Enzimas: Catalisadores Químicos

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MARIA EDUARDA ROSA CERQUEIRA ⚕ MEDICINA SÃO CAMILO 
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São catalisadores que atuam nas reações químicas, aumentando 
sua velocidade. Em 99,9% das vezes, são proteínas globulares. 
Portanto, para que exerçam sua função, não podem estar 
desnaturadas ou com qualquer dissociação de subunidades. 
Condições fundamentais para a vida: 
• Autorreplicação 
• Catálise eficiente das reações químicas (ação das 
enzimas) 
Simples: compostas apenas por aminoácidos 
Conjugadas: compostas também por outras subunidades, grupos 
prostéticos, que podem ser 
• Cofator: inorgânico, íon metálico (Fe2+, Mg2+, Mn2+, 
Zn2+...) 
• Coenzima: orgânico ou metalorgânico, geralmente 
derivada de vitaminas 
As enzimas demoram para serem sintetizadas, por isso não é 
viável sua produção apenas no momento de necessidade. São, 
deste modo, pré-sintetizadas e permanecem no organismo de 
formas distintas até sua atuação. 
Se conjugadas, após serem pré-sintetizadas ficam na célula livres 
de seu, de modo que não sofrem ativação precoce, sendo esta 
parte inativa chamada de apoenzima. Quando chega o seu 
momento de atuar, liga-se o grupo prostético, formando a 
enzima efetivamente ativa ou holoenzima 
Holoenzima = enzima completa + coenzima/cofator 
Enzimas que atuam em regiões diferentes de onde foram 
produzidas: 
• Podem já ser sintetizadas funcionantes, porém 
inativas. Essas enzimas são armazenadas em grânulos 
de zimogênio e exocitadas no momento da atuação); ou 
 
 
 
 
• São sintetizadas em moléculas maiores e clivadas no 
momento da atuação (ex: pré-pró-insulina -> insulina. 
Insulina NÃO é enzima! Apenas serve de exemplo.) 
 
Enzimas Michaelianas: O aumento da concentração do substrato 
aumenta a velocidade, até a saturação. 
Enzimas alostéricas: A interferência do substrato depende da 
presença de efetores alostéricos. 
Identificar doenças genéticas: deficiência ou ausência de +1 
enzimas 
Medida da atividade de algumas enzimas e suas dosagens 
plasmáticas podem simbolizar doenças ou lesões 
 
 
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Sufixo “ase” (ex: urease, DNA polimerase, álcool desidrogenase, 
glicose-6-fosfatase...) 
Exceções: sufixo “ina” (ex: pepsina, tripsina). Posso ainda ter uma 
mesma enzima com +2 nomes diferentes. 
Sistema internacional para nomenclatura e classificação: 
 
 
Atuam em reações de oxirredução: reação acoplada de oxidação 
e redução; transferência de elétrons. Na bioquímica, ocorrem 
através da transferência de H+ pelo NAD. 
Sred + S’oxid -> Soxid + S’red; ou 
AH2 + B -> BH2 + A 
Subclasses comuns: 
• Desidrogenases 
• Redutases 
• Oxidases 
• Peroxidases 
• Oxigenases 
• Hidroxilases 
 
Atuam em reações de transferências de grupos funcionais 
entre doadores -> receptores (grupos transferidos podem 
ser enxofre, fosfato...) 
No caso do fosfato, normalmente ocorre por ação do 
ADP -> ATP 
RA + R’ -> R + R’A 
Subclasses mais comuns: 
• Transaminases 
• Fosfocinases 
• Fosfomutases 
• Transmetilases 
 
Quebra de uma molécula com introdução de água. É o caso de das 
enzimas digestivas. 
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Atuam sobre ligações éster, amida, glicosídicas etc. 
Subclasses mais comuns: 
• Lipases 
• Fosfatases 
• Tiolases 
• Ribonucleases 
• Desaminases 
• Esterases 
 
Adição de grupos a um substrato ou remoção – quebra ou 
formação de ligações C=O, C=C etc. 
Subclasses mais comuns: 
• Descarboxilases 
• Sintases 
• Aldolases 
• Des(hidratases) 
 
Catalisam modificações geométricas ou estruturais 
intramoleculares (dependem do tipo de isomeria) 
Subclasses mais comuns: 
• Racemases 
• Epimerases 
• Mutases (não todas) 
• Isomerases 
 
Catalisam condensação de 2 moléculas, sendo a energia quase 
sempre fornecida pela hidrólise do ATP 
Subclasses mais comuns: 
• Carboxilases 
• Sintetases (amino-acil-tRNA-sintetase e acil-CoA-
sintetase) 
 
 
 
 
 
Menos comum: variações de concentração salina 
–
Teoria da chave e fechadura (porém considerando que uma 
mesma chave pode abrir fechaduras diferentes): para cada 
substrato existem apenas uma ou poucas enzimas. Atualmente, 
aceita-se a teoria e que a enzima + substrato formam um 
composto intermediário que, posteriormente, sofre 
desdobramento e regenera a enzima. 
A catálise de uma reação química ocorre na cavidade da enzima, 
o chamado sítio ativo. O substrato é a molécula que se liga ao sítio 
ativo da enzima e será modificada. O catalisador aumenta a 
velocidade da reação sem interferir em seu equilíbrio, pois diminui 
seletivamente a energia de ativação. 
6: CLASSE LIGASES 
4: SUBCLASSE CARBOXILASES 
1: GRUPO ACEPTOR 
1: MOLÉCULA ACEPTORA 
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Sem catalisadores, é possível ocorrer reação? 
Em organismos não vivos, os catalisadores são químicos, então a 
reação ocorre, porém demora mais tempo. Contudo, em 
organismos vivos os catalisadores são biológicos/enzimáticos e 
atuam criando um ambiente favorável para a reação, de modo 
que a ausência destes prolonga de tal forma o tempo de reação 
que ao esta ser finalizada, a célula já morreu. Portanto, sem 
enzimas, não há reação. 
 
É a energia mínima necessária para que ocorra determinada 
reação química, atuado também como barreira energética para 
as reações cruciais para a vida. 
Como os catalisadores fornecem energia para diminuir a EA? 
• Rearranjo de ligações covalentes: sítio ativo e substrato 
reagem. Ocorre no sítio ativo pois lá há combinações 
específicas de aminoácidos, além de íons metálicos e 
coenzimas. Forma-se assim, uma ligação covalente 
transitória, de modo a ativar o substrato OU grupos do 
substrato são transientemente transferidos para a 
enzima. 
• Interações não-covalentes entre enzima e substrato: 
maior parte da energia para diminuir a EA. São ligações 
fracas no complexo enzima-substrato. Cada formação 
dessas ligações libera pequena quantidade de energia de 
ligação, e em catalisadores biológicos elas ocorrem via 
pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas e iônicas. 
Quanto maior a energia de ativação, maior a estabilidade da 
molécula. Tal energia é importante pois impede que reações 
aconteçam desenfreadamente, de modo que macromoléculas 
acabariam se convertendo espontaneamente em estruturas mais 
simples mas que não exercem a mesma função biológica. 
Relação velocidade x substrato 
 
 
Estando num ambiente com dois substratos distintos com os quais 
pode reagir, a enzima sempre terá preferência pelo que tem 
mais afinidade, reagindo com o ouro em menor proporção. 
Relação velocidade x enzima 
A concentração de substrato é sempre muito maior que a de 
enzimas 
O gráfico é uma reta, mas que não se estende ao infinito 
Não catalisada 
Catalisada 
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Relação velocidade x substrato, mostrando aumento da enzima 
 
Aumentando a quantidade de enzimas, a Vmáx também aumenta, 
mas o Km permanece igual 
Determinação da velocidade da reação 
Teoria de Michaelis-Menten: 
 
As enzimas podem ser encontradas na forma livre (E) ou no 
complexo enzima-substrato (ES). Com baixas concentrações de 
substrato, a maioria se encontra na forma livre. 
Vmáx é atingida quando a maioria das moléculas estiverem na 
fora ES (enzima saturada) 
 
A equação da velocidade é calculada com base nosreagentes da 
etapa lenta 
Assim: 
 
 
Quando Vo é metade de Vmáx (ou seja, Km): 
 
Variando a concentração enzimática: 
 
 
 
 
 
Gráfico dos duplos recíprocos 
No gráfico padrão de Michaelis-Menten, tem-se apenas uma 
especulação da Vmáx, visto que sua reta assíntota nunca toca a 
hipérbole principal. Assim, visando obter valores numéricos mais 
precisos sobre Vmáx, Lineweaver-Burk elaboraram um gráfico 
que traz os mesmos dados, mas na forma de uma reta. 
Como? Inverteram a equação da velocidade 
Ordem de reação 
a ordem de reação com respeito a certo reagente, é definida 
como a potência a qual seu termo de concentração na 
equação de taxa é elevado 
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Processo fisiológico dependente do próprio metabolismo do 
organismo, que pode tanto aumentar ou diminuir a velocidade da 
reação 
Essa regulação é necessária para que a velocidade das vias 
metabólicas, além da ativação ou inibição de enzimas ocorram de 
acordo com a necessidade, com capacidade de responder a 
alterações no meio 
Pode se dar de forma rápida ou lenta 
• Controle transcricional* 
• Degradação proteolítica* 
• Modificação covalente 
Tipos de regulação enzimática: 
• *Controle de disponibilidade: lento 
Regulação da síntese ou degradação de enzimas 
Depende da concentração de substratos e presença de 
hormônios específicos 
Sinalização intracelular: transcrição gênica 
• Controle da atividade: rápido 
1. Modificações covalentes 
Ocorrência de uma ligação química para formação de ligações 
covalentes 
Catalisada por enzimas, que também podem ser reguladas 
É reversível 
Metilação, adenilação, acetilação etc. 
 
 
2. Alostérica: 
Por meio da ligação de moduladores é induzida uma mudança 
conformacional. Esses moduladores se ligam no sítio alostérico. 
Apresentam mais de uma subunidade 
Ex: inibição por retroalimentação/feedback negativo 
Mantém um equilíbrio entre 2 estados: inativo e relaxado 
Estado inativo: os sítio alostéricos negativos normalmente 
recebem moduladores negativos (inativadores), que atuam inibindo 
a ação enzimática. É um estado de baixa afinidade enzima-
substrato. Diminuem a velocidade de reação. 
Estado relaxado: novos sítios alostéricos tornam-se disponíveis, 
sendo esses mais compatíveis com moduladores positivos 
(ativadores). Ao se ligarem a esses moduladores, as enzimas 
passam a ter maior afinidade com o substrato, tornando-se ativa. 
Ou ainda: o substrato se liga, possibilitando depois a ligação do 
ativador. Aumentam a velocidade de reação. 
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Cooperatividade: quando uma proteína apresenta 2 cadeias 
polipeptídicas ou mais e há influência de uma sobre a outra 
 
Diminui a velocidade da reação. É um processo que ocorre 
principalmente por xenobióticos 
Xenobióticos: organismos ou moléculas estranhos ao organismo 
humano, produzidos pela natureza ou pela indústria 
Alguns medicamentos atuam como inibidores enzimáticos 
Pode ser: 
Inibição reversível competitiva 
Ex: medicamento estatina (reduz colesterol), medicamentos do 
coquetel antiaids, quimioterapia de diversos tipos de câncer* 
*ligam-se enzimas que atuam na proliferação celular. Contudo, 
apesar de específica, essa enzima está presente em diversos 
tecidos corporais (cabelo, pele etc.). Assim, tais medicamentos 
apresentam efeitos colaterais grandiosos. 
Alta especificidade, largo emprego terapêutico 
Competitiva: inibidor se liga ao sítio ativo da enzima, competindo 
com o substrato 
Nesse caso, mais inibidores se ligam ao sítio ativo do que o 
substrato, diminuindo a afinidade enzima-substrato. 
Em caso de parasitoses, inibem reações que ocorrem no interior 
do parasita 
 
 
Na presença do inibidor, não é atingida a velocidade máxima 
 
Inibição reversível não-competitiva 
Inibidor e substrato se ligam em diferentes regiões da enzima 
A ligação do inibidor (geralmente à cadeia lateral de aminoácidos 
da enzima) inviabiliza a catálise momentaneamente 
 
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A ligação do inibidor com a enzima não altera a conformação 
estrutural da enzima, portanto não impede que o substrato 
também se ligue a ela simultaneamente. Porém, enquanto o 
inibidor estiver ligado, mesmo que o substrato se ligue não 
ocorrerá catálise. 
Na inibição competitiva, aumentando a dose do substrato, taxa 
de inibição caía (visto que teria mais substrato para competir com 
o inibidor). Na não-competitiva, como substrato e inibidor se 
encaixam em regiões enzimáticas diferentes, somente aumentar 
a concentração de substrato não seria suficiente para reduzir a 
taxa de inibição. 
A ligação normalmente envolve -OH e -SH da cadeia lateral de 
aminoácidos, possuindo, portanto, baixa especificidade (não se liga 
necessariamente à uma enzima específica, mas sim ao grupo 
funcional, que pode estar presente em diversas enzimas 
distintas) 
Ex: metais pesados (Hg2+, Pb2+ e Ag+) reagem com -SH das 
proteínas – são tóxicos Mineração do ouro: Hg2+ usado para 
extração. Despejo de resíduo tóxicos nos rios, contaminando 
animais e vegetais 
O inibidor atua de modo a “simular” uma situação de menor 
concentração enzimática. Portanto, não altera a afinidade 
enzima-substrato e o Km. 
Mesmo que o valor de Km seja o mesmo, Vmáx não é atingida. 
 
 
Inibição irreversível 
É bastante específica, ligando-se a um sítio ativo de uma enzima 
específica 
Para que a ação de tais enzimas volte a acontecer será 
necessária a síntese de novas molécula enzimáticas 
Inibidores se combinam com grupos funcionais na molécula a 
enzima, de modo a: 
• Formarem ligações covalentes extremamente estáveis 
• Destruírem tais grupos 
Agem “simulando” um cenário com menor concentração 
enzimática 
Inibidores suicidas: são os irreversíveis, que ao ligarem-se à 
enzima não podem atuar em mais nenhum outro lugar 
A simples adição de mais substrato não é suficiente para 
aumentar a velocidade de reação 
Ex: ácido acetilsalicílico (AAS – aspirina). Inibição irreversível da 
enzima ciclo-oxigenase (COX) envolvida na produção de 
prostaglandinas, substâncias pro-inflamatórias 
 
 
 
 
Enzimas como marcadores de lesão tecidual: 
A utilidade diagnóstica da medida das enzimas plasmáticas reside 
no fato que as alterações em suas atividades fornecem 
indicadores sensíveis de lesão ou proliferação celular. Estas 
modificações ajudam a detectar e, em alguns casos, localizar 
a lesão tecidual, monitorar o tratamento e o progresso da 
doença. 
Isoenzima/isozima: qualquer uma das múltiplas formas de uma 
mesma enzima codificadas pelos diferentes alelos de um mesmo 
gene e que diferem entre si por suas propriedades catalíticas