítios diferentes da
enzima.
O inibidor se dissocia muito lentamente de sua enzima alvo, mas que es-
sencialmente não forma produtos. Logo, este inibidor age no número de
renovação da enzima.
Inibidor Acompetitivo: o inibidor paralisa a enzima e ela praticamente pa-
ralisa sua ação.
Ex1: Intoxicação por metais pesados (Hg+, Pb+ e Ag+ levam a inibição
não competitiva por agirem no sítio alostérico.
Þ Inibição irreversível:
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O inibidor se liga de forma covalente ao sítio ativo e bloqueia a enzima de
uma maneira que ela não funciona mais. Essa inibição só pode ser conser-
tada através da fabricação de mais enzimas.
A aspirina é um inibidor irreversível das enzimas COX (que são liberadas
em respostas inflamatórias, para que eu possa reativar essa enzima ela
precisa ser produzida novamente).
9) REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
É essencial que as vias metabólicas sejam reguladas;
A regulação acontece em etapas limitantes - enzimas- alvo.
Þ Regulação alostérica
Enzima Isostérica - curva de saturação do substrato é hiperbólica sendo
de um único formato.
Enzimas alostéricas - possuem curvas de velocidade x substrato com gráfi-
cos sigmoides. Neste caso, geralmente há ligação de um efetor alostérico
ligando-se a um ou outro local diferente do sítio ativo.
Se o efetor com efeitos alóstericos for o substrato - Homotrópico - pode ter
cooperatividade positiva ou negativa (Cooperatividade é a medida do
substrato quando a reação chegar a metade).
Se o efetor é diferente do substrato - heterotrópico
Þ Regulação por modificação covalente: é um mecanismo de fosforilação (add
fosfato) ou desfosforilação (tirar fosfato). A consequência depende de cada
enzima- algumas se ativam quando fosforiladas e inibem quando desfosforila-
das e vice-versa.
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Þ Indução X repressão: é a regulação feita pelas células a partir da fabricação
ou não se novas enzimas.
Indução= síntese aumentada;
Repressão= síntese diminuída.
Þ Atividade proteolítica: existem enzimas ativas e inativas. As inativas são chama-
das de zimogênios e, ao serem hidrolisadas, são ativadas e passam a ter fun-
ção fisiológica. Acontece nas enzimas da cascata de coagulação e nas enzi-
mas digestivas.
10) ENZIMAS PARA LABORATÓRIO CLÍNICO
Enzima Tecido Ex do uso para o diag-
nóstico
AST Coração, fígado, cérebro Doença no fígado
ALT Fígado Doença no fígado, hepa-
tite cronica
Amilase Pâncreas, gândula salivar, Pancreatite aguda...
CK Coração, cérebro, muscu-
lo
Distrofia muscular..
GGT Fígado Hepatite
LDH Coração, fígado Linfoma, hepatite
Lipase Pâncreas Pancreatite aguda
Fosfatase alcalina Osteoblasto Doença nos ossos, tumo-
res ósseos.
Fosfatase ácida Próstata Câncer de próstata