3 ENZIMAS

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ENZIMAS
Dra Milena Ferreira
• Definir enzimas; 
• Apontar as propriedades físico-químicas das enzimas; 
• Classificar as enzimas quanto ao tipo de reação química que catalisam; 
• Explicar o modelo de interação enzima-substrato; 
• Conceituar os tipos de inibições enzimáticas; 
• Explicar os mecanismos de cinética enzimática; 
• Apontar os tipos de cofatores enzimáticos. 
Objetivos de Aprendizagem
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Introdução às enzimas
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A catálise biológica foi
reconhecida e descrita nos final
dos anos de 1700 em estudos
da digestão de carne por
secreções do estômago.
A pesquisa continuou no século
seguinte examinando a
conversão do amido em açúcar
pela saliva e por vários extratos
de plantas.
Por volta de 1850, concluiu
que a fermentação de açúcar
em álcool por leveduras é
catalisada por “fermentos”.
Ele postulou que esses
fermentos eram inseparáveis
da estrutura das células de
levedura vivas. Esse ponto de
vista, chamado de vitalismo,
prevaleceu por décadas.
Em 1897, descreveu que
extratos de levedura podiam
fermentar açúcar em álcool,
provando que a fermentação
era feita por moléculas que
continuavam ativas mesmo
após serem removidas das
células.
Louis Pasteur Eduard Buchner
Boa parte da história da bioquímica é a história da pesquisa sobre enzimas. 
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Introdução às enzimas
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Deu o nome de enzimas
para as moléculas
detectadas por Buchner.
Frederick W. 
Kühne
Em 1926 descobriu que os
cristais de urease
constituíam-se totalmente
de proteína e postulou que
toda enzima é uma proteína.
Escreveu um tratado
intitulado Enzymes, fez a
notável suposição de que
ligações fracas entre a
enzima e seu substrato
poderiam ser usadas para
catalisar a reação.
James Sumner J. B. S. Haldane
John Northrop e Moses Kunitz
cristalizaram a pepsina, a tripsina e outras
enzimas digestivas e descobriram que
todas elas são proteínas.
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Definição:
• Catalisadores biológicos (aceleram reações);
• De natureza protéica (grande maioria).
Função:
▪ Viabilizar a atividade das células, quebrando
moléculas ou juntando-as para formar novos
compostos.
Com exceção de um pequeno grupo de
moléculas de RNA com propriedades catalíticas,
chamadas de RIBOZIMAS (código genético)
todas as enzimas são PROTEÍNAS.
Propriedades das enzimas
Classificação das enzimas
• Muitas enzimas receberam seus nomes pela
adição do sufixo “ase” ao nome dos seus
substratos ou a uma palavra que descreve sua
atividade.
• Assim, a urease catalisa a hidrólise da ureia e
a DNA-polimerase catalisa a polimerização de
nucleotídeos para formar DNA.
• Outras enzimas foram batizadas pelos seus
descobridores em razão de uma função
ampla, antes que fosse conhecida a reação
específica catalisada por elas ou a partir de
sua fonte.
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Classificadas segundo as reações que 
catalisam
Por exemplo:
• Uma enzima conhecida por atuar na digestão
de alimentos foi denominada pepsina, do
grego pepsis (digestão)
• A lisozima foi denominada pela sua
capacidade de lisar (degradar) a parede de
bactérias.
• A tripsina, denominada em parte do grego
tryein (desgastar), foi obtida esfregando tecido
pancreático com glicerina.
• Gorduras (lipo - grego) – LIPASE 
• Amido (amylon - grego) – AMILASE
Classificação das enzimas
Os bioquímicos, por meio de um acordo internacional,
adotaram um sistema de nomenclatura e classificação de
enzimas. Esse sistema divide as enzimas em seis classes, cada
uma com subclasses, com base nos tipos de reações que
catalisam.
Um número de classificação de quatro partes e um nome
sistemático, que identifica a reação catalisada, são
especificados para cada enzima. Como exemplo, o nome
sistemático da enzima que catalisa a reação
ATP + D-glicose → ADP + D-glicose-6-fosfato 
é ATP: glicose-fosfotransferase, indicando que ela catalisa a
transferência de um grupo fosforribosil do ATP para a glicose.
Seu número da Comissão de Enzimas (número E. C., do inglês
Enzyme Commission) é 2.7.1.1.
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• O primeiro número (2) indica o nome da classe
(transferase);
• O segundo número (7), a subclasse
(fosfotransferase);
• O terceiro número(1), uma fosfotransferase que tem
um grupo hidroxila como aceptor,
• E o quarto número (1), D-glicose como o aceptor
do grupo fosforil.
Para muitas enzimas, é usado um nome comum com
mais frequência, hexocinase, nesse caso específico.
Uma lista completa com a descrição dos milhares de
enzimas conhecidas é mantida pelo Comitê de
Nomenclatura da União Internacional de Bioquímica e
Biologia Molecular
(www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme).
Classificação internacional das enzimas
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Classificação das enzimas
Outras formas de classificar
• Atuam no interior da célula.
• Sintetizam o material celular.
• Realizam reações catabólicas que 
suprem as necessidades 
energéticas da célula. 
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Enzimas intracelulares Enzimas extracelulares
• Atuam fora da célula.
• Executam alterações necessárias à 
penetração dos nutrientes para o 
interior das células.
Outras formas de classificar
Agem dentro das moléculas
Ex: endoamilases, que hidrolisam 
ligações glicosídicas ao acaso ao 
longo das cadeias de amilose
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Endoenzimas Exoenzimas
Agem nas extermidades das
moléculas
Ex: exoamilases, que hidrolisam,
sucessivamente, ligações glicosídicas
a partir da extremidade não redutora
das mesmas.
Modelos de interação enzima
Como as enzimas funcionam
A catálise enzimática das reações é
essencial para os sistemas vivos. Nas
condições biológicas relevantes, as
reações são catalisadas tendem a ser
lentas – a maioria das moléculas
biológicas é muito estável nas condições
internas das células com pH neutro,
temperaturas amenas e ambiente aquoso.
A propriedade característica das reações
catalisadas por enzimas é que a reação
ocorre confinada em um bolsão da enzima
denominado sítio ativo. A molécula que liga
no sítio ativo e sobre a qual a enzima age é
denominada substrato.
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Emil Fischer em 1894
Mecanismo de Ação 
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Relação estérica entre enzima e substrato
Modelo Chave-fechadura 
Koshland em 1958
Prevê um sítio de ligação não totalmente pré-
formado, E e o S sofrem conformação para o 
encaixe.
Modelo do ajuste induzido
Uma reação enzimática simples pode ser escrita 
como
Para entender a catálise,
deve-se primeiro avaliar
a importância de
distinguir entre o
equilíbrio e a velocidade
de uma reação.
A função do catalisador
é aumentar a
velocidade da reação. A
catálise não afeta o
equilíbrio da reação.
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E + S ES EP E + P
E = Enzima
S = Substrato
P = Produto
ES e EP = Complexos transitórios da
enzima com o substrato e com o
produto.
Dica 1 Dica 2
Inibições enzimáticas. 
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Na inibição enzimática, a substância inibidora forma ligações químicas com as enzimas, de 
modo a interferir na sua atividade catalítica.
Reversíveis Irreversíveis
Competitivos Não Competitivos
• Inibidor compete com o
substrato pelo centro
ativo da enzima.
• Mesmo ligações desse
tipo que sejam
transitórias reduzem a
eficiência da enzima.
• Inibidor liga-se a outro
local que não o centro
ativo – centro alostérico.
• A ligação ao centro
alostérico modifica a
conformação do centro
ativo da enzima.
Os inibidores irreversíveis ligam-se
covalentemente com ou destroem um grupo
funcional da enzima essencial à atividade da
enzima ou então formam uma associação não
covalente estável.
A formação de uma ligação covalente entre um
inibidor irreversível e uma enzima é uma
possibilidade.
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• Fármacos modernos – atuam como inibidores enzimáticos. 
• Antivirais, antitumorais e antibacterianos. 
• Inibidores irreversíveis – em geral substâncias tóxicas. 
Sulfas 
(sulfanilamidas)
Competem com o ácido 
p-aminobenzóico, necessário 
para o crescimento bacteriano. 
Diisopropilfosfofluoridato
(DIFP)
liga-se irreversivelmente 
a acetilcolinesterase.
Aspirina (ácido 
acetilsalicílico)
inativa ciclooxigenase-2
(síntese de prostaglandinas –
dor)
A penicilina interfere coma síntese do
peptideoglicano, o constituinte principal da rígida
parede celular que protege as bactérias da lise
osmótica. Essa é a reação inibida pela penicilina e
por compostos semelhantes
O peptideoglicano é formado por polissacarídeos e
peptídeos ligados por ligações cruzadas formadas em
várias etapas, incluindo uma reação de transpeptidase.
Cinética enzimática e Cofatores enzimáticos
Um ou mais íons inorgânicos que podem ser
necessários para a função de uma enzima. não
estão ligados permanentemente à molécula da
enzima mas, na ausência deles, a enzima é inativa.
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Análise quantidade do efeito de cada um dos 
fatores influenciam na expressão da atividade 
enzimática.
• Determinar as contantes de afinidades do S
e dos Inibidores (Km)
• Conhecer as condições ótima da catálise
(Tm, pH, [S] etc.);
• Ajudar a elucidar os mecanismos de reação
• Determinar a função de uma determina
enzima em uma rota metabólica (para um
dado S)
CO-FATORES ENZIMÁTICOS
• Quase 1/3 das enzimas requerem um componente não proteico para sua atividade, 
denominado cofator.
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ENZIMAS – COFATOR
▪ Algumas enzimas necessitam de íons como co-fatores
▪ co-fatores são substâncias orgânicas ou inorgânicas necessárias ao 
funcionamento das enzimas; coenzima (orgânico – vitaminas)
ENZIMA COFATOR
PEROXIDASE Fe+2 ou Fe+3
CATALASE
CITOCROMO OXIDASE Cu+2
ÁLCOOL DESIDROGENASE Zn+2
HEXOQUINASE Mg+2
UREASE Ni+2
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Coenzima Abreviatura Reação
catalisada
Origem
Nicotinamida adenina
dinucleotídio
NAD+ Oxi-redução Niacina ou
Vitamina B3
Nicotinamida adenina
dinucleotídio fosfato
NADP+ Oxi-redução Niacina ou
Vitamina B3
Flavina adenina
dinucleotídio
FAD Oxi-redução Riboflavina ou
Vitamina B2
▪ Maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis
▪ Classificam-se em:
- transportadoras de hidrogênio
- transportadoras de grupos químicos
▪ Transportadoras de hidrogênio – Respiração celular
ENZIMAS – COENZIMA
* oxi-redução: combinam-se com Oxigênio e perdem elétrons
Fatores que interferem na velocidade enzimática
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pH Temperatura
TmꜛDesnaturação enzimática
Fatores que interferem na velocidade enzimática
Concentração do substrato 
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Concentração da enzima
Definição de Km e velocidade máxima (Vmáx)
A equação descreve como a velocidade da reação varia de acordo com a 
concentração do substrato
Equação de Michaelis-
Menten
• Vo a velocidade inicial
• Vmax é o valor máximo da velocidade
inicial quando todos os sítios ativos
estão ocupados
• Km é a constante de Michaelis
• uma medida da estabilidade do
complexo enzima-substrato
• [S] é a concentração do substrato.
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Correlações clínicas do km
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Mecanismos de controle da atividade enzimática
• Células musculares respondem à epinefrina
(adrenalina) quebrando o glicogênio em glicose,
fornecendo assim energia para a atividade
muscular aumentada.
• A quebra do glicogênio é catalisada pela
enzima Glicogênio Fosforilase, que é ativada por
fosforilação em resposta à ligação de epinefrina a
um receptor na superfície da célula muscular.
• Fosforilação de proteínas desempenha um papel
central no controle de muitas outras funções
celulares, incluindo o crescimento e diferenciação
celular.
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Atividade das enzimas também podem ser regulada por modificações covalentes, tais como a adição de grupos 
fosfato a resíduos de serina, treonina ou tirosina. A fosforilação é um mecanismo muito comum na regulação 
da atividade enzimática, a adição de grupos fosfato estimula ou inibe as atividades de muitas enzimas
Por exemplo
Aplicações do Conhecimento Sobre Enzimas
• Determinados tratamentos se baseiam na
inibição das enzimas que acompanham as
bactérias, com o que se detém a ação
infecciosa destas. As sulfonamidas, por
exemplo, são elementos bloqueadores das
enzimas bacterianas.
• As enzimas são também utilizadas em
diagnósticos médicos e contra reações
desfavoráveis em pessoas alérgicas à
penicilina.
• Em certos casos, administração de enzimas
serve para controlar sua falta no organismo,
assim como para corrigir anormalidades
derivadas de doenças. 28
• Produção do álcool etílico (etanol) pelo
processo de fermentação, que utiliza enzimas
na conversão da sacarose em etanol.
• Na fabricação de produtos como pão,
queijos, cerveja, vinho etc., em que há
fermentação de leveduras, os novos
conhecimentos sobre enzimas são utilizados
para controlar e melhorar sua qualidade.
• O curtimento de couros e a limpeza de
tecidos são alguns dos numerosos processos
químicos e industriais que empregam a ação
catalítica das enzimas para favorecer reações
da matéria orgânica.
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OBRIGADA!
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