ENZIMAS-II-pat29032012

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Disciplina de Biologia Celular e Disciplina de Biologia Celular e 
MolecularMolecular
ENZIMAS II
� Compartimentalização;
Mecanismos de 
Regulação da Atividade 
EnzimáticaEnzimática
REGULAÇÃO DA ATIVIDADE 
ENZIMÁTICA
� Controle da Concentração de enzimas Presentes:
�Indução ou repressão da síntese da enzima -
(Quantidade de enzimas)(Quantidade de enzimas)
�Proteólise parcial – ZIMOGÊNIOS (irreversível).
� Modificação Covalente (Reversíve)l:
� Isoenzimas
Alteração na Eficiência Catalítica
Enzimas Constitutivas
• Organismos possuem independente da 
constituição do meio
REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
• Organismos sintetizam quando em presença 
do substrato
Enzimas Induzidas ou Adaptativas
Regulação da Atividade 
Enzimática
Clivagem Proteolítica
Pró-Enzimas
Zimogênios
Enzima Ativa
Clivagem Proteolítica
Zimogênios
quimotripsinogênio quimotripsina
ENZIMAS REGULAÇÃO
� Enzimas reguladas pela modificação 
covalente reversível
�Grupos químicos são ligados covalentemente e 
removidos da enzima reguladora por enzimas ≠, 
podem ser: fosfato, adenosina monofosfato, grupos podem ser: fosfato, adenosina monofosfato, grupos 
metil, etc.
Regulação da Atividade Enzimática
Modificação Covalente 
Fosforilação
ATP ADP
Quinase
EX:
Enzima-OH Enzima-OPO3-
H2OHPO4-
Fosfatase
A fosforilação de uma enzima pode aumentar ou diminuir a sua atividade
VIAS METABÓLICAS E 
FOSFORILAÇÃO
Isoenzimas
Lactato desidrogenase - LDH
Lactato Piruvato
NADox NADred
Tetrâmero: subunidades M e H 5 isoenzimas
Composição Tipo Localização
MMMM M4 LDH5 Fígado e Músculo Esquelético
MMMH M3H LDH4 Fígado e Músculo Esquelético
MMHH M2H2 LDH3 Cérebro e Rim
MHHH MH3 LDH2 Miocárdio e Hemácias
HHHH H4 LDH1 Miocárdio e Hemácias
� Enzimas alostéricas
�Funcionam através da ligação não-covalente e reversível 
de um metabólito regulador chamado modulador;
ENZIMAS REGULAÇÃO
Alteração na Eficiência Catalítica
de um metabólito regulador chamado modulador;
�Moduladores podem ser negativos ou positivos;
�São maiores e mais complexas, possuem duas ou mais 
cadeias polipeptídicas.
Enzimas alostéricas possuem uma região diferente do sítio ativo onde se liga 
um efetor ou modulador alostérico. A mudança conformacional decorrente da 
ligação do efetor alostérico se propaga pela molécula e afeta o sítio ativo, 
ativando-o ou inibindo-o. 
Ativador alostérico Inibidor alostérico
ENZIMAS REGULAÇÃO
ENZIMAS ALOSTERICAMENTE 
IMPORTANTES E SEUS EFETUADORES
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Subunidades catalíticas e reguladoras separadas
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA
� Qualquer substância que reduz a velocidade de uma 
reação enzimática.
INIBIDORES
REVERSÍVEIS
COMPETITIVOS
NÃO-COMPETITIVOS
IRREVERSÍVEIS
NÃO-COMPETITIVOS
INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
� I se combina com um grupo funcional, na molécula 
da E, que é essencial para sua atividade.
� Podem promover a destruição do grupo funcional
� Forma-se uma ligação COVALENTE entre o I e a E.
� V ↓� Vmax ↓
K2
EE + + PPEE + + SS EESS
K1
EEII
++
II
INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
Os Inibidores Irreversíveis podem ser 
divididos em três categorias:
� Reagentes específicos para grupamentos
DIFP - diisopropilfosfofluoridato (Organofosforados)
� ANÁLOGOS DE SUBSTRATOS
� INIBIDORES SUICIDAS
DIFP - diisopropilfosfofluoridato (Organofosforados)
INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
Inibidores irreversíveis:
Tanto a acetilcolinesterase de insetos como de mamíferos são igualmente inibidas por essas drogas. .
Acetilcolinesterase complexada com sarin ou “gás dos nervos” (dose letal 0,01 mg/kg, oral), um 
organofosforado altamente tóxico e volátil, que reage com o resíduo de Ser ativo da enzima.
dose letal: 3-13 mg/Kg, oral
Inseticidas
organofosforados
Inibição Enzimática 
Irreversível
Ex: Inibição da enzima ciclooxigenase pelo acetilsalicilato
Ciclooxigenase (COX)
Prostaglandinas
Processos fisiológicos, ex. sensação de dor
Ácido araquidônico
COX 1- constitutiva
COX 2- induzida na inflamação-
Análogos de substratos ou 
Antimetabólitos 
são “venenos” 
� Semelhantes aos substratos,
� Geram produtos não aceitos pelas enzimas 
INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
� Geram produtos não aceitos pelas enzimas 
da via
� Interrompem a via
AZT
Análogos de substratos ou 
Antimetabólitos 
plantas
Proteção 
contra insetos
Câncer
Aconitase
Exemplo de Inibidor 
Suicida
Reações do Ciclo de Krebs
Oxalacetato + Acetil-CoA →→→→ Citrato → Isocitrato →→
Citrato Aconitase
Oxalacetato + Fluoroacetato → Fluorocitrato
Inibidor suicida
Citrato
Sintase
INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
Esse é o caso, por exemplo da proteína alfa1-antitripsina que age inibindo a 
ELASTASE. É conhecido por INIBIDOR SUICIDA pois, uma vez ligado à elastase, 
é degradado com a enzima.
A deficiência em alfa1-antitripsina é uma doença congênita em que o resíduo de 
Glutamato (negativo) na posição 342 é trocado por uma Lisina (positivo), causando 
a agregação da proteína. Essa mutação, conhecida por mutação Z, leva a uma a agregação da proteína. Essa mutação, conhecida por mutação Z, leva a uma 
quadro de enfisema pulmonar hereditária. Isso ocorre porque a elastase causa 
danos aos alvéolos.
alfa1-antitripsina (amarelo) ligada no sítio ativo da tripsina (rosa)
Elastase: capacidade de hidrolisar as fibras de elastina 
no pulmão 
INIBIÇÃO COMPETITIVA
INIBIÇÃO COMPETITIVA
1- sem inibidor
2- com inibidor na concentração [I1]
3- com inibidor na concentração [I2] > [I1]
Inibição Competitiva
 FAD FADH2
CH2 – COOH CH - COOH
CH2 – COOH CH - COOH
Ácido Succínico Ácido FumáricoSuccinato
-
-
Fumarato
-
-
Succinato 
Desidrogenase
Exemplo: inibidor do metabolismo energético
Ácido Succínico Ácido Fumárico
 COOH
CH2
 COOH
Ácido Malônico (inibidor)
Succinato Fumarato
Malonato 
-
-
inibidor competitivo
Sulfa
PABA Ácido fólico 
Diidropteroato
sintetase
bacteriana Essencial para o 
crescimento bacteriano
Sulfanilamida
Inibição Competitiva
Exemplo:Tratamento de hipercolesterolemia
Lovastatina 
Droga que inibe 
competitivamente a 
HMG-CoA redutase
(hidroximetil glutaril-CoA redutase)
Inibição Competitiva
Exemplo:Tratamento de hipercolesterolemia
Inibição Competitiva
Intoxicação por Metanol
Metanol
Álcool URINA
Formaldeído
Álcool 
desidrogenase Causa lesão
tecidual
cegueria
Etanol
URINA
fomepizol 
Inibidores competitivos
Resistência ao metotrexato: células tumorais aumentam o número de cópias do DNA 
que codifica a enzima diidrofolato redutase: amplificação gênica
5-fluoroacil
uracila
5-fluoroacil
Base nitrogenada: RNA
INIBIÇÃO NÃO-COMPETITIVA
INIBIÇÃO NÃO-COMPETITIVA
1- sem inibidor
2- com inibidor na concentração [I1]
3- com inibidor na concentração [I2] > [I1]
INIBIÇÃO NÃO-COMPETITIVA
Exemplos:
Metais pesados Hg2+, Pb2+Metais pesados Hg2+, Pb2+
e Ag+ – Reagem com grupos 
SH das Proteínas
METABOLISMO DE PURINAS (A E G)
TRATAMENTO DA GOTA
HIPOXANTINA XANTINA ÁCIDO ÚRICO
XANTINA OXIDASEXANTINA OXIDASE
ALOPURINOL
XANTINA OXIDASE
ALOXANTINA (INIBIDOR NÃO COMPETITIVO)
Enzimas e a Clínica 
Médica
Além do papel central das enzimas na 
bioquímica, a atividade das enzimas 
no sangue fornece informações 
importantes para o diagnóstico de importantes para o diagnóstico de 
doenças.
O perfil da atividade de enzimas no 
soro está relacionado à processos 
patológicos.
Liberação de enzimas a partir de 
células normais e de células 
doentes ou expostas a um 
trauma
Bibliografia
� Bioquímica (Editora Guanabara Koogan) / Autor: Stryer
� Princípios de Bioquímica (Editora Sarvier) / Autor: 
Lehninger
� Manual de Química Fisiológica (Editora Atheneu) / 
Autor: Harper
� Manual de Bioquímica com correlações clínicas� Manual de Bioquímica com correlações clínicas
(Editora EdgarBlücher Ltda.) / Autor: Thomas M. Devlin 
� Bioquímica (Editora Artmed) / Autor: Mary K. Campbell 
� Bioquímica (Editora Artes Médicas) / Autores: D. Voet 
e Jg Voet
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� Inibidor incompetitivo se liga reversivelmente, em 
um sítio próprio, ao complexo ES. 
I não tem semelhança 
estrutural com o Sestrutural com o S
I favorece a formação do ES
Km e Vmax da enzima
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1- sem inibidor.
2- com inibidor na concentração [I1]
3- com inibidor na concentração [I2] > [I1]