Enzimas: Proteínas Catalisadoras

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Enzimas
· Enzimas são proteínas, sendo constituídas de peptídicos.
· Toda enzima é uma proteína, mas nem toda proteína é uma enzima.
· São catalizadoras biológicas 
· Sua função é tornar viável a atividade das células, quebrando moléculas ou juntando-as para formas novos compostos.
· Com exceção de um pequeno grupo de moléculas de RNA com propriedades catalíticas, chamadas de ribozimas, todas as enzimas são proteínas.
· Apresentam alto grau de especificidade, interagindo apenas com seu substrato.
· São produtos naturais biológicos, rápidas e seguras, altamente eficientes e econômicas.
CATALIZADORES
· As enzimas aceleram reações
· A catalise evoluiu e adquiriu a capacidade de decompor H2O2 em dois produtos -> água e oxigênio.
Haldane fez a notável suposição de que ligações fracas entre a enzima e seu substrato poderiam ser usadas para catalisar a reação.
· Percebe-se a rapidez das enzimas no processo. 
· Enzima: catalase.
· Substrato: H2O2 (Peróxido de Hidrogênio)
· Enzima na formação de produtos: catalase.
· Produtos: oxigênio e água.
· Número de renovação = n° de moléculas de substrato convertidas em produto por uma única molécula de enzima em uma dada unidade de tempo.
· Energia de ativação é a energia que o sistema precisa superar para a reação acontecer.
· Para o substrato ser convertido em produto, ele precisa “subir a montanha verde”, com a enzima, a energia de ativação é drasticamente reduzida, ficando na linha vermelho, fazendo com o substrato alcance e se converta em produtos.
· A reação, libera energia, já que ocorre uma variação de energia negativa, sendo uma reação exotérmica.
· Abaixar a energia de ativação, é fazer com que reações que demorariam séculos para acontecer, aconteça em milésimos de segundos.
· As enzimas não alteram o estado de equilíbrio. O que fazem é abaixar a energia de ativação. A variação de energia livre não é afetada pela enzima.
LIGAÇÃO ENZIMA-SUBSTRATO
· Em 1894, Fisher postulou que as enzimas se comportam como chaves ou fechaduras, há um certo grau de especificidade que o encaixe é perfeito, como se fosse uma chave na fechadura, que considera a enzima possuindo sítio ativo complementar ao substrato.
· Conceito Chave-Fechadura: enzima e substrato se interagem de forma muito específica.
· Em 1958, Koshland postulou que havia também o encaixe induzido, a enzima e o substrato sofrem conformação (precisam se dobrar) para o encaixe ser perfeito.
· Conceito Encaixe-Induzido: interação específica com conformação.
ATIVIDADE ENZIMÁTICA
· Existe fatores que alteram a velocidade das reações enzimáticas:
1. pH.
2. Temperatura.
3. Concentração de enzimas.
4. Concentração de substratos.
5. Presença de inibidores.
INFLUÊNCIA DO PH
· O efeito do pH sobre a enzima deve-se às variações no estado de ionização dos componentes do sistema.
· Enzimas -> grupos ionizáveis, existem em diferentes estados de ionização.
· Se o pH altera muito, o tampão não funciona e as enzimas deixam de funcionar.
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA
· Com aumento da temperatura, a taxa de reação aumenta, só que chega um ponto que deixam de funcionar, existe a temperatura estável para cada.
· Tem-se uma temperatura máxima na qual a enzima possui uma atividade constante por um período.
CINÉTICA ENZIMÁTICA
· Michaelis e Menten criaram este conceito em 1913.
· Cinética é movimento.
· A junção de E + S possui a constante K1, é uma reação muito rápida. Sendo um processo reversível.
· Existem situações que a enzima continua o processo e surge a constante Kp, em termos de tempo, essa etapa é lenta. Sendo um processo irreversível.
· Assim, a enzima realiza a catálise, permitindo que o substrato seja convertido em produto.
· O complexo ES, possui duas opções, se irá se tornar reversível ou irreversível.
· A enzima reconhece apenas um substrato, se chega outro ela não reconhece e não se liga.
· K1>Kp, por causa de ser mais rápida
· Só é reversível antes de fazer os produtos.
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA
· Qualquer substância que reduz a velocidade de uma reação enzimática. Substância do nosso organismo, veneno e fármacos, depende do contexto.
· Captopril: inibidor enzimático, e vários outros. Terapia antiaids/hiv usam inibidores enzimáticos.
· Reversíveis: pode inibir, e depois reverter o processo.
1. Competitivo: compete com o substrato (se ligando no mesmo lugar que ele ligaria), ele se liga e se desliga do sítio catalítico. Enquanto a enzima estiver lá, o substrato não consegue se ligar.
2. Não competitivos: inibem a enzima, se ligam nela, alteram a estrutura tridimensional, porém não competem com os substratos.
3. Incompetitivos:
· Irreversíveis: as enzimas não funcionam nunca mais, assim como algumas venenos para matar mato, herbicidas. 
INIBIÇÃO COMPETITIVA
· Competem com o S pelo sítio ativo da E livre. 
· O inibidor se parece com o substrato.
· I -> análogo metabolizável, derivado de um substrato.
· A enzima encontra com o substrato e eles se ligam, fazendo com que o substrato seja convertido em produtos.
· O inibidor não vira produto, pois ele não é o substrato verdadeiro, porém se parecem tanto que ele consegue se ligar na enzima no lugar do substrato. Ele é um retardador de reação.
· Os inibidores diminuem a interação de enzima-substrato, já que quando eles estão ligados, ela não consegue se ligar no substrato dela.
· Como ela é reversível, a enzima ainda consegue encontrar outro substrato, após o inibidor se desligar.
· Precisa-se ter mais substrato no meio para isso não ocorrer.
INIBIÇÃO NÃO COMPETITIVA
· Inibidor não-competitivo, não compete com o substrato, porém se liga reversivelmente, aleatória e independentemente em um sítio que lhe é próprio.
· Inibidor não parece com o substrato. Porém na presença do inibidor, a velocidade da reação é diminuída.
· O substrato se liga normalmente a enzima, 
 só que como não há competição, o inibidor também se ligou a ela. Fazendo com que a reação não prossiga com liberação de 
produtos. Forma o complexo enzima-substrato-inibidor.
· Não há preferência, a enzima pode encontrar o inibidor ou o substrato primeiro, mas o final é o mesmo -> ESI.
· É uma reação difícil, mas em casos raros acontecem, sendo ela uma reação inversa, podendo ocorrer o desligamento do substrato, fazendo com que só fixe o inibidor. Porém, pode ocorrer também o desligamento do inibidor, fazendo com que aconteça a catálise e assim, se forme produtos.
INIBIÇÃO INCOMPETITIVA
· Inibidor incompetivio se liga reversivelmente, em um sítio próprio, ao complexo ES.
· Depende muito da concentração de substrato e de inibidor, fazendo com que favoreça a ligação quando tiver maior quantidade de um ligante.
· Se tiver mais inibidor no meio, favorecerá a ligação EI.
· Se caso o meio possuir mais substrato, favorecerá a ligação ES, ocorrendo a catálise. 
INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
· Em condições normais forma-se a ES, gerando produtos.
· Quando se forma a ligação covalente, pode alterar a estrutura conformacional, distorcendo-a, contribuindo para a não formação da catálise. 
· Não há velocidade catalítica.
· Se ocorrer a ligação da enzima ao inibidor irreversível, não é mais desfeita, a enzima fica condenada. O organismo só volta a ter função se ele voltar a expressar novas enzimas, caso contrário a atividade funcional dela está condenada.
ENZIMAS REGULATÓRIAS
· Se o organismo precisa de mais, elas produzem mais. Se o organismo no momento não está precisando tanto ou já possui grande quantidade, elas diminuem a produção. 
· São divididas em:
1. Enzimas Alostéricas: 
· Funcionam através de ligação não-covalente e reversível de um metabólito regulador chamado modulador;
· Possuem agentes que liga e desliga ela. Quando a substância está ligada a ela, ela fica ativa e quando se desliga, fica desativa.
· Moduladores podem ser inibidores ou ativadores; 
· São maiores e mais complexas, possuem duas ou mais cadeias polipeptídicas.
2. Enzimas Reguladas pela modificação covalente reversível: 
· Grupos químicos são ligados covalentemente e removidos da enzima reguladora por enzimas diferentes; 
· Podem ser: fosfato, adenosinamonofosfato, grupos metil, etc.
· São mecanismos de controle de produção, como se fosse uma fábrica que tudo é fabricado por partes e uma enzima controla toda a fabricação.