Enzimas 1

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Bioquímica Médica 1- 07/04/2020 
Gabriela Klein 
 
 
 
Para que servem as enzimas? 
 Enzimas são moléculas responsáveis pela catálise 
das reações químicas – aceleram as reações. 
 A velocidade é aumentada em uma ordem de 
grandeza milesimal de aproximadamente 106 . 
 São chamadas de catalisadores biológicos. 
 São responsáveis pela diminuição da energia do 
estado de transição - diminuem a energia 
necessária para a transformação de substrato 
em produto 
 Não são consumidas nas reações. 
 Possuem grande eficiência - não é necessário 
ter grandes concentrações enzimáticas para que 
ocorra as reações químicas. 
Qual a importância médica e 
conhecer as propriedades das 
enzimas? 
 Abordagem farmacológica em inibições e 
regulações enzimáticas. 
-Estudo das propriedades enzimáticas, 
principalmente da cinética das enzimas, é possível 
elaborar um fármaco que atuará na inibição de uma 
enzima responsável pelo processo de multiplicação 
viral. 
 Ferramenta diagnóstica e prognóstica de lesões 
celulares. 
-O termo diagnóstico está associado ao agente 
causador e qual é a doença ocorrente. Já o termo 
prognóstico, é a estimativa de como uma doença irá 
evoluir em cada paciente. Por exemplo, um paciente 
com uma enfermidade grave que cursa com poucas 
chances de sobrevivência, é cabível de um 
prognóstico ruim. O prognóstico varia de acordo com 
a doença e com a resposta do organismo de cada 
paciente. 
 Exemplo 
Para a descoberta de lesões hepáticas, utiliza-se 
uma enzima denominada ALT. Ela é uma enzima 
encontrada dentro dos hepatócitos e quando existe 
 
 
 
 
 
 
uma injuria (lesão celular), essa enzima sai do 
hepatócito e cai na corrente sanguínea. Encontrada 
em grande concentração no sangue, é um indício de 
lesão hepatocelular. 
1ª OBSERVAÇÃO: A enzima ALT é encontrada 
normalmente na corrente sanguínea, entretanto em 
altas concentrações é um diagnóstico de lesão 
hepática. 
2ª OBSERVAÇÃO: Existem inúmeras doenças que 
podem levar dano ao fígado e não é somente 
através da descoberta da enzima no sangue que 
será possível a descoberta do agente causal. 
-Esse tipo de dosagem enzimática, possui um custo 
financeiro consideravelmente barato e bastante 
eficaz em dar um direcionamento para a realização 
de próximos exames. 
 Abordagem terapêutica em deficiências 
enzimáticas. 
- Em casos de pessoas com intolerância a lactose, é 
necessário a ingestão da enzima lactase para suprir 
a deficiência de produção do organismo. 
Nomenclatura 
 Geralmente, a nomenclatura remete ao nome do 
substrato da enzima e está intimamente ligado 
ao processo que a enzima realiza. 
 Normalmente, são nomenclaturas populares. 
Sufixo 
 Utilização do sufixo ASE. 
Ex: amilase, lipase. 
 Obs: Existem enzimas que não seguem a regra 
geral para nomenclatura. - Ex: pepsina, renina 
(utilizada na indústria alimentícia para coalhar o 
leite), enzima conversora da angiotensina (esse 
é, literalmente, o nome da enzima), entre outros. 
Prefixo 
 Em alguns casos, é o substrato da enzima que 
antecede o sufixo ASE. 
Ex: Lipídeos – lipases ./ Amilose, - amilase. 
Enzimas 1 
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 O prefixo pode ser uma breve descrição de um 
processo. 
Ex: Enzima que remove hidrogênio do substrato - 
desidrogenase. 
 Também existem casos, que na nomenclatura é 
dada a localização/origem da enzima. 
Ex: lipase pancreática, amilase salivar. 
 Cada enzima do sistema biológico é classificada 
de acordo com o tipo de reação que a enzima 
catalisa e ainda, uma sequência numérica com 4 
dígitos que a identifique. 
1º dígito - classe 
2º dígito – subclasse 
3º dígito – sub-subclasse 
4º dígito – substrato 
 Exemplo: hexoquinase ou hexocinase 
É primeira enzima, no momento em que a molécula 
de glicose entra na célula, que possui contato com a 
glicose. Essa enzima atua nas hexoses. É uma 
enzima que atua com transferência de grupamento 
fosfato. Se essa enzima é envolvida com 
transferência, se encaixa na classe das transferases. 
NOMENCLATURA USUAL: hexoquinase ou hexocinase 
NOMENCLATURA OFICIAL: ATP: D-hexose-6-
fosfotransferase 
E.C (Enzyme Commission): 2.7.1.1 
2 – Classe: transferase 
7 – Subclasse: fosfotransferase (transferência de 
um grupamento fosfato) 
1 – Sub-Subclasse: fosfotransferase utiliza o grupo 
hidroxila como receptor 
1 – Substrato: indica ser a D-glicose o aceptor do 
grupo fosfato 
Classificação quanto ao tipo de 
reação 
As enzimas podem ser agrupadas em 6 classes: 
1-Oxidorredutoras 
o Enzimas que se associam a reações de 
transferência de elétrons, logo, são associadas a 
reações de oxidação-redução. 
o Ex: desidrogenase é responsável pela 
transferência de hidrogênios, portanto, realiza 
uma reação de oxidorredutase. 
2-Transferases 
o Enzimas se associam a reações de transferência 
de grupamentos químicos. 
o Ex: grupamento amina, glicosil, fosforil. 
3-Hidrolases 
o Enzimas que realizam reações de clivagem 
hidrolítica de ligações químicas. Necessitam de 
estar em meio aquoso, portanto, há a 
participação da água nesse processo. 
o Ex 1: quebra de ligação peptídica através da 
pepsina. Para que ocorra a quebra da ligação 
entre os aminoácidos, é necessário a 
participação da molécula de água. 
o Ex 2: esterases, envolvida na quebra da ligação 
de triglicerídeos formado por ácidos graxos+ 
glicerol. 
4-Liases 
o Enzimas que também caracterizam uma 
clivagem de ligações químicas, porém há a 
eliminação de átomos de uma molécula 
envolvendo a formação de ligação dupla. Nas 
hidrolases, não há a formação de ligação dupla. 
o Ex: citrato liase, envolvida na síntese de lipídeos. 
5-Isomerases 
o Enzimas que atuam em reações de formação de 
isômeros. 
o Ex: glicose sendo transformada em galactose ou 
vice-versa. 
6-Ligases 
o Enzimas atuante na união de duas moléculas em 
uma reação acoplada a hidrolise de ATP, ou seja, 
é utilizado ATP para que ocorra a ligação 
química entre duas moléculas. 
Grupamentos Prostéticos 
 A enzima possui em sua estrutura uma parte 
específica denominada sítio-ativo, onde é 
realizado a catalise. Esse sítio-ativo não é, 
necessariamente, feito da sequência de 
aminoácidos de uma determinada parte dessa 
enzima, portanto, o sítio-ativo de uma enzima 
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pode ser feito de partes que não estão em uma 
sequência linear de cadeia de aminoácidos. 
 Em alguns casos, é necessário ainda a adição de 
moléculas em trechos desse sítio-ativo para que 
tenha sua função melhorada, permitindo um 
encaixe mais eficaz do substrato. Quando uma 
molécula ou um íon estão firmemente 
integrados à estrutura da enzima serão 
chamados de grupamento prostético. Serão 
firmemente integrados por meio de ligação 
covalente ou alguma interação fraca. 
 Ex: Íon de ferro, cobre, cobalto, magnésio e 
vitaminas do complexo B, como a B2 e B6. Além 
do FAD (dinucleótideo de flavina e adenina), há 
FMN (mononucleótideo de flavina) que são 
provenientes da vitamina B2 e a piridoxal-fosfato 
que é proveniente da vitamina B6. 
 METALOENZIMA: grupamento prostético de íons 
metálicos 
Cofatores 
 Se associam a enzimas no momento da reação, 
entretanto de maneira reversível pois não estão 
ligados permanentemente a molécula enzimática. 
Algumas enzimas necessitam de cofatores para 
sua ativação ou correto funcionamento. 
 Na maioria das vezes, os cofatores são íons 
metálicos como íon de ferro, cobre e magnésio 
ou seja, são os mesmos íons do grupamento 
prostético, entretanto os cofatores não fazem 
parte da enzima, portanto, não estão integrados 
a ela. Os cofatores também estão localizados no 
sítio-ativo ajudando no processo de 
transformação de substrato em produto. 
 ENZIMAS ATIVADAS POR METAL: íons metais 
agindo como cofatores. 
Coenzimas 
 São transportadores recicláveis de substratos na 
célula além, de facilitarem a ação das enzimas. 
 Em alguns casos, é necessário o transporte de 
grupamentos químicos ou elétrons das reações. Ex1: A desidrogenase é a enzima responsável pela 
transferência de hidrogênio. Essa transferência 
de hidrogênio é carreada por uma coenzima. Em 
uma reação química que possui hidrogênios 
como produto, se esses hidrogênios ficassem 
livres seriam muito reativos, gerando radicais 
livres. 
 Ex2: O NAD (proveniente da vitamina B3 
chamada também de niacina) é uma importante 
coenzima em sistemas biológicos, sendo 
transportador de elétrons no ciclo de Krebs. Na 
cadeia respiratória o NAD transporta os elétrons 
livre. 
 Ex3: O FAD também aparece como coenzima. 
 Ex4: Coenzima A utilizada no transporte de 
grupamento acetil e UDP, enzima responsável 
pelo transporte de carboidrato para se ligar a 
proteína na reação de glicosilação. 
Sítio Ativo das Enzimas 
Qual a vantagem de existir o sítio ativo? O sítio ativo 
protege o substrato de ter outras reações e propicia 
as condições ideais para a catalise ocorrer. A 
catalise, só ocorre no microambiente no qual o 
substrato está protegido e impedido de fazer outras 
reações. 
-
o Quando o substrato chega para poder se acoplar 
e ser transformado em produto, é um processo 
semelhante ao de uma chave (substrato) se 
encaixando na fechadura (sitio ativo). O modelo 
chave-fechadura veio para apresentar a 
especificidade do sítio ativo para um 
determinado substrato, portanto as enzimas 
possuem especificidade para um substrato 
exclusivo ou para um grupo de substratos dentro 
de uma mesma classe. 
o Ex: A hexoquinase liga-se a glicose e outras 
hexoses, o que demonstra a característica das 
enzimas de terem especificidade por um grupo 
de substrato de mesma classe. Ao oposto, a 
enzima glicoquinase é específica para a glicose, 
portanto, possui um substrato exclusivo. 
o Entretanto, o sítio ativo não é um receptáculo 
estático no qual a chave acopla, gira e então a 
reação acontece como demonstra o modelo 
chave-fechadura 
o Tal como uma luva se ajusta para o encaixe da 
mão, o sítio ativo também se ajusta para um 
encaixa com o substrato, desse modo o “modelo 
mão e luva” é o mais aceito atualmente e se 
baseia no ajuste induzido. Neste contexto, a 
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presença do substrato faz com que o sítio ativo 
se ajuste para o receber. 
Mecanismos das Catálises 
Enzimáticas 
o O sítio ativo pode servir para uma catálise de 
proximidade. 
o Ex: Dois substratos estão livres em um meio 
aquoso (que poderia ser em um béquer ou 
dentro de uma célula) e não se encontrariam 
com tanta facilidade. Porém, há um sítio ativo 
que permite o encaixe desses dois substratos 
que irão se reagir, portanto há parte do sítio 
ativo apropriado para receber um substrato e 
outra parte, apropriada para receber o outro 
substrato. Como consequência, há aproximação 
dos dois substratos, colocando-os em uma íntima 
relação que favorece a reação química. 
o O sítio ativo atua como um ácido ou uma base. 
Existem substratos que para realizarem as 
reações química, necessitam de sofrerem a ação 
de um ácido ou de uma base e, em um meio 
livre, essa ação não ocorreria com facilidade. 
o Ex: No HIV, uma das reações que está 
relacionada com o processo de infecção 
propriamente dita da célula alvo pelo vírus, 
envolve uma catalise acidobásica. 
( ) 
o A catalise por tensão ocorre quando o substrato 
precisa ser divido em dois produtos. Esse 
substrato se acopla no sítio ativo da enzima e o 
sítio ativo vai se modificando para impedir que o 
substrato fique unido. A quebra da ligação 
química que une o substrato AB ocorre por uma 
tensão que a enzima modificada faz nas 
ligações químicas desse substrato. 
 
 
 
 
o Ocorre com a enzima sofrendo modificação 
durante o processo de reação do substrato, mas 
ao final da reação, retorna ao seu formato 
original. 
o Ex: O organismo realiza estocagem de proteína 
quando ingerimos alta carga de aminoácidos. O 
grupamento amina do excedente de aminoácidos 
não utilizado será retirado e utilizado, para 
produzir ureia e eliminar na urina. O esqueleto 
de carbono (o que resta da retirada do 
grupamento amina) é transformado em glicose 
ou gordura. Quando há a remoção do 
grupamento amina, inicialmente é necessário 
transferi-lo para uma outra molécula. 
Essa transferência ocorre por meio de uma 
enzima e enquanto a enzima realiza esse 
transporte, ela pode segurar um pouco esse 
grupamento e então, durante a reação ela se 
transforma (ganho de um grupamento amina 
que não possuía). Entretanto, ao final do 
processo, quando a amina já estiver sido 
transferida, a enzima que já não possui o 
grupamento, retorna ao seu formato original. 
Enzima realiza uma ligação covalente, se ligando 
a um grupamento químico que não possui, mas 
posteriormente, desfaz essa ligação. 
Proteínas Homólogas 
 Quando uma enzima passa por um processo de 
evolução, ou seja, ganha uma especificidade, para 
que essa evolução ocorra é necessária haver a 
informação no gene que possibilite esse 
processo. 
 Proteínas homólogas são proteínas que evoluíram 
de um ancestral comum e, em dado momento, 
ganham especificidade para substratos 
diferentes. 
o No organismo encontramos a amilase, 
responsável por digerir carboidrato. Entretanto, 
temos a amilase salivar e amilase pancreática 
que possuem, praticamente, o mesmo substrato 
(carboidrato), portanto as duas enzimas irão 
romper ligações glicosídicas. 
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o Proteínas são polímeros formados por diferentes 
aminoácidos, sendo que o que diferencia cada 
aminoácido é a cadeia lateral também chamado 
de grupamento R, portanto, há aminoácidos de 
cadeia lateral ácida, básica, apolar, etc. Dessa 
forma, ao oposto do que ocorre com a digestão 
de carboidratos (a mesma enzima, por exemplo 
a amilase degrada vários carboidratos), para 
degradar proteínas não é possível utilizar a 
mesma enzima que, apesarem de serem 
classificadas como proteases, possuem 
especificidade diferentes uma vez que a cadeia 
proteica é formada por aminoácidos diferentes. 
No pâncreas por exemplo, que produz muitas 
proteases pancreáticas (tripsina, quimiotripsina, 
etc.), existe um tipo de protease para cada tipo 
de aminoácido diferente. 
o Proteases: são enzimas (proteínas) que 
ganharam especificidade para substratos 
diferentes, mas, na sua origem possuem uma 
mesma função, ou seja, estão agindo no mesmo 
grupo de substratos, que nesse caso são os 
aminoácidos. 
o As partes das proteínas que permaneceram 
iguais, mesmo depois da evolução, são chamadas 
de resíduos conservados. 
o Em muitos casos, nota-se uma similaridade em 
espécies de animais diferentes. Então, podemos 
encontrar tripsina e a quimiotripsina em outras 
espécies animais por exemplo, logo é deduzido 
que isso pode ter dito origem evolutiva de um 
mesmo gene. 
Isoenzimas 
 Formas enzimáticas distintas que catalisam a 
mesma reação química. 
 Ex: A enzima chamada fosfatase alcalina está 
presente nos ductos biliares, possui origem 
hepática e é eliminada junto da bile. Também 
existe, fosfatase alcalina nos ossos e, em ambos 
os tecidos, a função é a mesma: hidrolisar 
fosfato em meio alcalino. No canalículo biliar, a 
enzima é eliminada junto da bile então, ajuda no 
processo de digestão de fosfato no duodeno 
(trato gastrointestinal). No caso dos ossos, ajuda 
na incorporação de fosfato para matriz mineral 
do osso. Quando há a análise da estrutura 
química dessas enzimas, percebe-se que são 
semelhantes, mas em uma ou outra subunidade 
nota-se que essas enzimas são diferentes, 
portanto são enzimas diferentes que possuem a 
mesma função. 
 
 Existe alguma problemática nessa situação? 
SIM. 
-Ex1: Essas enzimas possuem valores diagnósticos 
importantes pois a fosfatase alcalina, pode ser 
um forte indicativo de um tumor nos ossos, 
indicando que o osso está em intensa atividade 
devido à alta concentração enzimática no 
sangue, portanto pode ser um indício de 
osteosarcoma (o diagnóstico também deve ser 
concluído através de outros exames). Entretanto,o aumento no sangue, também em função óssea, 
se relaciona com o crescimento natural do 
indivíduo. Na fase de crescimento, pode haver o 
aumento da fosfatase alcalina óssea. Outra 
situação que envolve o aumento da atividade da 
fosfatase é quando o paciente sofre fratura 
óssea, que envolve um processo de cicatrização, 
logo o aumento da atividade enzimática. 
-Ex2: Em obstrução de vias biliares, que impeça 
a saída de fosfatase alcalina para o duodeno, a 
enzima se acumula na árvore biliar e ocorre um 
processo chamado de regurgitação e a fosfatase 
cai na corrente sanguínea, portanto há o 
aumento da fosfatase alcalina no sangue de 
origem hepática. 
Tanto para a fosfatase alcalina óssea, tanta para 
a hepática há o mesmo substrato. Existem 
testes como a eletroforese, que condiz em uma 
técnica de diferenciação de proteína de acordo 
com a sua estrutura. Nessa técnica diferencia-se 
isoenzima hepática e isoenzima óssea e então, é 
possível saber a origem da fosfatase alcalina. 
-Há também, uma fosfatase alcalina de origem 
placentária, mas dura cerca de poucos minutos 
no sangue, portanto, não é encontrada em 
exames de dosagem enzimática. 
-OBS: a fosfatase alcalina, na reação química, 
depende do cálcio. Se for utilizado um tubo de 
coleta de sangue que elimina o cálcio do meio a 
enzima não consegue ser detectada, uma vez 
que na reação química o cálcio age como um 
cofator. 
 O que pode variar entre as isoenzimas, é a 
afinidade em relação ao substrato e a meia vida 
de cada enzima. 
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Atividade Catalítica para fins 
laboratoriais 
 Geralmente utiliza-se as reações que convertem 
o NAD+ em NADH. Com a ajuda do 
espectrofotômetro, é visto qual o comprimento 
de onda que detecta o NAD+ ou o NADH. 
 O gráfico mostra que, no comprimento de onda 
de 350/340nm é onde se tem um pico de 
NADH diferente de NAD+, portanto significa que 
se a reação química desejada ou a presença da 
enzima que precisa ser detectada formar muito 
NADH, quando for estabelecida a leitura da 
reação química nesse comprimento de onda, 
será visto que a produção de NADH não será 
confundida com a leitura do espectrofotômetro 
de NAD+ (NAD oxidado). Ou seja, se foi formado 
muito NADH é perceptível que a atividade 
enzimática está elevada, logo quanto maior a 
produção de NADH, no comprimento de onda de 
350/340nm, mais fácil será de detectar a 
enzima. A alteração da densidade óptica permite 
a visualização da produção de NADH ou de NAD+. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Enzimas como Biomarcadores 
 Enzimas são constituintes celulares e por isso, 
apresentam valor diagnóstico por constituir 
tecidos. 
 Podem ser indicativos de lesão celular e/ou 
morte celular. 
 Ex: Susceptibilidade à proteólise e eliminação 
renal. 
As enzimas possuem meia vida diferentes logo, 
uma enzima que dure muito tempo no plasma 
ou que será eliminada muito rapidamente, são 
enzimas que dificultam o diagnóstico. Portanto, a 
susceptibilidade de ser destruída e eliminada do 
corpo, é importante quando leva em 
consideração a questão da enzima como 
diagnóstico. 
 Como devemos interpretar os resultados 
envolvendo uma enzima? Deverá ser levado em 
consideração, se possível, a especificidade. 
 
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Para o uso de dosagem de enzimas em 
diagnósticos, deverá ser levado em consideração 
o quanto essa enzima é sensível e sua 
especificidade. Se uma enzima não tem sua 
atividade aumentada em função de uma 
pequena lesão, não possui boa sensibilidade. 
Além disso, se a enzima é encontrada em várias 
localizações, em vários órgãos por exemplo, não é 
considerada uma boa marcadora pois possui 
baixa especificidade. 
Ex: ALT e AST são enzimas presentes no fígado 
e tendem a aumentar no caso de hepatite viral. 
Também há o aumento dessas enzimas em 
casos de infarto agudo do miocárdio pois, são 
enzimas presentes no músculo cardíaco. 
Uso Clínico adicional envolvendo 
enzimas 
 Utiliza-se enzima para diagnóstico de analitos 
específicos, como a glicose. 
Ex: O teste Benedict (teste para detecção de 
glicose baseado no poder redutor desse açúcar), 
se fosse utilizado com uma enzima específica de 
glicose, como a glicose oxidase, não sofreria as 
interferências de outras moléculas que não são 
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glicose, a exemplo do ácido úrico, penicilina e 
ácido ascórbico (vitamina C). 
 Tratamento de deficiência enzimática. 
Ex: Doenças relacionadas aos erros inatos do 
metabolismo. 
 Ativador de plasminogênio tecidual e 
estreptocinase. 
Ex: Quando o organismo do paciente possui 
tendência para a trombose, é possível utilizar o 
ativador de plasminogênio tecidual para “afinar o 
sangue” portanto, torna-lo hipercoagulabilizante, 
ou seja, com menores chances de coagular. 
 Diagnóstico de doenças genéticas e infeccionas 
Ex: É possível detectar bactéria ou vírus, 
utilizando enzimas para o reconhecimento 
específico de fragmentos de RNA ou DNA. 
 Endonucleases 
Ex: Enzimas que fazem rompimento de 
fragmentos específicos do material genético 
para reconhecimento.