Enzimas

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Anna Raphaella – MEDICINA UFG 68 
 
Enzimas 
w Introdução: 
W São macromoléculas orgânicas que atuam acelerando 
reações químicas (catálise) 
W Catalisadores biológicos 
W Origem: proteínas ou RNA (riboenzimas) 
W Algumas possuem componentes adicionais que 
aumentam a capacidade catalítica 
o Grupos prostéticos: grupos metálicos firmemente 
ligados 
o Cofatores: íons inorgânicos que permitem que ocorra 
o encaixe substrato+enzima 
o Coenzima: moléculas orgânicas complexas que 
servem como transportadores ou agentes de 
transferência de grupamentos 
 
 
W Holoenzima: enzima completa (proteína ativa+cofator) 
W Apoenzima: apenas parte proteica (proteína inativa sem 
o cofator) 
W Sítio ativo: local em que o substrato se liga à enzima, 
formando um complexo enzima-substrato (ES) 
p Acredita-se que a ligação causa uma alteração 
conformacional na enzima (encaixe induzido) que 
permita a catálise 
p O complexo ES é convertido no complexo enzima-
produto (EP), e posteriormente, dissocia-se em 
enzima e produto 
 
w nomenclatura: 
W São nomeadas de acordo com a sua atividade ou seu 
substrato + sufixo ase 
W Tipos: 
a) Oxidirredutases 
- Catalisam as reações de oxidação e redução 
b) Tranferases 
- Realizam a transferência de grupos contendo C-, N- ou P- 
c) Hidrolases 
- Catalisam a clivagem hidrolítica de ligações C-C, C-O, C-N 
e outras covalentes 
- Há adição de água 
d) Liases 
- Catalisam a clivagem de ligações por eliminação de um 
átomo, gerando duplas ligações 
- Ligações C-C, C-S, C-N 
e) Isomerases 
- Catalisam alterações geométricas ou estruturais dentro 
de uma molécula isômera 
f) Ligases 
- Catalisam a formação de ligações entre C e O, S, N, 
acoplada à hidrólise de fosfatos de alta energia 
g) Peptidases 
- Catalisam aminoácidos, rompendo ligações peptídicas 
 
w Reação Enzimática: 
W A reação se dá em fases 
W Enzimas alteram a velocidade da reação, reduzindo a 
energia de ativação 
W Energia de ativação: quantidade de energia necessária 
para ativar uma reação química 
W Estado de transição: momento em que o reagente 
absorveu tanta energia, que os seus átomos estão 
instáveis 
p Ligações se rompem para outras sejam feitas 
p A partir desse estado que ocorre a reação química 
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p Com a enzima, a quantidade de energia para chegar 
no estado de transição é menor 
W Com a utilização da enzima, não é necessário usar calor 
como fonte de energia para as reações 
p Calor: desnaturação de proteínas e ativação de outros 
processos 
 
 
w Equilíbrio químico: 
W As enzimas realizam, muitas vezes, as reações nos dois 
sentidos 
 
W A concentração de substratos e produtos é o que define a 
velocidade das reações 
W Poder catalítico das enzimas vem da energia livre 
liberada da formação de ligações fracas quando há 
interação enzima+substrato 
p Interações fracas entre enzima+substrato são 
otimizadas no estado de transição 
 
Z Energia livre de gibbs Y 
- Responsável pela realização de um trabalho 
 
ΔG = variação da energia livre 
ΔH = variação da entalpia (energia que o sistema possui) 
T = temperatura [K] 
ΔS = variação da entropia (grau de desorganização) 
ΔG < 0 → processo espontâneo 
ΔG = 0 →equilíbrio dinâmico 
ΔG > 0 →processo não espontâneo 
 
w especificidade: 
W A especificidade enzimática deriva da formação de 
múltiplas interações fracas entre a enzima e a molécula 
do substrato específico 
W Redução da entropia pela ligação 
p Dessolvatação do substrato 
p Ajuste induzido (proteína também muda de 
conformação) 
W Modelo ajuste induzido: 
o O substrato, ao se ligar com a enzima, modifica a 
estrutura do sítio ativo e fornece uma estrutura que 
permita que a reação ocorra energeticamente mais 
favorável 
o Substitui o modelo chave-fechadura (o substrato se 
encaixa perfeitamente no sítio) 
 
 
w catálise: 
W As enzimas usam estratégias diferentes para realizar a 
catálise 
o Catálise geral ácido-base 
p Há transferência de prótons 
o Catálise covalente 
p Há formação de ligação covalente transitória 
entre enzima e substrato 
p Ativação do substrato 
o Catálise por íons metálicos 
p Estabilizam os estados de transição 
p 1/3 das enzimas conhecidas usam íons 
metálicos nas reações catalíticas 
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W Algumas enzimas usas as três estratégias em conjunto 
 ex. quimiotripsina 
 
Para a reação ocorrer: 
1. Energia livre de ativação 
2. Alteração conformacional da enzima 
p Modelo ajuste-induzido 
3. Choque correto do substrato+enzima 
p Fornece a energia necessária para a reação 
4. Deformação do substrato 
p Uma vez que os átomos do substrato estão instáveis, 
é mais fácil romper as ligações e promover sua quebra 
5. Microambiente favorável para a reação 
6. Cofator/coenzima 
p Melhoram as atividades enzimáticas 
 
w Fatores que influenciam 
a velocidade da reação: 
W Concentração do substrato: 
o A concentração do substrato varia no decorrer da 
reação 
o [S] V da reação 
W Temperatura 
o A velocidade da reação aumenta com o aumento da 
temperatura, mas até certo pico 
o A estrutura terciária da proteína é afetada pela 
temperatura, alterando a velocidade 
o Temperatura ótima para a maioria das enzimas 
humanas: 35 e 40 ºC 
o Acima de 40 ºC as enzimas desnaturam 
 
 
W pH 
o o pH ótimo varia de acordo com cada enzima 
o valores extremos de pH também podem levar à 
desnaturação da enzima 
o aminoácidos ionizáveis das cadeias laterais sofrem 
protonação ou desprotonação 
 
 
 
w Cinética Enzimática: 
W Estudo do mecanismo de uma reação catalisada por uma 
enzima 
W Objetivo: determinar a velocidade da reação 
W Existe uma relação quantitativa entre a concentração do 
substrato [S] e a velocidade da reação enzimática 
W Ao atingir a velocidade máxima (Vmáx) não há 
alteração da velocidade, mesmo com o aumento da [S] 
pois todas as enzimas estão saturadas 
 
1. michaelis - menten 
- Modelo que explica a maioria das características das 
reações catalisadas por enzimas 
- Nesse modelo: 
o Enzima se liga reversivelmente com o substrato 
o Formação do complexo ES 
o Gera o produto (P) 
o Regenera-se a enzima livre 
 
 
- Equação de Michaelis-Menten: descreve como a 
velocidade da reação varia com a concentração do 
substrato 
 
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↑[S] ↑[Vo] 
- Constante de Michaelis-Mentes (Km): 
o Indica a concentração de substrato onde a metade da 
Vmáx da reação é atingida 
o O Km não varia com a concentração da enzima 
o Km baixo: reflete alta afinidade da enzima pelo 
substrato pouco substrato é necessário 
o Km alto: reflete baixa afinidade da enzima pelo 
substrato grande quantidade de substrato é 
necessária 
- A velocidade da reação é diretamente proporcional à 
concentração da enzima 
 
 
- Gráfico de Lineweaver-Burk: a inversão de Vo e da [S] 
possibilita a determinação da Vmáx e do Km 
 
 
w inibidores: 
W Interferem na catálise diminuindo/parando reações 
enzimáticas 
W Alteram parâmetros cinéticos como: Vmáx e Km 
 
1. Inibição reversível 
- Inibidor age no complexo E+S 
- Há interação com a enzima e depois ela volta à atividade 
inicial 
- Diminui a velocidade da catálise 
- Podem ser utilizados como fármacos, inseticidas 
- Pode ser: 
 
1.1 Inibição competitiva 
- Inibidor compete com o substrato pelo sítio ativo 
- Ligação ocorre com a enzima livre 
- Se liga na enzima e impede a formação do complexo 
E+S 
- Ex. estatinas 
- Resultados: 
o Diminuição do efeito final (efeito máximo) 
o Precisará de mais substrato para atingir a Vmáx 
 
 
 
1.2 Inibição não-competitiva 
- Inibidor se liga em um local diferente do sítio ativo 
- Interfere no complexo E+S 
- Como o inibidor não compete com o substrato pelo 
sítio, sempre haverá uma parte de enzimas ligadas ao 
inibidor efeito máx nunca é alcançado 
- Ex. inseticidas 
- Resultado: há diminuição do efeito final 
 
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1.3 Inibição reversível mista 
- Inibidor pode se ligar nocomplexo E+S (não-
competitivos) ou diretamente na enzima 
(competitivos) 
 
2. Inibição irreversível 
- Inibidor provoca a inativação da enzima ou modifica sua 
atividade 
- Se liga de forma covalente ou destrói um grupo funcional 
(essencial para a atividade) de uma enzima 
 
w Enzimas alostéricas: 
W São reguladas por ligação não covalente de moléculas 
moduladoras 
W Essa ligação pode inibir ou estimular a atividade 
enzimática 
o Modulador negativo: INIBE a atividade enzimática 
o Modulador positivo: ESTIMULA a atividade 
enzimática 
W Possuem duas subunidades 
o Subunidade regulatória: onde os moduladores se 
ligam 
o Subunidade catalítica: onde o substrato se liga 
W Tipos: 
o Homotrópicas: o ativador é o próprio substrato 
ex. hemoglobina 
o Heterotrópicas: um outro ativador 
W São reguladoras de vias bioquímicas 
W Não seguem o comportamento cinético de Michaelis-
Menten 
 
. K0,5 [S] (mM) 
 
 
 
 
 
 
 
V 
0 
( m
 /
m
in
) 
1 V