BIOQUÍMICA II- Enzimas(Resumo Baynes 4ªEd)

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Proteínas Catalizadoras – Enzimas 
(Resumo Baynes – Capítulo 6) 
Introdução: As enzimas são catalisadores biológicos que mantêm as reações 
químicas. Elas aceleram as reações químicas sob condições fisiológicas, mas 
não pode alterar o equilíbrio de uma reação. Ela acelera uma reação pela 
diminuição da energia de ativação necessária. Quase todas as enzimas são 
proteínas, mas algumas moléculas de ácidos ribonucleicos, denominados 
ribozimas, também têm atividade catalítica. 
Reações enzimáticas: Fatores que afetam as reações: 
 Efeito da temperatura: as enzimas têm uma temperatura ótima, no qual 
funcionam de modo mais eficaz. A velocidade da reação aumenta com o 
aumento da temperatura, mas declina em temperaturas mais elevadas, 
pois ocorre desnaturação proteica e perda da atividade. 
 Efeito do pH: enzimas citosólicas têm pH ótimo para o funcionamento, 
na faixa de 7-8. As pepsinas secretadas pelo suco gástrico possuem pH 
ótimo na faixa de 1,5-2, já a tripsina e a quimiotripsina possuem pH 
ótimo alcalino. 
Atividade enzimática: é medida sob condições definidas (temperatura, pH, 
tampão, concentrações de substrato e de coenzima). A velocidade se dá pela 
velocidade de conversão do substrato em produto, por unidade de tempo. A 
unidade internacional de enzima se dá pela quantidade de enzima que catalisa 
uma transformação de um micromol de substrato em produto por minuto. 
A atividade específica de uma enzima é medida pela atividade por quantidade 
de proteína (μmol/min/mg ou UI/mg de proteína). As atividades específicas 
variam largamente entre os tecidos, conforme a função metabólica do tecido. 
As enzimas para a síntese de colesterol, tem atividade específica mais alta no 
fígado do que no músculo. Quanto maior a atividade específica de uma enzima 
maior sua pureza e homogeneidade. 
Especificidade de reação e do substrato: a maioria é muito específica tanto 
para a reação que catalisa como para a natureza do substrato. O local ativo de 
uma enzima é o local de ligação com o substrato. A especificidade do substrato 
é determinada pelo tamanho, estrutura, cargas, polaridade e caráter hidrofóbico 
do local de ligação do substrato. Enzimas altamente específicas como a 
catalase, que degrada H2O2, e a uréase, que cataboliza ureia, catalisam 
somente uma reação química, mas outras enzimas possuem uma 
especificidade mais ampla, como serinaproteases. 
Todas as enzimas possuem uma classificação enzimática de quatro dígitos. O 
primeiro deles identifica a enzima como membro de uma das seis primeiras 
classes de enzimas. Os dois dígitos seguintes indicam as classes e subclasses 
dos substratos, o quarto dígito indica o número de série da enzima específica. 
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Isozimas são enzimas que catalisam uma mesma reação mas que se diferem 
na estrutura primária. 
 
Papel das coenzimas: são moléculas ajudantes que possuem papel essencial 
nas reações catalizadas pela enzima. Enzimas ligadas à coenzimas são 
chamadas de holoenzimas, uma holoenzima sem uma coenzima é chamada de 
apoenzima. As coenzimas podem ser solúveis e ligam-se de modo reversível à 
porçção proteica da enzima. As coenzimas são frequentemente modificadas 
durante a reação enzimática, depois se dissociam da enzima e são 
regeneradas por outra enzima. Coenzimas ajudam no transporte intermediário 
de uma enzima para outra em uma sequencia de reações. A maioria é derivada 
de vitaminas, como as derivadas do grupo B, niacina e riboflavina. Algumas 
coenzimas requerem, para sua atividade, íons inorgânicos, frequentemente 
denominados de cofatores. Como as enzimas de coagulação necessitam de 
cálcio. 
Reações enzimáticas: são reações de muitas etapas que ocorrem por miutas 
reações parciais. 
 
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Mecanismos de ação das enzimas: as reações enzimáticas envolvem grupos 
funcionais de enzimas, coenzimas, substratose produtos. As enzimas variam 
significativamente em seu mecanismo de ação.Em alguns casos, a catálise é 
realizada no substrato, de modo não covalente, reversivelmente ligado à 
enzima. Em outros casos, um intermediário covalente é formado na superfície 
da enzima e depois liberado da enzima. Pode acontecer de toda a ação ocorrer 
sobre uma coenzima que forma uma ligação covalente com o susbstrato. O 
mecanismo de ação de muitas enzimas serão discutidos em capítulos 
posteriores. 
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Inibição enzimática: os inibidores enzimáticos são substâncias que afetam o 
processo metabólico. Entre eles estão drogas,tanto de natureza natural, como 
sintético. A maioria age de modo reversível, mas existem também aqueles que 
atuam de modo irreversível. Existem três tipos de inibição reversível: 
competitiva, acompetitiva e não competitiva. 
Os inibidores competitivos aumentam Km sem alterar a velocidade máxima. 
Esses inibidores possuem estrutura semelhante ao substrato. A inibição não é 
decorrente de um resultado de um efeito enzimático, mas sobre o acesso do 
substrato ao centro ativo. 
 
A constrante de inibição Ki é a constante de dissociação do complexo enzima-
inibidor (EI) e, quanto menor for o valor de Ki, mais eficiênte será a inibição da 
atividade enzimática. A velocidade da reação catalizada por enzima com 
presença de inibidor competitivo pode ser aumentada pelo crescimento da 
concentração do substrato. 
Já os inibidores não competitivos causam uma diminuição aparente da 
velocidade máxima. Os acompetitivos ligam-se ao complexo enzima-substrato 
e nunca à enzima livre. O inibidor causa um decréscimo da velocidade máxima 
por que uma fração do complexo enzima-substrato é desviada pelo inibidor 
para formar o complexo ESI inativo. 
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Os inibidores não competitivos podem se ligar a pontos fora do local ativo e 
alterar tanto Km como a velocidade máxima da enzima, pois ele pode se ligar 
tanto a enzima livre como ao complexo substrato-enzima. Eles apresentam por 
isso efeitos mais complexos. 
Muitos fármacos e venenos inibem as enzimas irreversivelmente: 
prostaglandinas são mediadores inflamatórios-chave, sendo sua síntese 
iniciada por oxidação mediada pela ciclo-oxigenase. Compostos supressores 
da ciclo-oxigenase apresentam atividade anti-inflamatória. É exemplo desses 
compostos a aspirina, pois ela bloqueia o acesso do ácido aracdônico ao local 
ativo da enzima. Outros fármacos anti-inflamatórios não esteroidais (AINES), 
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como a indometacina, inibem a ciclo-oxigenase pelo bloqueio do local de 
ligação do araquidonato. 
O dissulfiram (altabuse) é um fármaco utilizado para tratamento de alcoolismo. 
Esse fármaco modifica irreversivelmente o sítio ativo da aldeido desidrogenase 
produto do ácido acético. Isso resulta em acumulo de álcool e aldeido no 
sangue, causando nauseas e leva à abstinência do álcool. 
Os agente alquilantes inibem irreversivelmente a atividade catalítica de 
algumas enzimas por modificação de resíduos essenciais e cisteína. Metais 
pesados também inibem enzimas com locais ativos que contêm grupos 
sulfidrila. 
 
 
 
Regulação da atividade enzimática: em vias metabólicas de múltiplas etapas, 
a etapa mais lenta é quem limita a velocidade da reação. Em geral cinco 
mecanismos independentes estão envolvidos na regulação da atividade 
enzimática: 
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 A expressão da proteína enzima por seus correspondentes genes muda 
em resposta a mudança do ambiente das células ou devido a demandas 
metabólicas; 
 Enzimas podem ser irreversivelmente ativadas ou inativadas por 
enzimas proteolíticas; 
 Enzimas podem ser irreversivelmente ativadas ou inativadas por 
modificação covalente, como fosforilação; 
 A regulação alostérica modula a atividade de enzimas-chave por ligação 
de pequenas moléculas em locais diferentes dolocal ativo em um 
processo que é relativamente rápido e, daí, a primeira resposta das 
células à mudança de condições; 
 A degradação de enzimas por proteases intracelulares dos lisossomos 
ou pelos proteossomos no citosol também determina o tempo de 
permanência das enzimas e, consequentemente, a atividade enzimática 
ao longo de um período de tempo maior. 
Apesar de estudos extensos, ainda não é possível deduzir com precisão a 
atividade de enzimas específicas no corpo, muitos fatores, incluindo substratos, 
pH e fatores alostéricos, alteram-se ao longo do tempo em condições 
fisiológicas. 
 
Cooperatividade: a cooperatividade positiva indica que a reação de um 
substrato com um local ativo deixa mais fácil a reação de outro substrato em 
outro local ativo. A cooperatividade negativa significa que a reação de um 
substrato com o um local ativo torna mais difícil para um substrato reagir em 
outro local ativo. 
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Medida enzimática da glicose no sangue: O ensaio glicose-oxidase 
peroxidase: nos laboratórios clínicos, a maioria dos compostos é dosado por 
métodos enzimáticos automatizados. O procedimento mais usual é feito com 
uma mistura de glicose oxidase e peroxidase. 
 
Tiras teagentes e glicômetros: pessoas com diabetes geralmente monitoram 
os níveis de glicose no sangue, muitas vezes ao longo do dia, usando tiras 
reagente e medidores de glicose. As fitas de glicose são impregnadas de 
reagentes de glicose oxidase-peroxidase (GOP). Os glicômetros modernos 
geralmente utilizam uma pequena gota de sangue e eletrodos amperométricos 
para medir a corrente produzida pela reação redox catalisada pela glicose 
desidrogenase (GDH). 
Ensaios cinéticos: Os analisadores cinéticos de resposta ultrarrápida estimam 
a concentração de glicose em uma amostra medindo a velocidade inicial da 
reação. Esses ensaios são feitos em analisadores de fluxo ou de centrifugação 
para garantir mistura rápida dos reagente com a amostra. Esses ensaios são 
mais rápidos que os tpermicos, pois estimulam a concentração de glicose antes 
do término.