[Bioquímica] Aula de Enzimas

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Enzimas
Qual a natureza química das enzimas ?
- Esta pergunta começou a ser respondida em 1926 com 
a cristalização da urease ( enzima que catalisa a 
hidrólise de uréia em NH3 e CO2);
- James Sumner descobriu que os cristais de urease eram 
constituídos inteiramente de PROTEÍNAS
- Esta pergunta começou a ser respondida em 1926 com 
a cristalização da urease ( enzima que catalisa a 
hidrólise de uréia em NH3 e CO2);
E postulou que todas as enzimas eram proteínas!!!
- Durante a década de 30, John Northrop e Moses Kunitz 
cristalizaram a pepsina, a tripsina e outras enzimas 
digestivas, mostrando que todas elas eram proteínas;
- Mais ainda!!!! “Havia uma relação direta entre sua 
atividade enzimática e a quantidade de proteína 
presente no cristal”
 ”Com exceção de uma pequenas classe de RNA com 
atividade catalítica, em sua grande maioria, são de 
fato proteínas”
- Durante a segunda metade do século XX, com o 
desenvolvimento de técnicas modernas, milhares de 
enzimas foram purificadas e caracterizadas, tendo suas 
estruturas elucidadas e seus mecanismos de ação 
determinados. 
 
Como as enzimas funcionam?
- As velocidades das reações catalisadas pelas enzimas são 
geralmente de 106 a 1012 vezes maiores do que as reações 
não catalisadas;
Enzimas Vel. de reação 
(ñ enzimática) 
Vel. de reação 
enzimática 
Aumento de 
velocidade 
Anidrase Carbônica 1,3x10-1 1x106 7,7x106 
Corismato-mutase 2,6x10-5 50 1,9x106 
Triose-fosfato-
isomerase 
4,3x10-6 4300 1,0x109 
Carboxipeptidase A 3,0x10-9 578 1,9x1011 
Nuclease 
Estafilocócica 
1,7x10-13 95 5,6x1014 
 
- As condições nas quais as reações catalisadas por enzimas 
ocorrem são compatíveis com a vida – temperaturas abaixo de 
100oC, pressão atmosférica e pH neutro, enquanto a catálise 
química geralmente requer temperaturas e pressões elevadas, 
além de pHs extremos;
- As reações enzimáticas apresentam alta especificidade;
- As reações enzimáticas podem ser reguladas por mecanismos que 
incluem : controle alostérico, modificação covalente ou variações 
nas quantidades de enzima sintetizada.....
Como as enzimas trabalham?
E+S � ES � EP � E+P
E = enzima
S = substrato
P = produto
S � � � � � � P
Arranjo 
estável de 
átomos
Arranjo estável 
de átomos
Arranjo instável 
de átomos
reorganização
Estado de 
transição
“A energia livre de P é menor do que a de S, de forma que a variação de 
energia livre da reação é negativa, o que favorece a formação de P”
- Isso não quer dizer que a conversão de S em P irá ocorrer em 
um tempo mensurável. A velocidade com que a reação irá 
acontecer depende de um parâmetro completamente diferente. 
- Existe uma barreira energética entre S e P, relacionada a 
formação de estado de transição, que pode envolver 
alinhamento de grupos reativos, formação de cargas instáveis, 
rearranjos de ligações etc.
“ A diferença de energia entre o arranjo atômico do 
substrato e do estado de transição é chamada de energia 
de ativação”
Energia de ativação
Energia de 
ativação
- Os catalisadores funcionam aumentando a velocidade 
de reação , diminuindo a energia de ativação.
“Quanto maior a energia de ativação, mas lenta será a reação”
De que forma isso ocorre?
- Interação da enzima com a molécula do substrato
Sítio ativo – é uma pequena porção da enzima formada a partir do 
enovelamento na sua estrutura terciária.
- O sítio ativo apresenta resíduos de aminoácidos, cujas cadeias 
laterais são capazes de interagir com o reagente e catalisar as 
transformações químicas que esta molécula irá sofrer.
Teorias para formação do 
complexo enzima-substrato
1) Teoria chave-fechadura – na qual a especificidade da enzima 
(fechadura) por seu substrato (chave) era decorrente da 
complementaridade geométrica de suas formas.
- Entretanto, a hipótese da chave e fechadura não explicava 
exatamente a grande capacidade catalítica das enzimas
O nosso exemplo do cilindro não vai se dobrar, e consequentemente, 
não vai se quebrar. O PRODUTO DA REAÇÂO NÂO SERÀ 
FORMADO!!!!! Esta enzima estabiliza o substrato, impedindo que a 
reação ocorra.
2) Ajuste induzido – As mudanças conformacionais sofridas pela 
enzima levam à acomodação de grupos funcionais específicos 
em posições apropriadas, facilitando a interação com o 
substrato
Participação ou não de cofatores:
Apoenzima – não necessita de cofator para a catálise 
Holoenzima – necessita de cofator para a catálise
Cofatores:
Grupamento prostético – está covalentemente ligado à 
enzima
- íons inorgânicos 
 - coenzimas
a
Fatores que podem interferir nas 
reações enzimáticas:
- Temperatura
- Variações de pH
 - Capacidade de desnaturar proteínas, ou seja, por sua capacidade 
de produzir distúrbios extensos na estrutura tridimensional da 
enzima;
- As condições levam ao rompimento das interações não-covalentes 
entre os resíduos de aminoácidos, presentes na enzima, 
responsáveis por sua estrutura e pela geometria dos grupos 
funcionais presentes no sítio ativo.
Cinética enzimática
- Estudo do mecanismo das reações catalisadas por enzimas depende 
da determinação das velocidades das reações e de como ela são 
afetadas por diferentes parâmetros.
- É fundamental para a total compreensão do funcionamento das 
enzimas.
Efeito da concentração de substrato
E+S � ES � EP � E+P
Modelo de Michaelis-Menten
KM = Constante de Michaelis-Menten
- Constante que relaciona a afinidade da enzima pelo 
substrato.
E + S ES E + P
K1
K3
K2
KM = afinidade 
KM= K2 + K3 (dissociação)
 K1 (associação)
KM = afinidade 
Mas como calcular precisamente os 
valores de KM e Vmax para determinada 
reação?
 Gráfico de Duplo Recíproco 
(Lineweaver-Burk)
Inibições Enzimáticas 
Reversíveis
Inibição competitiva
Inibição Não Competitiva
Inibição Acompetitiva
Inibição irreversível – ocorre quando inibidores modificam 
quimicamente e inativam uma enzima.
Ex: Aspirina
Estratégias Regulatórias
1)Controle Alostérico
2) Estímulo e inibição por proteínas de 
controle
3) Modificação covalente reversível
4) Ativação proteolítica (Zimogênios)
Controle alostérico
Estímulo e inibição por proteínas de controle