12 ENZIMAS RESUMO

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ENZIMAS 
• São proteínas biocatalisadoras que regulam a velocidade de todos os 
processos fisiológicos. 
• Não são alteradas no processo químico. 
• Elas garantem que os processos fisiológicos ocorram de modo ordenado, 
garantindo a homeostasia do organismo. 
• Fornecem uma rota alternativa energicamente favorável para a reação, 
ou seja, uma rota com energia de ativação menor. As enzimas podem 
reduzir a energia de ativação, mas não alteram o equilíbrio da reação. 
• Específicas, elas só funcionam com o seu substrato determinado, em 
concentração mínima, mantendo inalterado o equilíbrio da reação. 
 
• Tipos de RNA podem também funcionar como biocatalisadores/enzimas, 
chamando-se, portanto, de ribozimas. São menos comuns, mas existem, 
nesse caso seriam enzimas que não vêm de porteínas 
 
 
 
 
 
NOMENCLATURA 
• Os nomes mais comumente utilizados possuem o sufixo –ase adicionado 
ao nome do substrato da reação. Existem os nomes arbitrários (catalse, 
tripsina, pepsina...). Porém, para organizar de uma forma unificada, a IUB 
criou o nome sistemático no qual cada enzima apresenta uma classe, 
uma subclasse, uma sub-subclasse e um substrato. Essa nomenclatura 
internacional afere nomes bem específicos a partir de 6 classes principais 
de enzimas Exemplo: D-gliceraldeído 3-fosfato:NAD oxirredutase. 
Classificação: 
Oxirredutase: Transferência de elétrons. Operam em reações de oxi-
redução. As desidrogenases necessitam do NAD+ e NADH; hidroxilases 
enviam um átomo de oxigênio da molécula de O2 para o substrato e outro 
para a água, ou os dois para a água; oxigenases acoplam ambos os 
átomos de O2 no substrato. Ex: Lactato desidrogenase. 
Transferases: reações de transferências de grupos químicos com C, P ou 
N. Ex: Hexoquinase, TGP-Aminotransferase. 
Hidrolases: reações de hidrólise, catalisam a quebra de ligações C-N, C-S e 
C-O pela adição de água. Ex: Lactase, quimiotripsina. 
Liases: adição de grupos em ligas duplas ou remoção de grupos (água, 
NH4+, gás carbônico) com a formação de ligas duplas. Clivagem de 
ligações C-C, C-O ou C-N por vias não hidrolíticas. Ex: Fumarase. 
Isomerases: transferência de grupos químicos dentro da mesma molécula 
para formar isômeros. 
Ligases: catalisam a formação de ligações C-O, C-N, C-S e C-C com 
utilização de ATP. Ex: Piruvato carboxilase. 
 
 
Nomes que podem causar confusão: 
Sintetase (requer ATP) x Sintase (não querer ATP) 
 
 
 
 
Fosfatase (utiliza água para remover grupo fosforila; conversão da glicose-
6-fosfato a glicose no REL) x Fosforilase (utiliza P para quebrar ligações 
gerando produto fosforilado; degradação do glicogênio). 
 
 
 
 
Desidrogenase (NAD e FAD; aceptores de hidrogênio) x Oxidase (O2 como 
aceptor de elétrons não sendo incorporado ao substrato; redução do 
oxigênio na cadeia respiratória) x Oxigenase (átomos de oxigênio sendo 
incorporados ao substrato). 
 
 
 
 
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS 
Sítios Ativos: região da molécula enzimática que participa da reação com 
o substrato. Ao se ligar com a substância certa, o sítio ativo forma o 
complexo enzima-substrato (ES), convertido em enzima-produto (EP) 
gradativamente. Pode apresentar componentes não protéicos: cofatores – 
inorgânicos – ou coenzimas – orgânicos. 
 
 
 
Sítio Catalítico: há aminoácidos colaboradores de contato, que tem função 
de orientação do substrato, ligação e ativação da reação, bem como 
aminoácidos não-colaboradores, os quais atuam na flexibilidade da ligação. 
Eficiência catalítica: atuam em pequenas concentrações sendo altamente 
eficientes. Geralmente, uma molécula de enzima pode transformar de 100 a 
1.000 moléculas de substrato em produto por segundo (número de 
renovação ou turnover number). Determina a quantidade de moléculas de 
substrato convertidas em produto por mol de enzimas em um segundo, ou 
seja, a eficiência do catalisador 
Especificidade: as enzimas são altamente específicas interagindo com um 
ou alguns poucos substratos e catalisando apenas um tipo de reação 
química. 
Cofatores: determinados biocatalizadores se associam a cofatores não-
protéicos, necessários para sua atividade. São de dois tipos: íons metálicos 
(Zn2+, Fe2+) e coenzimas, moléculas orgânicas, freqüentemente derivadas 
de vitaminas (ver quadro abaixo). Cofatores são termoestáveis, porém 
dialisáveis 
Apoenzima e Holoenzima: Holoenzimas é o conjunto da enzima com o 
seu co-fator ou sua coenzima. A apoenzima refere-se apenas a unidade 
enzimática protéica pura. Grupo prostético é o nome de uma coenzima que 
não se dissocia da enzima. 
 
 
Coenzimas Reação catalisada Origem 
NAD+ / NADP+ Oxi-redução Niacina / Vitamina B3 
FAD Oxi-redução Riboflavina / Vitamina B2 
CoA (Coenzima A) Transferência de acil Pantotenato / Vitamina B5 
Biotina Transferência de CO2 Biotina / Vitamina H 
Piridoxal Fosfato Transferência de amino Piridoxina / Vitamina B6 
Metilcobalamina Transferência de carbono Cobalamina / Vitamina B12 
THF (Tetrahidrofolato) Transferência de carbono Ácido Fólico 
TPP (Tiamina pirofosfato) Transferência de aldeído Tiamina / Vitamina B1 
 
Regulação: a atividade enzimática pode ser ativada ou inibida de acordo 
com a necessidade da célula. 
Localização dentro da célula: muitas delas estão dentro de organelas o 
que garante o meio favorável para a reação, (hidrolases – lisossomo), ou 
mesmo para segregar organizadamente as variedades enzimáticas 
existentes na célula. 
 
 
 
 
PROPRIEDADES QUÍMICAS 
 
Solubilidade: são solúveis em solventes polares e insolúveis em apolares. 
 
Natureza coloidal: em soluções, as enzimas, combinando estruturas 
secundárias e terciárias, estruturam-se como micelas (esferas de proteína, 
cuja porção polar está voltada para a superfície e a parte apolar, para o 
centro) 
 
Características de eletrólito: grupamentos amino e carboxila conferem 
características iônicas às enzimas. 
 
Caráter anfótero: grupos amino reagem com ácidos e carboxila, com bases. 
 
 
 
CINÉTICA ENZIMÁTICA: 
• Estudo das velocidades das reações enzimáticas. 
Fatores que Alteram a velocidade da reação: 
Concentração de Substrato: a velocidade máxima de uma reação é o 
número de moléculas de substrato convertidas em produto por unidade de 
tempo. A velocidade aumenta conforme a concentração de substrato 
aumenta até a velocidade máxima ser atingida. A velocidade máxima 
reflete a saturação de todos os sítios enzimáticos disponíveis. A maioria 
das enzimas mostra uma curva hiperbólica entre velocidade e concentração 
de substrato (enzimas alostéricas são exceções, pois apresentam curva 
sigmóide). 
 
 
 
 
Concentração da Enzima: aumenta a velocidade até o limite em que todo o 
substrato já foi catalisado. 
 
 
Temperatura: o aumento da temperatura reflete no aumento da velocidade 
da reação até um pico. O aumento é devido ao maior número de moléculas 
do substrato com energia suficiente para ultrapassar a barreira da energia 
de ativação. O limite de aumento da velocidade com o aumento da 
temperatura vem com a desnaturação das enzimas em temperaturas 
elevadas. 
 
Importância médica: a febre e a hipertermia modificam a velocidade das 
reações, assim como a hipotermia, útil para diminuir o metabolismo de 
órgãos em transporte para transplante. 
 
 
 
pH: a concentração de hidrônio afeta a velocidade de várias maneiras. Por 
exemplo, dependendo do pH, podemos encontrar uma forma ionizada na 
proteína que para a enzima ter efeito sobre esse substrato, era necessário 
que ela estivesse neutra. Além disso, valores extremos de pH também 
desnaturam proteínas. Cada enzima apresenta um pH ótimo de 
funcionamento que varia de acordo com cada uma. 
Poder Catalítico da Enzima: capacidade da enzima de transformar o 
substrato ligado ao complexo ES em produto por unidade de tempo. 
Quanto maior o número de renovação, maior o poder catalítico e maior a 
velocidade da reação. 
Presença e Concentração do Cofator:caso seja necessário para o 
funcionamento da enzima, como são fundamentais para a atividade 
enzimática, sua concentração deve, pelo menos, igualar-se às enzimas. 
Afinidade da Enzima pelo Substrato (Km): maior ou menor capacidade da 
enzima de se ligar ao substrato. A estabilidade do complexo ES pode ser 
expressa pela reação entre as velocidades de dissociação e de formação 
do complexo. Km é a constante de Michaelis ou medida da afinidade do 
complexo ES (enzima-substrato). Numericamente, Km é a concentração de 
substrato necessária para que a velocidade da reação seja metade da 
velocidade máxima. Quanto menor o Km, menor a concentração de 
substrato para atingir metade da velocidade máxima, maior a afinidade ES. 
Quanto maior o Km, maior a concentração de substrato para atingir metade 
da velocidade máxima, logo, menor a afinidade ES. Os valores de Km e 
Vmáx não podem ser calculados com exatidão. Quanto menor o Km, mais 
facilmente será formado o complexo enzimasubstrato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Equação de Michaelis-Menten: 
 
Km – é a constante de Michaelis, quantidade de substrato necessária para atingir 
metade da Vmax, sendo, logo, inversamente proporcional ao grau de afinidade da 
enzima pelo substrato e à própria velocidade. É específico e pode ser calculado 
pela seguinte relação entre as constantes: k2 + k3 / k1 = Km 
 
A velocidade máxima é atingida quando toda a enzima estiver na forma ES, 
porquanto não haverá mais sítios ativadores para união do catalisador ao 
substrato. 
 
A velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração da enzima 
em qualquer concentração de substrato. 
 
 
 
Gráfico de Lineweaver-Burke: curva duplo-recíproca. Gráfico 1/Vo x 1/[S]. Pode 
ser utilizado para calcular Km e Vmáx. Quando x=0, y= 1/Vmáx. Quando y=0, x= 
1/Km. 
 
 
 
 
Exemplo de importância do Km: tanto a enzima hexoquinase quanto a 
glicoquinase são capazaes de metabolizar a glicose, entretanto a hexoquinase 
apresenta Km menor do que a glicoquinase, ou seja, ela precisa de uma menor 
concentração de glicose para atingir a velocidade média da reação. Por isso, 
apesar de as duas fazerem a mesma coisa, apenas a que apresenta um Km 
pequeno pode efetivar a reação quando a concentração de substrato for 
pequena. Se houvesse muito substrato e só existisse a hexoquinase, ela 
rapidamente seria saturada, sem catalisar, todavia, eficientemente a reação. 
Quando ingerido, o etanol é convertido em aldeído, substância causadora dos 
efeitos fisiológicos negativos inerentes ao consumo de bebidas alcoólicas. Parte 
desse composto é convertida em acetato, atenuando as suas conseqüências. 
Nos orientais, especialmente japoneses e chineses, no entanto, a aldeído 
desidrogenase, a qual normalmente possui Km baixo, apresenta-o alto, de modo 
que a conversão em acetato é baixa e a sensibilidade ao consumo de bebidas 
alcoólicas é amplificada. 
 
Enzimas Alostéricas – Cinética Não-Micheliana: as enzimas apresentam curva 
sigmóide e não hiperbólica. Isso significa que a afinidade da enzima pelo 
substrato se altera com a variação de concentração do mesmo. Enzimas 
alostéricas apresentam-se em duas conformações, R ou T. A forma R tem maior 
afinidade pelo substrato (hemoglobina..). As enzimas alostéricas são uma forma 
importante de regulação de vias metabólicas. 
 
 
 
 
 
 
Funcionamento enzimático: pode ser encarado de duas perspectivas diferentes. 
A primeira aborda a catálise em termos de alteração de energia que ocorrem 
durante a reação, ou seja, a enzima fornece uma rota alternativa - a enzima 
diminui a energia de ativação - necessária para a criação do complexo ES e 
consequente formação dos produtos. A energia absorvida ou dissipada, contudo, 
na reação global, não é alterada. A segunda, o sítio ativo facilitando 
quimicamente a catálise. 
INIBIÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
• Refere-se a qualquer substância ou fator que possam diminuir a 
velocidade de uma reação catalisada por uma enzima. 
 
INESPECÍFICA: diminui a atividade de todas as enzimas, caso dos agentes 
desnaturantes 
ESPECÍFICA: quando o inibidor atua sobre uma única enzima restringindo 
sua ação 
Irreversível: há combinação do inibidor com o sítio ativo da enzima 
formando um complexo estável, geralmente há ligação covalente 
entre o inibidor e a enzima 
 
 
 
 
 
 
 
Reversível: inibidor e enzima formam complexo instável e não há 
formação de ligação covalente 
• Inibição Acompetitiva: quando o inibidor pode ligar-se ao 
complexo ES, em lugar da enzima livre. A ligação do 
inibidor se dá em um sítio que não o sitío enzimático. A 
Vmáx será diminuída e o Km aparente também 
• Inibição Competitiva: ocorre quando o inibidor se liga à 
enzima ocupando o sítio que seria ocupado pelo 
substrato. Logo, nesse tipo de inibição há competição 
entre inibidor e subtrato. Há formação de um complexo 
entre a enzima e o inibidor, porém ele nunca resultará 
num produto. 
A presença do inibidor competitivo basicamente diminui a 
afinidade da enzima pelo substrato, aumentando o Km 
aparente da enzima e, consequentemente, a concentração 
de substrato necessária que a enzima funcione 
normalmente. 
Apesar da inibição, a velocidade máxima ainda pode ser 
atingida, desde que a concentração de substrato seja 
suficientemente grande. As curvas de Lineweaver-Burke 
para a reação sem inibidor competitivo e com inibidor 
competitivo são características: ambas interceptam o eixo 
Y no valor equivalente a 1/Vmáx (permanece o mesmo 
para as duas), porém a interseção com o eixo X ocorre em 
pontos diferentes, uma vez que os Km são diferentes (Km 
aparante na presença do inibidor é maior). 
 
 
 
 
 
 
▪ Inibição Não-competitiva: é reconhecido por apresentar um 
efeito característico sobre Vmáx. A inibição desse tipo 
acontece quando o inibidor e o substrato ligam-se a sítios 
enzimáticos diferentes. O inibidor não-competitivo pode ligar-
se não apenas a enzima livre, mas também ao complexo ES 
(Enzima-Substrato) de modo a impedir que a reação termine 
nesses casos. Gera um complexo ternário: ESI incapaz de 
formar produto. Esse tipo de inibição não pode ser superado 
pelo aumento da concentração de substrato, por isso a 
diminuição de Vmáx é inevitável. O Km permanece inalterado, 
uma vez que o inibidor se liga em outro sítio enzimático não 
interferindo na afinidade enzima-substrato. É importante 
destacar que o inibidor diminui a concentração de enzimas 
livres também, diminuindo, assim, a velocidade máxima da 
reação. A reação ocorre como se houvesse uma concentração 
menor de enzimas, por isso a velocidade diminui. Na curva de 
Lineweaver-Burke, a inibição não-competitiva é facilmente 
identificada devido a diminuição da velocidade máxima. 
 
 
 
 
 
 
REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
 
• Regulação é essencial para o organismo coordenar seus inúmeros processos 
metabólicos e mantenha a homeostase 
 
 
ENZIMAS ALOSTÉRICAS 
As enzimas alostéricas são reguladas por moléculas moduladoras ou 
efetoras, as quais ligam-se de forma não-covalente a um sítio que não seja 
o catalítico. A ligação desse efetor causa uma modificação conformacional 
na enzima, mudando a afinidade pelos outros substratos. 
As moduladoras podem ser negativas: diminuem a atividade 
enzimática 
Positivas: aumentam a atividade enzimática 
 
 
CLIVAGEM PROTEOLÍTICA 
Resulta em uma enzima ativa a partir de uma pró-enzima. 
É um oligômero, cujos protômeros são o sítio ativo, em que se liga o 
substrato, e o sítio alostérico, no qual se ligam de modo não-covalente 
efetores positivos e negativos. Esses efetores causam alteração da 
atividade enzimática, por mudança conformacional e conseqüente variação 
da enzima pelo substrato, ou por transformação na atividade catalítica 
máxima. Esses catalisadores normalmente atuam apenas no primeiro 
passo da rota metabólica. 
 
Efetores Homotópicos: quando o próprio substrato é o efetor. Nesse 
caso, há cooperatividade entreos sítios, ou seja, um aumenta a 
propriedade catalítica do outro. Essas enzimas apresentam curva 
sigmoidal. 
Efetores Heterotrópicos: quando o efetor não for o próprio substrato. 
 
 
 
 
 
MODIFICAÇÃO COVALENTE 
Geralmente ocorre pela adição ou remoção de grupos fosfato de resíduos 
específicos de serina, treonina e tirosina na enzima. A fosforilação é a 
principal forma de regulação dos processos celulares. As reações de 
fosforilação e desfosforilação são catalisadas por proteínascinases 
(quinase e fosfatase) que utilizam ATP. 
 
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CONTROLE A NÍVEL GÊNICO 
Apesar de existirem outros mecanismos, ainda existe o mecanismo celular, ou 
seja, a célula pode regular a quantidade de enzima presente. 
Enzimas Constitutivas: sintetizada independentemente da constituição do 
meio. 
Enzimas Induzidas ou Adaptativas: sintetizada pelos organismos na 
presença do substrato. A produção é induzida pela presença de uma 
substância. A indução leva a transcrição dos genes dessa proteína. 
Quando não houver o indutor, a síntese dessa proteína não ocorre.