ENZIMASENZIMAS

CONCEITOS GERAISCONCEITOS GERAIS

CONCEITOCONCEITO

• As enzimas são proteínas As enzimas são proteínas especializadas em catalisar reações especializadas em catalisar reações biológicas, ou seja aumentam a biológicas, ou seja aumentam a velocidade de uma reação química velocidade de uma reação química sem interferir no processo. Elas sem interferir no processo. Elas estão associadas a biomoléculas, estão associadas a biomoléculas, devido as suas extraordinária devido as suas extraordinária especificidade e poder catalítico. especificidade e poder catalítico.

CLASSIFICAÇÃOCLASSIFICAÇÃO• 1. Oxidoredutases1. Oxidoredutases (reações de oxidação-redução ou (reações de oxidação-redução ou

transferência de elétrons – transferência de elétrons – DesidrogenasesDesidrogenases e e OxidasesOxidases))

• 2.2.TransferasesTransferases (transferem grupos funcionais como (transferem grupos funcionais como amina, fosfato, acil, carboxil – amina, fosfato, acil, carboxil – QuinasesQuinases e e TransaminasesTransaminases) )

• 3.3.HidrolasesHidrolases (reações de hidrólise de ligação (reações de hidrólise de ligação covalente - covalente - PeptidasesPeptidases))

• 4.4.LiasesLiases (catalisam a quebra de ligações covalentes e (catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas de água, amônia e gás a remoção de moléculas de água, amônia e gás carbônico – carbônico – DehidratasesDehidratases e e DescarboxilasesDescarboxilases))

• 5.5.IsomerasesIsomerases (reações de interconversão entre (reações de interconversão entre isômeros óticos ou geométricos - isômeros óticos ou geométricos - EpimerasesEpimerases))

• 6.6.Ligases Ligases (catalisam reações de formação de novas (catalisam reações de formação de novas moléculas a partir da ligação entre duas pré-moléculas a partir da ligação entre duas pré-existentes, sempre às custas de energia - existentes, sempre às custas de energia - SintetasesSintetases))

Mudança da conformação da enzima induzida pela ligação com o substrato. O exemplo mostra a hexoquinase antes (a)e depois (b) de se ligar ao substrato, a glicose. A molécula da enzima consta de dois domínios, que se aproximam, encaixando o substrato.

CINÉTICA DA CATÁLISE CINÉTICA DA CATÁLISE ENZIMÁTICA ENZIMÁTICA

A cinética enzimática é a parte da A cinética enzimática é a parte da Enzimologia que estuda a Enzimologia que estuda a

velocidade das reações velocidade das reações enzimáticas bem como os fatores enzimáticas bem como os fatores

que a influenciam.que a influenciam.

No gráfico podemos observar o efeito da concentração do substrato na taxa de uma reação catalisada por uma enzima que com o aumento na concentração do substrato, a taxa de reação torna-se essencialmente independente da concentração do substrato e aproxima-se assintoticamente a uma taxa constante, onde a enzima é tida como estando saturada com o substrato.

PONTO DE SATURAÇÃOPONTO DE SATURAÇÃO

• Todas as enzimas apresentam o Todas as enzimas apresentam o efeito da saturação, porém variando efeito da saturação, porém variando consideravelmente no que diz consideravelmente no que diz respeito à concentração requerida respeito à concentração requerida para produzi-lo. para produzi-lo.

V0 =

][

]max[

SKm

SV

Equação que nos permite demonstrar como a velocidade de uma reação varia em função da concentração do substrato.

Enzima Substrato Km (mM)

Catalase H2O2 25

Hoxoquinase GlicoseFrutose

0,151,5

Quimiotripsina N-benzoltirosinamidaN-formiltirosinamidaN-acetiltirosianamidaGliciltirosinamida

2,512,0

32122

Anidrase carbônica HCO3- 9,0

Glutamato desidrogenase Glutamatoa-cetoglutaratoNH4

+

NADox

NADred

0,122,057

0,0250,018

Aspartato amininotransferase

Aspartatoa-cetoglutaratoOxalacetatoGlutamato

0,90,1

0,044,0

MECANISMO DA AÇÃO MECANISMO DA AÇÃO ENZIMÁTICAENZIMÁTICA

• a. Enzima como catalisadora. Enzima como catalisador• b. Inibição Enzimáticab. Inibição Enzimática b.1. Inibição Reversívelb.1. Inibição Reversível b.1.1. Inibição Reversível b.1.1. Inibição Reversível

CompetitivaCompetitiva b.1.2. Inibidor Reversível não b.1.2. Inibidor Reversível não

CompetitivoCompetitivo c. Inibição Irreversívelc. Inibição Irreversível d. Cofatoresd. Cofatores

a. Enzima como a. Enzima como catalisador catalisador

• O princípio de catalisador é diminuir a O princípio de catalisador é diminuir a energia de ativação. A enzima se liga energia de ativação. A enzima se liga a uma molécula de substrato em uma a uma molécula de substrato em uma região específica denominada sítio de região específica denominada sítio de ligação. Esta região é um encaixe que ligação. Esta região é um encaixe que apresenta um lado envolvido por apresenta um lado envolvido por cadeias de aminoácidos que ajudam a cadeias de aminoácidos que ajudam a ligar o substrato, e o outro lado desta ligar o substrato, e o outro lado desta cadeia age na catálise. cadeia age na catálise.

Tanto a enzima quanto o substrato sofrem conformação para o encaixe. A enzima não aceita simplesmente o substrato, o substrato é distorcido para conformação exata do estado de transição, denominado encaixe por indução, proposto por Koshland (1958).

b.b. Inibição Enzimática Inibição Enzimática b.1. Inibição Reversível b.1. Inibição Reversível

Existem vários modos que estão envolvidos com ligação não covalente, eles diferenciam quanto ao mecanismo pelo qual diminuem a atividade enzimática e como eles afetam na cinética da reação.

b.1.1. Inibição Reversível b.1.1. Inibição Reversível Competitiva Competitiva

• Uma molécula apresenta estrutura Uma molécula apresenta estrutura semelhante ao substrato da enzima que semelhante ao substrato da enzima que se liga para realizar a catálise, ela se liga para realizar a catálise, ela poderá aceitar esta molécula no seu poderá aceitar esta molécula no seu local de ligação, mas não pode levar ao local de ligação, mas não pode levar ao processo catalítico, pois ocupando o processo catalítico, pois ocupando o sítio ativo do substrato correto. Portanto sítio ativo do substrato correto. Portanto o inibidor compete pelo mesmo local do o inibidor compete pelo mesmo local do substrato. substrato.

• O efeito da reação modifica o Km, mas O efeito da reação modifica o Km, mas não altera a velocidade.não altera a velocidade.

b.1.2. Inibidor Reversível b.1.2. Inibidor Reversível não Competitivo não Competitivo

• Ocorre quando um molécula ou íon pode se ligar Ocorre quando um molécula ou íon pode se ligar em um segundo local na superfície enzimática em um segundo local na superfície enzimática (não no sítio ativo). Isto pode distorcer a enzima (não no sítio ativo). Isto pode distorcer a enzima tornando o processo catalítico ineficiente.tornando o processo catalítico ineficiente.

• O inibidor não competitivo pode ser uma O inibidor não competitivo pode ser uma molécula que não se assemelha com o substrato, molécula que não se assemelha com o substrato, mas apresenta uma grande afinidade com a mas apresenta uma grande afinidade com a enzima. É o mecanismo inverso do inibidor enzima. É o mecanismo inverso do inibidor competitivo, porque inibe a ligação do complexo competitivo, porque inibe a ligação do complexo ES e não da enzima livre.ES e não da enzima livre.

• O efeito da reação modifica a velocidade e o Km O efeito da reação modifica a velocidade e o Km permanece constante.permanece constante.

b.1.2. Inibidor Reversível b.1.2. Inibidor Reversível não Competitivo não Competitivo

c. Inibição Irreversívelc. Inibição Irreversível

c. Inibição Irreversível c. Inibição Irreversível

• Algumas substâncias se ligam covalentemente Algumas substâncias se ligam covalentemente às enzimas deixando-as inativas. Na maioria dos às enzimas deixando-as inativas. Na maioria dos casos a substância reage com o grupo funcional casos a substância reage com o grupo funcional no sítio ativo bloqueando o local do substrato, no sítio ativo bloqueando o local do substrato, deixando a enzima catalíticamente inativa.deixando a enzima catalíticamente inativa.

• Inibidores irreversíveis podem ser Inibidores irreversíveis podem ser extremamente seletivos pois são semelhantes extremamente seletivos pois são semelhantes ao substrato. São muito utilizados como ao substrato. São muito utilizados como resíduos, os quais apresentam grupos de resíduos, os quais apresentam grupos de átomos que se configuram semelhantemente ao átomos que se configuram semelhantemente ao estado de transição que se ligam ao substrato. estado de transição que se ligam ao substrato.

d. Cofatores d. Cofatores

• Para alguns tipos de processos biológicos, Para alguns tipos de processos biológicos, apenas a cadeia protéica não é suficiente, por apenas a cadeia protéica não é suficiente, por isso a proteína requer uma molécula denominada isso a proteína requer uma molécula denominada cofator a qual pode ser uma pequena molécula cofator a qual pode ser uma pequena molécula orgânica, denominada coenzima ou um íon orgânica, denominada coenzima ou um íon metálico.metálico.

• Os cofatores são geralmente estáveis em Os cofatores são geralmente estáveis em temperatura alta. A catálise ativa enzima-cofator temperatura alta. A catálise ativa enzima-cofator é denominada holoenzima, quando o cofator é é denominada holoenzima, quando o cofator é removido, se mantém a proteína, a qual é removido, se mantém a proteína, a qual é catabolicamente inativa e é denominada catabolicamente inativa e é denominada apoenzima. apoenzima.