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Enzimas : Cinética, inibição e regulação. CONDIÇÕES FUNDAMENTAIS DA VIDA:. Autorreplicação; Catálise de reações químicas com eficiência e seletividade. Enzimas. Moléculas catalisadoras que aumentam a velocidade das reações, sem sofrerem alterações no processo global; - PowerPoint PPT Presentation
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EnzimasEnzimas: Cinética, : Cinética, inibição e regulaçãoinibição e regulação
1.Autorreplicação;
2.Catálise de reações químicas com eficiência e seletividade
CONDIÇÕES FUNDAMENTAIS DA VIDA:
EnzimasEnzimas• Moléculas catalisadoras que aumentam a velocidade
das reações, sem sofrerem alterações no processo global;
• Na faixa de 5 a 17 ordens de magnitude.
Praticamente todas as reações que caracterizam o
metabolismo celular são catalisadas por enzimas.
EnzimasEnzimas
http://www.youtube.com/watch?v=s4jEZ9Os6QM
RESÍDUOS DE AAS COM GRUPOS DE
CADEIAS LATERAIS QUE SE LIGA AO
SUBSTRATO
CATALISA A TRANSFORMAÇÃO
BIOQUÍMICA
EnzimasEnzimas
•OS CATALISADORES AUMENTAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES POR DIMINUÍREM AS ENERGIAS DE ATIVAÇÃO (interação covalente e fracas entre enzima e substrato);
•NA EVOLUÇÃO, AS ENZIMAS DESENVOLVERAM-SE PARA DIMINUIR SELETIVAMENTE AS ENERGIAS DE ATIVAÇÃO DAS REAÇÕES NECESSÁRIAS PARA A SOBREVIVÊNCIA CELULAR
Estado de transição
EnzimasEnzimasRibozima
Molécula de RNA com atividade catalítica
NomenclaturaNomenclaturaSUFIXO ASE
UREASE_ CATÁLISE DA UREIA
DNA POLIMERASE_ POLIMERIZAÇÃO DNA
PEPSINA_ DO GREGO PEPIS (DIGESTÃO)ACORDO INTERNACIONAL EM BIOQUÍMICA
Classificação das Classificação das EnzimasEnzimas
Classificação das Classificação das EnzimasEnzimas
IsozimasIsozimasIsozimas - enzimas que catalisam a mesma reação mas apresentam estruturas diferentes (primária e/ou quaternária).
Podem ser :- constituem diferentes enzimas produzidas por diferentes genes;
Desidrogenase lática
PROPRIEDADES DAS ENZIMASPROPRIEDADES DAS ENZIMAS
• SÍTIO ATIVO
•Sítio de ligação do substrato;
•Sítio catalítico.
1.Cadeias laterais de AAs (fenda ou
bolso_3D)
2.Eficiência catalítica
3.Especificidade
• Um ou mais íons inorgânicos ou molécula orgânica ou metalorgânica complexa (coenzima).
COFATOR
PROPRIEDADES DAS ENZIMASPROPRIEDADES DAS ENZIMAS
Cofator (inorgânico)
Algumas enzimas requerem a presença de íons metálicos para que a reação catalítica ocorra
(Mg, Zn, Fe, Ca, Cu, Mn).
Anidrase carbônica é uma enzima que tem um papel importante no transporte do CO2 e no controle
do pH do sangue.
Zinco
PROPRIEDADES DAS ENZIMASPROPRIEDADES DAS ENZIMAS
Coenzima_ carreadores transitórios de grupos funcionais específicos. A maioria deles é derivada das vitaminas (deve estar na dieta em pequenas quantidades).
Apoenzima Holoenzima
As enzimas quando ligadas covalentemente ou não-covalentemente
às coenzimas, são chamadas de holoenzimas
Grupo prostético
(coenzima)
Coenzima
PROPRIEDADES DAS ENZIMASPROPRIEDADES DAS ENZIMAS
Regulação
Localização específica
Modelos enzimáticosModelos enzimáticosEspecificidade enzimática
1. Chave-fechadura
Não é o ideal, estabiliza o substrato.
• Especificidade enzimática
2. Encaixe induzido
Interações ótimas só ocorrem no estado de
transição.
Modelos enzimáticosModelos enzimáticos
Especificidade enzimática
Modelos enzimáticosModelos enzimáticos
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃOFATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO
CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
Unidade de enzima (U) - quantidade de enzima que catalisa a transformação de 1 µmol de substrato por min
[ES]
SÍTIOS DE LIGAÇÃO OCUPADOS
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃOFATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO
Temperatura e estabilidade molecular
A temperatura ótima para a maioria das enzimas humanas está entre 35 e 40ºC. Acima de 40ºC, as enzimas desnaturam.
Bactérias termófilas apresentam temperaturas ótimas acima de 70ºC.
Efeito do pH
Cadeias laterais ionizáveis ou não ionizáveis
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃOFATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO
Atividade enzimáticaAtividade enzimáticaÉ obtida pela determinação da velocidade da reação catalisada pela enzima sob condições definidas.
Cinética enzimáticaCinética enzimáticaEquação de Michaelis-Menten
É baseado nos seguintes pressupostos:
• E, S e ES estão em equilíbrio;
•a conversão de ES em E + P é uma etapa irreversível e limitante da velocidade.
•Velocidade inicial é calculada quando a enzima é misturada ao substrato, sendo nesse momento o produto muito pequeno.
reversível
Km= K2 + K3/K1
A velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração da enzima
Constante de Michaelis-Menten (Km)
Afinidade da enzima e do seu substrato específico
Qual correlação entre Km e
Vmáx?
Km=Vmáx/2
Km=[S]
Experimentalmente (grandes qtdes de substrato)
Cinética enzimáticaCinética enzimáticaGráfico de Lineweaver-Burk
A inversão de Vo e [S] possibilta a determinação de Vmax e Km
Inibição enzimáticaInibição enzimáticaInibidores enzimáticos são substâncias que
interferem na atividade das enzimas, bloqueando o processo catalítico.
Inibidores irreversíveis
Inibidores reversíveis
Inibidores fisiológicos
Fármacos
Substâncias tóxicas
Inibição enzimáticaInibição enzimáticaInibidores Irrevesíveis
Gases tóxicos derivados de Ácidos fluor-fosfórico
(HPO2F2, H2PO3F)
organofosforados
carbamatos
Sítio ativo da colinesterase
Inibidores Irrevesíveis
Inibição enzimáticaInibição enzimáticaInibição Competitiva
E + S + I ⇄ ES + EI1. Os inibidores competitivos são geralmente substâncias análogas à do substrato;
2. A enzima pode complexar ou o substrato ou o inibidor mas não ambos simultaneamente;
3. Ocorre aumento do Km (Km aparente), sem modificação da Vmáx;
4. A ação dos inibidores competitivos é abolida a concentrações elevadas do substrato.
5.Reversão (aumento do substrato).
Inibidores reversíveis
Inibição enzimáticaInibição enzimáticaInibição Não-competitiva E + S + I ⇄ ES + EI + EIS
1. O inibidor se liga à enzima num local diferente do sítio ativo;
2. A enzima pode combinar-se simultaneamente com o substrato e o inibidor;
3. Ocorre diminuição aparente do Vmáx (menos enzimas);
4. O inibidor afeta a configuração mais apropriada à catálise.
Ex: metais pesados
Regulação enzimáticaRegulação enzimáticaControle alostérico
Regulação enzimáticaRegulação enzimáticaModificação covalente
quinase e fosfatase
A modificação covalente pode ser ocorrer pela adição de diferentes radicais, pelos processos denominados fosforilação, glicosilação, galactosilação, metilação, entre outros.
Aplicações clínicasAplicações clínicasImunoensaio
• ELISA (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay)
Aplicações Aplicações clínicasclínicas
Busca por atividade de isozimas
Aplicações clínicasAplicações clínicasBusca por atividade de isozimas
Aplicações clínicasAplicações clínicasBiossensores enzimáticos
glicose oxidase