ENZIMAS

UNISUL

Profa. Denise E. Moritz

Plano de Aula - EnzimasDefinição Enzimas

Função

Generalidades

Fatores – co-fatores

Nomenclatura

Atividade Enzimática

Objetivos:

1. Definição:Catalisadores biológicos;

Longas cadeias de pequenas moléculas chamadas aminoácidos.

2. 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, todas as enzimas são PROTEÍNAS.

EnzimasSão catalisadores - aumenta velocidade de reação;

Biocatalisadores: Regulam velocidade dos processos fisiológicos, papel fundamental na saúde e doença; A quantidade de enzimas no organismo é tão grande que se tem praticamente uma enzima para cada reação; Algumas enzimas não requerem outros grupos químicos além de seus resíduos de aminoácidos para a atividade.Outras, requerem componente químico – Cofator

Enzimas - HistóricoHistória da Bioquímica começa com pesquisas sobre enzimas

Catálise biológica início séc.XIX

1 - estômago - digestão da carne2 - saliva - digestão do amido

Década de 30

– 1830 - amilase ou ptialina– 1836 - pepsina e tripsina

Década de 50 (±1850)Louis Pasteur - concluiu que:açúcar → álcool pela levedura

era catalisada por “fermentos”inseparáveis da estrutura das

célulasvivas do levedo

FERMENTAÇÃO“Fermentos” foram

posteriormentedenominados de ENZIMAS

Enzimas – Histórico

Toda é sempre uma proteína....

Mas nem toda proteína é uma

Estrutura Protéica

Vantagens de serem protéicas:

Células sintetizam enzimas conforme a necessidade;

Grande variedade uma enzima para cada reação;

Apresenta níveis de organização, podem ser desnaturada quando necessário.

ENZIMAS• São proteínas especializadas na catálise de reações biológicas.

• Aceleram a velocidade de uma reação, sem no entanto participar dela como reagente ou produto.

• Não são consumidas na reação.

E + S  <==> [ES]  <==> E + P

ENZIMAS• São específicas.

• São sensíveis a variação de temperatura (termolábeis) e de pH.

A enzima nuclease estafilocócica acelera a reação em 5,6 x 1014 vezes!

Sítio de Ação

ETAPAS:

1 – ENZIMA (E)2 – SUBSTRATO (S)

E+S = E + P

1

2

Substrato

Sítio ativo

Complexo enzima - substrato

COFATORES ENZIMÁTICOS E COENZIMAS

Co-fatores são pequenas moléculas orgânicas (Coenzimas) ou inorgânicas (íons metálicos - Zn, Cu, Mn etc.) que podem ser necessárias para a função de uma enzima.  Estes co-fatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima mas, na ausência deles, a enzima é inativa.

A fração protéica de uma enzima, na ausência do seu cofator, é chamada de apoenzima.

            Apoenzima + Co-fator = Holoenzima (inativa) (inativo) (ativa)

Co-fator

Nomenclatura das Enzimas

Enzimas – Nomenclatura

No século XX - ↑ quantidade de enzimas descritas

Nomenclatura existente se tornou ineficaz

Década de 60 - IUB - União Internacional de Bioquímica adotou novo sistema de nomenclatura e classificação:

Mais complexoSem ambigüidadesBaseado no mecanismo de reação

NOMENCLATURA DAS ENZIMAS

  Existem 3 métodos para nomenclatura enzimática:   • Nome Recomendado:  Mais curto e utilizado no dia a dia de quem trabalha com enzimas; Utiliza o sufixo "ase" para caracterizar a enzima. Exs: Lipase, Amilase, Peptidase, etc.

• Nome Sistemático: Mais complexo, nos dá informações precisas sobre a função metabólica da enzima. Ex: ATP-Glicose-Fosfo-Transferase.

• Nome Usual: Consagrados pelo uso; Exs: Tripsina, Pepsina, Ptialina.

Enzimas – Nomenclatura

Sistema Oficial IUBCada enzima – Nº de código (E.C.- Enzime Comission) com 4 dígitos, Classificando TODAS as enzimas em 6 Classes (indicam o 1º dígito do número).

Caracterizam o tipo de reação:•1º dígito - classe•2º dígito - subclasse•3º dígito - sub-subclasse•4º dígito - indica o substrato

ATP + D-Glicose ADP + D-Glicose-6-fosfato

IUB - ATP:glicose fosfotransferase - E.C. 2.7.1.1

2 - classe - transferase7 - sub-classe - fosfotransferase1 - sub-subclasse - fosfotransferase que utiliza grupo hidroxila como receptor1 - indica ser a D-glicose o aceptor do grupo fosfato Hexoquinase

NOMENCLATURA

Enzimas - Classificação

Nº Classe Tipo de reação catalisada

1 Oxirredutases Transferência de elétrons(íons hidreto ou átomos H)

2 Transferases Reações de transferência de grupos

3 Hidrolases Reações de hidrólise

4 Liases Adição de grupos em ligas duplas ou remoção de grupos com a formação de

ligas duplas

5 Isomerases Transferência de grupos dentro da mesmamolécula para formar isômeros

6 Ligases Formação de ligações C-C, C-S, C-O, C-Npelo acoplamento da clivagem do ATP

1. Oxirredutases – transferência de elétrons

Etanol Acetaldeído

3. Hidrolases - reações de hidrólise

Ex.Lactase

H2O Lactose Glicose + Galactose

2. Transferases - transferência de grupos

4. Liases – adição ou remoção de grupos (H2O, NH4

+, CO2).

Ex. Fumarase

5. Isomerase – transferência de grupos dentro da mesma molécula, formação de isômeros

6. Ligases – reações de síntese com consumo de ATP

Ex. Piruvato carboxilase

Resumo

Energia de Ativação

Atividade enzimática

INIBIDORES DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA

• Íon Cianeto (CN-) : Combina-se com a enzima citocromo oxidase impedindo a respiração celular.

• Penicilina: Inibe a enzima transpeptidase impossibilitando a construção de novas paredes celulares.

36 ENZIMAS – CATALISADORES

Aceleram reações químicas

Ex: Decomposição do H2O2

Condições da Reação Energia livre de AtivaçãoKJ/mol Kcal/mol

VelocidadeRelativa

Sem catalisador

Platina

Enzima Catalase

75,2 18,0

48,9 11,7

23,0 5,5

1

2,77 x 104

6,51 x 108

H2O2 H2O O2+Catalase

Fatores que agem sobre a atividade enzimática:

- Temperatura

Proteína natural Proteína desnaturada

Agitação das moléculas e rompimento das ligações

Fatores que agem sobre a atividade enzimática:

- pH

Fatores que agem sobre a atividade enzimática:

- Concentração da enzima

Fatores que agem sobre a atividade enzimática:

- Concentração do substrato

Enzimas Hepáticas

Transaminases:TGO e TGP

Fosfatase alcalina

Gama glutamil transferase

Enzimas cardíacas

CPK e CPK-MB

DHL TGO

Enzimas pancreáticas

AMILASE LIPASE

45 ENZIMAS – APLICAÇÕES

ENZIMA FONTE APLICAÇÃO

Papaína mamão Ajuda na digestão, Médica, bebidas, carnes

Bromelina abacaxi Ajuda na digestão, Médica, bebidas, carnes

Diastase malte Panificação, xarope

Pepsina mucosa gástricasuíno

Amaciamento de carne

Lipase Candida rugosa Tratamento de efluentes

Permitem às indústrias usarem processos mais econômicos, diminuindo o consumo de energia e recursos; mais confiáveis e que poluem menos. São eficientes; Muito específicas;Permite produção segura e ambientalmente amigável.

Origem vegetalOrigem animal Origem microbiana

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ENZIMAS – APLICAÇÕES

Proteases

Leite: na preparação do leite de soja.

Carnes e Peixes: recuperação de proteínas do osso

ou espinha.

Vinhos: clarificação.

Queijo: coagulação da caseína.

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ENZIMAS – APLICAÇÕES Lactase

Sorvete: prevenção da cristalização da lactose.

Leite: estabilização das proteínas do leite em leites

congelados por remoção da lactose. Hidrólise da

lactose, permitindo o uso por adultos deficientes na

lactase intestinal e em crianças com deficiência em

lactase congênita.

Ração: conversão da galactose em lactose e

glicose.

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ENZIMAS – APLICAÇÕES

-amilase

Fermentados: conversão do amido a maltose por

fermentação. Remoção da turbidez do amido

Cereais: conversão do amido a dextrinas e

maltose.

Chocolate/cacau: liquefação do amido

A Fenilcetonúria

Fenilalanina hidroxilase

Fenilalanina

Tirosina

Acúmulo de fenilalanina= retardo mental

Desnaturação protéica

Desnaturação protéica

Importância Econômica

Enzimas Industriais

FIM!