4 - RESUMO DA AULA 04 - BIOQUÍMICA (ENZIMAS)

Prévia do material em texto

AULA 4 BIOQUÍMICA: ENZIMAS 
- Examinar o conceito de enzimas e sua importância; 
 
- Relacionar estrutura e função enzimática; 
 
- Definir cinética enzimática e os fatores que influenciam na velocidade das reações. 
 CONCEITO DE ENZIMAS 
- A maioria das enzimas são proteínas, exceto um pequeno grupo de moléculas de RNA catalíticas. 
- Enzimas são capazes de catalisar (acelerar) as reações químicas no corpo 
- Enzimas aumentam a velocidade de reação das substâncias reagentes formando produtos, e detalhe, as enzimas 
que fazem reações não são consumidas durante a reação, ou seja, são liberadas de forma inalteradas podendo 
participar de uma nova reação. 
- Enzimas reconhecem apenas substratos (que são os reagentes) específicos 
- Enzimas são capazes de atuar em soluções aquosas, nas condições adequadas de temperatura e pH. 
- Algumas possuem uns componentes químicos adicionais que aumentam seu repertório de capacidades catalíticas. 
 
Esses componentes químicos adicionais são: grupos prostéticos, cofator e coenzima VEJA CADA UM DELES: 
GRUPOS PROSTÉTICOS: São considerados como um cofator firme e estável, ligados nas proteínas enzimáticas 
Exemplo: o grupo heme da hemoglobina. 
COFATOR: São compostos não proteicos (grupos prostéticos) que permitem que algumas proteínas exerçam sua 
atividade completa. Esses cofatores podem ser um ou mais íons inorgânicos como por exemplo Fe2+ , Mg2+ ou Zn2+ 
, ou uma molécula orgânica ou metalo-orgânica denominada coenzima. 
COENZIMAS: São moléculas orgânicas pequenas, termoestáveis (Substância que não altera sua estrutura devido a 
mudanças de temperaturas) que facilmente dissociam-se da proteína enzimática. São normalmente derivadas de 
vitaminas ou nutrientes orgânicos que devem estar presentes na dieta em pequenas quantidades. Chamamos a 
enzima inativa, ou seja, não ligada a seu cofator de apoenzima ou apoproteína, já a enzima na forma ativa ligada ao 
seu cofator recebe o nome de holoenzima. 
APOENZIMA (inativa) + COFATOR = HALOENZIMA (ativa) 
 
ATIVADORES METÁLICOS: São representados por cátions metálicos mono ou divalentes como K+, Mn2+, Mg2+, Ca2 
+ ou Zn2+. São indispensáveis para atividade de um grande número de enzimas. 
Esses íons podem estar fraco ou firmemente ligados a uma proteína enzimática. 
 
 NOMENCLATURA DAS ENZIMAS 
- O nome recomendado para uma enzima possui um sufixo ase, e o prefixo designa qual o substrato em que ela se 
liga. Exemplos: amilase, urease, glicosidase. 
- O prefixo também pode indicar a reação que ela catalisa. 
Exemplo: a lactato desidrogenase (LDH) entre o piruvato e o lactato. 
 
 PROPRIEDADES DAS ENZIMAS 
- As enzimas são proteínas globulares. 
- Região da enzima que é o local no qual o substrato, ou reagente, se liga à enzima: sítio ativo ou centro ativo da 
enzima. 
- Centro ativo da enzima: É a região que participa da conversão do substrato em produto, ou seja, é o espaço onde o 
substrato se liga (de forma não covalente), é composto por coenzimas, íons ativadores e resíduos de aminoácidos. 
- Substrato: Reagente em uma reação catalisada por uma enzima. 
- Essas interações são feitas e desfeitas para que a enzima seja liberada de forma inalterada para o meio, podendo 
participar de uma nova reação. 
 COMO OCORRE A REAÇÃO ENZIMÁTICA 
Para que uma reação enzimática ocorra, é necessário que o substrato e a enzima estejam presentes no meio aquoso 
onde a reação irá se processar. A ordem dos eventos é a seguinte: 
1 - O substrato se encaixa no centro ativo da enzima; 
2 - Forma-se, o complexo enzima-substrato; 
3 - A reação se processa; 
4 - Há a formação do complexo enzima produto; 
5 - O produto da reação e a enzima inalterada são liberados no meio. 
 
 
 Ilustração 
 
- Se uma enzima for desnaturada, ou dissociada nas suas subunidades, a sua atividade catalítica será perdida 
- A atividade catalítica de uma enzima depende da integridade da sua conformação nativa (estrutura tridimensional 
na qual essa molécula está biologicamente ativa e apresenta propriedades biológicas naturais). 
- A reação de catalisação mediada pelas enzimas ocorre em uma região específica, o sítio ativo. 
- A molécula que se liga no sítio ativo, é denominada de substrato(resgente). 
- Toda enzima é específica para um substrato e o complexo enzima-substrato, é fundamental para a ação 
enzimática. 
 
 
As enzimas podem ser, ainda, classificadas internacionalmente de acordo com o tipo de reação catalisada: 
1) Oxidirredutases: catalisam as oxidações e reduções. 
2) Transferases: realizam a transferência de grupamentos glicosil, metil e fosforil. 
3) Hidrolases: catalisam a clivagem hidrolítica de ligações C-C, C-O, C-N e outras ligações covalentes 
4) Liases: catalisam a clivagem de ligações C-C, C-O, C-N por meio de eliminação de átomo, gerando duplas ligações. 
5) Isomerases: catalisam alterações geométricas ou estruturais dentro de uma molécula. 
6) Ligases: catalisam a união de duas moléculas nas reações acopladas à hidrólise de ATP. 
 
 CINÉTICA ENZIMÁTICA 
- Para que uma reação química se processe, as moléculas envolvidas devem estar em contato mais íntimo possível, 
de forma que possam colidir entre si, adquirindo um mínimo de energia que lhes permita atingir um estado reativo, 
que é o estado de transição. 
- A diferença de energia entre o estado basal, ou fundamental, e o estado de transição é a energia de ativação. 
- Quanto maior for a energia de ativação de uma reação, mais lentamente ela vai se processar. 
- A velocidade de reação pode aumentar com o aumento da temperatura ou da pressão, que faz com que as 
moléculas possuam mais energia para suplantar a barreira energética ou podemos utilizar um catalisador. 
- Os catalisadores, é o caso das enzimas, diminuem a energia de ativação, às custas da energia de ligação liberada 
das ligações entre a enzima e o substrato e, por isso, aumentam a velocidade da reação. 
 
 FATORES QUE INTERFEREM NA CINÉTICA ENZIMÁTICA 
→ Fatores internos 
Concentração do substrato e enzima: À medida que aumentamos a concentração de substrato no meio, a velocidade 
da reação aumenta até atingirmos a velocidade máxima, nesse patamar não adianta adicionar substrato, para 
ultrapassar esse estágio teríamos que ter mais enzimas presentes no meio reacional. 
Desse modo, a concentração de enzimas também pode ser outro fator interno que interfere na cinética enzimática. 
 
→ Fatores externos: 
Também fatores externos que contribuem para aumento ou diminuição da velocidade de reação. 
Temperatura: Uma elevação na temperatura reacional aumenta a velocidade de reação, porém se essa reação 
envolve uma enzima, a elevação da temperatura vai favorecer a reação enzimática desde que não interfira na 
conformação nativa da proteína. 
- Abaixo da temperatura ideal, a velocidade é baixa; 
- Acima da temperatura ideal, com aquecimento, a enzima se desnatura e perde sua conformação espacial. 
- Apenas as enzimas de bactérias termofílicas, que vivem em altas temperaturas, resistem a temperaturas acima de 
55-60 C. 
 ALTERAÇÕES DE PH 
- Enzimas possuem um pH ótimo de funcionamento; 
- São compostas de aminoácidos com grupos ionizáveis, como os aminoácidos polares arginina, glutamato, aspartato, 
histidina. 
- O pH ideal da enzima vai depender da sua estrutura primária, ou seja, a sequência em queos aminoácidos estão 
organizados, quem são eles e seus grupos ionizáveis. 
- Diferentes enzimas humanas que estão presentes em distintos meios têm pH ideal diversos. 
Exemplo: Pepsina é uma enzima presente no estômago para digestão de proteínas, e seu pH ideal é 1,0-3,0. Mas, se a 
colocarmos no pH do intestino, em torno de 6,0, ela perderá sua atividade. 
 INIBIDORES ENZIMÁTICOS 
- Um inibidor é uma substância que diminui a velocidade de uma reação ou a interrompe. 
- Os inibidores possuem um papel regulador importante nas vias metabólicas. 
- Medicamentos que são inibidores enzimáticos, é o caso do ácido acetilsalicílico, a Aspirina®, que é um analgésico, 
antitérmico e anti-inflamatório que inibe a enzima ciclo-oxigenase, que está envolvida na síntese das 
prostaglandinas. 
Os inibidores podem fazer dois tipos de ligação: 
Ligações reversíveis - O inibidor interage com a enzima por ligações fracas. 
Ligações irreversíveis - O inibidor interage com as enzimas por ligações covalentes. 
- O tipo de inibição pode ser classificado em competitiva e não competitivo 
 ILUSTRAÇÃO DE INIBIDORES COMPETITIVOS E NÃO COMPETITIVOS 
 
OBS: Os inibidores competitivos com o substrato, pode se resolver aumentando a concentração de substrato. 
 
 
 REGULAÇÃO ENZIMÁTICA 
- As vias metabólicas envolvem várias reações enzimáticas em sequência. 
- Nessas vias, o produto enzimático de uma reação é o substrato da enzima da reação seguinte. 
- Normalmente, nessas vias existem uma ou mais enzimas que influenciam a velocidade de reação, e são as 
chamadas enzimas regulatórias. 
- A velocidade catalítica dessas enzimas pode ser aumentada ou reduzida em resposta a determinados sinais. 
- A regulação da velocidade das reações no organismo permite regular diferentes funções. 
- As enzimas alostéricas são reguladas por efetores que se ligam a um sítio diferente do sítio ativo da enzima. Agem 
por meio de ligação reversível e não covalente com os compostos regulatórios, que são chamados moduladores 
alostéricos ou efetores alostéricos. 
- O efetor pode ser negativo ou positivo, inibindo ou estimulando dada reação. Ele modifica sua afinidade ou a 
capacidade catalítica da enzima. 
- Outras enzimas sofrem modificações covalentes, com a adição ou remoção de grupos fosfato, por exemplo, a 
fosforilação.