Aspectos Gerais Das Enzimas

8/3/2019 Aspectos Gerais Das Enzimas

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ENZIMAS

Substncias orgnicas de estrutura complexa

geradas no interior da clula aceleram reaes qumicas que ocorrem emsistemas biolgicos.

Podem ser encontradas em clulas animais ou deplantas, bem como em microorganismos.


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Quimicamente, so protenas globulares constitudas

de longas cadeias de aminocidos unidas porligaes peptdicas


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Cadeia com menos de 50 AApeptdeos.

Protenas cadeiasmaiores

20 aminocidos comumente encontrados

nas protenas:


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ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL

Podem ter 4 tipos de estrutura

Estrutura primria:

- mais simples e maisimportante, pois delederiva todo o arranjoespacial da molcula- somente a seqnciados aminocidos, semse preocupar com aorientao espacial


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Estrutura secundria

- rotao das ligaes entre os carbonos dosaminocidos de seus grupamentos amina e carboxila.

Alfa-hlice:

- forma mais comum;- hlice em espiral - as

cadeias laterais dos sedistribuem para fora dahlice;- ponte H.


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Folha beta ou folhapregueada.

- arranjados em paralelo ouno sentido anti-paralelo.


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Estrutura terciria

- resulta do enrolamento da hlice ou da folhapregueada,- estabilizada por pontes de hidrognio e pontes deenxofre,

- tm seqncias deaminocidos diferentes,refletindo estruturas efunes diferentes,

- Foras fracas, podem serfacilmente quebradas desnaturao


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Estrutura quaternria

- possuem duas ou mais cadeias polipeptdicas.- a estrutura tridimensional destas a estruturaquaternria.- Ex: hemoglobina - sua estrutura formada porquatro cadeias polipeptdicas


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Estreita relao entre a estrutura da enzima e suafuno:

so altamente especficas

somente certos substratos sofrem sua ao eunicamente um tipo de reao ocorre, sem reaes

colaterais ou produtos derivados,

se sua estrutura mudar no catalisa mais aquelesubstrato

Como isso ocorre?


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O substrato liga-se enzima atravs do stio ativo,local onde ocorrer a reao catalisada pela enzima.

STIO ATIVO

resduos de aminocidos capazes de interagir com osubstrato e formao do produto.

Estes resduos denominam-se grupos catalticos


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Representao esquemtica da estrutura tridimensional da lipase de

Pseudomonas cepacia.

Ser

His

Asp


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Teoria da chave-fechadura proposta por EmilFischer

O stio ativo possui uma conformao cujosgrupos ligantes R dos aminocidos estocorretamente posicionados, e sua conformao

complementar a estrutura do substrato


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Modelo do encaixe induzido, proposto porKoshland

o stio ativo uma regio flexvel cuja forma pode serinduzida para alojar compostos estruturalmentesemelhantes.


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Vantagens de utiliz-las como catalisadores:

aumentam de vrias ordens de grandeza a velocidade

das reaes,

as reaes ocorrem em condies suaves detemperatura, presso, e em meio de pH e concentraosalina praticamente constantes,

so altamente especficas e capazes de diferenciarestereoismeros de certos compostos, sem formarsubprodutos,

tm capacidade de regular processos,

como aceleram a velocidade da reao sem alterar oequilbrio termodinmico, elas podem catalisar um grandenmero de reaes.


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Unio Internacional de Bioqumica e BiologiaMolecular (UIBBM)

classificadas em seis grandes grupos, de acordocom o tipo de reao envolvida

Cada enzima descrita recebe um nmero declassificao, conhecido por E.C., que compostopor 4 dgitos:

1. Classe

2. Sub-classe dentro da classe3. grupos qumicos especficos que participam da

reao.4. a enzima, propriamente dita


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Classificao das Enzimas - UIBBM

Classe Tipo de Reao Subclasse

Oxidoredutases Transferncia de eltrons ou

remoo de hidrognio

Hidrogenases, oxidases,

peroxidases, etc

Transferases Reaes de transferncia de

grupos

Transaldolases,

transcetolases, etc

Hidrolases Reaes de hidrlise Estearases, lipases,

peptidases, fosfatases, etc

Liases Reaes de adio de grupos

a dupla ligao ou formao

de duplas ligaes por

remoo de grupos

Descarboxilases,

cetocidoliases, hidroliases,pectato liase

Isomerases Transferncia de grupos

dentro da molcula para

produzir ismeros

Racemases, epimerases,

oxirredutases, mutase, etc

Ligases Formao e clivagem de

ligaes C-O, C-S, C-C e C-

N e steres de fosfato

1

2

3

4

5

6


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Exemplo:

Pectato Liase EC 4.2.2.2

liase

carbono-oxignio liase

ativa em polissacardeos

Pectato liase

EC 4.2.2.2


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COFATORES ENZIMTICOS E COENZIMAS

Cofatores:

um ou mais ons inorgnicos que podem sernecessrios para a funo de uma enzima.

no esto ligados permanentemente molcula da

enzima mas, na ausncia deles, a enzima inativa.


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Coenzimas:

compostos orgnicos, quase sempre derivados de

vitaminas, a frao protica de uma enzima, na ausncia do

seu cofator, chamada de apoenzima. enzima + Cofator, chamamos de holoenzima.


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IMOBILIZAO DE ENZIMAS

As enzimas quando imobilizadas:

retm sua configurao estrutural devido as ligaesde hidrognio que ocorrem na superfcie do material

dificuldade de vibrao

Aumento da estabilidade trmica.


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O principal interesse em imobilizaruma enzima obter um biocatalisador com

atividade e estabilidade que no sejamafetadas durante o processo.


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Vantagens da imobilizao:aumenta a estabilidade das enzimas,

baixo custo,

facilita a separao e recuperao das enzimas,

reutilizao, possibilitando operaes contnuas.


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Tipos de Suporte

materiais inertes com pouca ou nenhumainterferncia no comportamento cintico da enzima.

O suporte para ser efetivo na imobilizao deve:

- deixar a enzima acessvel aos substratos,- manter a atividade por um longo perodo- possibilitar a regenerao do sistema suporte/enzimaao final do processo, sem que ocorra a perda da

atividade enzimtica.


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Exemplos de suportes inertes


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Confinamento em matriz

Polmeros naturais: gel de agar,caseinato de sdio

Orgonogis de microemulsoleo-gua, aerogis de slica.

Confinamento em

microcpsulaGelatina, quitosana,alginato carragenana comcloreto de clcio ou potssio

Ligaes cruzadas

Hexametilenodiamina eglutaraldedo

Ligaes em suportes

Adsoro fsica: lcool polivinlico (PVA), xantana,quitosana, galactomanana, poli-oxido de etileno(PEO), poli(cido acrlico) (Carbopol), nylon 6.

Adsoro covalente: slica, alumina, celulose,poli(etilenoglicol) (PEG), metoxi(polietilenoglicol)-p-nitrofenil carbonato.

Adsoro inica: resinas de troca inica: DEAE-sefadex, carboximetilcelulose, Dowex 66, duolite

568N)

Sistema bifsico

Solvente orgnicogua + enzima

Enzima

Mtodos de Imobilizao de Enzimas


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Atividade Enzimtica

Atividade biolgica capacidade que as enzimaspossuem de reagir com determinados constituintes das

clulas

ir depender da estrutura da protena


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As medidas de [ ] em m/V, no tem aplicaopara solues enzimticas

O que importa no a massa, mas a atividade

Protenasdesnaturadas

Conserva a massa protica

Sem atividade cataltica


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Dosagem: atravs da medida de sua atividade

Avaliada pela velocidade da reaoque a enzima catalisa ([S] ou [P])

uma amostra da soluo contendo a enzima incubada com[ ] de substratos (Vmx.)

Produtomol/mL

velocidade constante

velocidade decresce

Tempo (min.)


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Atividade medida da velocidade de reao emcondio inicial (velocidade constante)

A velocidade da reao medida e expressa emUnidades (U).

1 U a quantidade de enzima capaz

de formar 1mol de produto porminuto em condies timas


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Mtodos para a determinao da atividadede enzimas:

Conhecimento prvio da faixa de [ ]enzimtica que permite obter uma variaolinear da [P] (ou [S]) com o tempo.

Mtodos para avaliar as [ ] das espcies:

Muito diretos: - Espectrofotometria,

- Titulometria... Menos diretos: - Medida da Viscosidade.


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Pectinase

1mL/L 0,1 mL

0,1 mL soluo enzima +

0,9 mL: soluo de pectina +2mL DNS

Total = 4mL

Aps 5 min dosa-se produto: 0,476 mol/mL

0,476 mol/mL em 5 min 0,0952 mol/min

A = 0,0952 4mL 1000 = 380,8 mol mL-1min-1

A = 380,8 U/mL

Exemplo: Determinar a atividade de pectinase

(quebra a pectina):


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A velocidade das reaes enzimticas varia com

diversos fatores:

pH

substrato concentrao de enzima

temperatura.


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Valor de pH timo = atividade mxima;

Velocidade da reao : pH afasta do timo;

Influncia do pH: dos grupos dissociveis;

Influncia do pH


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Um equilbrio qumico de um cido fraco pode ser escritocomo:

HA A- + H+As concentraes de HA e de A- dependem do pH

pH HA A-pH timo

concentrao hidrogeninica (H+) que leva a molcula deenzima conformao ideal para exercer seu papel

cataltico


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pH timo: determinado apartir de uma curva do

efeito do pH na atividadeenzimtica

muitas enzimas apresentamuma curva indicando queno existe um nico valor de

pH timo, mas uma faixa depH timo (6,0 a 8,5).

6 > pH > 8,5 = inativao

irreversvel.


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RTekk

0

T velocidade de reao = energia cintica;K funo crescente da T Lei de Arrhenius

Influncia da temperatura


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Note que quanto maior a temperatura de, mais rpido o processo de desnaturao trmica.

Rompidas as pontes de hidrognio alteraes

estruturas = nova conformao;Tdesnaturao pouco acima da T tima.

Tmuito elevadas = desnaturao da enzima


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Efeito da concentrao do substrato na velocidadeda reao

Cintica

Enzimtica

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