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ENZIMAS
Enzimas são substâncias de natureza proteica, formado por aminoácidos.
são orgânicas por que tem moléculas na sua estrutura
Toda enzima é uma proteína (terciária ou quaternária), mas nem toda proteína é
enzima. Ph, temperatura, desnaturação das proteínas
* Exceção: Ribozimas (enzimas formadas por RNA).
O que faz?
Catalisam (aceleram) reações químicas, faz com que uma reação química aconteça
de forma mais rápida.
transformando o reagente (substrato) em produto.
Ex: substrato da amilase, é o amido
E o produto várias moléculas separado
Como agem:
A enzima se liga ao substrato, e quebra o substrato em produtos
A enzima pode ser reutilizada várias vezes se estiver estável
● São Orgânicas
● Nosso corpo produz (se fossem ingeridas, seriam degradas e seria absorvido
apenas AA).
● Estão nas células e nos fluidos corporais;
● As enzimas regem todo funcionamento celular
● Metabolismo: Anabólico (construção) Catabólico (degradação)
As enzimas têm alta especificidade; A especificidade enzimática é a propriedade
das enzimas apresentar preferência por seus substratos.
- Tamanho e forma tridimensional;
- Afinidade com o substrato
Alto grau de especificidade: Modelo chave-fechadura e induzido
Uma enzima que tem um local de encaixe perfeito para um substrato e quebra o
substrato em produto.
Modelo ajuste induzido
a enzima pode se moldar para encaixar no substrato (aperto de mão) quando o
substrato se liga à enzima, a forma tridimensional da enzima muda (a enzima se
molda ao substrato). Alguns autores comparam esse encaixe com um aperto de
mão
Energia de ativação
Uma reação não catalisada tem uma energia de ativação maior que a catalisada.
(gasta muita energia)
As enzimas provêem uma maneira para que as reações ocorram com menor
energia de ativação.
Seja mais rápida e não gasta muita energia
Ex: A enzima orotidina-5'- descarboxilase, catalisa a formação de monofosfato de
uridina sem a enzima a reação levaria 78 milhões de anos e com a enzima demora
25 milissegundos.
Proteínas são instável
Fatores que influenciam a atividade catalítica das enzimas
• Temperatura e pH;
• Concentração da enzima;
• Presença de inibidores.
• Quanto maior for a concentração das enzimas, maior será a velocidade da
reação
• Presença de inibidores
PH: do 7 pro 0 é ácido, mais próximo do 7 leve e mai proximo 0 mais forte
lado direito.
Nomenclatura das Enzimas
Adição do sufixo ase ao nome do substrato. Exemplo: Urease – Enzima que
catalisa a hidrólise da uréia em amônia
Existem 3 métodos para nomenclatura enzimática:
• Nome Recomendado: Mais curto e utilizado o sufixo "ase" para caracterizar a
enzima.
Exemplo: Urease (Enzima que catalisa a hidrólise da ureia em amônia)
• Nome Sistemático: Mais complexo, nos dá informações precisas sobre a função
metabólica da enzima ou a descrição da ação realizada.
Exemplo: ATP-Glicose-Fosfo-Transferase – indica que ela catalisa a transferência
de um grupo fosfato do ATP para a glicose.
• Nome Usual : Consagrados pelo uso.
Exemplos: Tripsina, Pepsina, Ptialina
Classificação das Enzimas
As enzimas são classificadas nos seguintes grupos, conforme o tipo de reação
química que catalisam:
● Oxidorredutases: reações de oxidação (perde) redução (ganho) ou
transferência de elétrons. A mais comum.
● Transferases: transferem grupos funcionais como amina, fosfato, carboxil.
Faz transferências de uma molécula para outra.
Ex: A hexoquinase (presente nos músculos e demais tecidos) transferência
do grupo fosfato para a molécula de glicose Dessa forma a glicose não sai de
dentro da célula.
● Hidrolases: reações de hidrólise de ligação covalente
Ex: Peptidases ou proteases
Uma proteína = Dois aminoácidos ligados
Toda vez q usa a água para quebrar uma reação química, chamada de
hidrólise
A quebra dos alimentos é feita por um grupo especial de enzimas, chamadas
enzimas digestivas. Essas enzimas são HIDROLASES porque fazem a
hidrólise das macromoléculas.
Hidrólise é um tipo de reação que utiliza água para romper ligações químicas.
● Liases: catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas
de água, amônia e gás carbônico.
Faz remoção do gás carbono da molécula e transformando-a em outra
molécula. Ex: Dehidratases e Descarboxilases
● Isomerases: reações de interconversão entre isômeros óticos ou
geométricos. São duas moléculas que têm a mesma fórmula molecular, mas
a estrutura é diferente.
Quando tiver duas setas = faz
a reação acontecer dos dois
lados (reversível)
Uma seta = irreversível
● Ligases: catalisam reações de formação de novas moléculas a partir da
ligação entre duas pré existentes, sempre às custas de energia..
Liga dois coisas e formar um produto
Ex: Sintetases
• Na via gliconeogênese o piruvato formado de aminoácidos como a alanina e o
lactato, é transformado em oxaloacetato para a formação de glicose.
• Esta reação é catalisada pela piruvato carboxilase, enzima envolvida no ciclo de
Krebs.
Cinética das Enzimas
Enzima + Substrato
↓
[Complexo = Enzima + Substrato]
↓
Enzima <- -> Produto
Sítio ativo ou sítio catalítico das Enzimas
SUCROSE: sacarose (açúcar de mesa)
SUCRASE: Sacarase (enzima do suco entérico, produzida na parede do duodeno
Tem como função a digestão de sacarose, transformando-a em glicose e frutose).
https://symbl.cc/pt/2193/
https://symbl.cc/pt/2193/
As enzimas são classificadas em dois grupos distintos de moléculas:
• Enzimas Simples – são aquelas formadas apenas por uma parte proteica, isto é,
não há associações com substâncias de outra natureza química.
Exemplo: as amilases que transformam amido em maltose, sendo encontradas na
composição da saliva e do suco pancreático.
• Enzimas Conjugadas ou holoenzimas – são enzimas formadas pela associação
de uma parte proteica com outra parte não protéica, denominada, grupo prostético.
A parte proteica de uma holoenzima é denominada apoenzima enquanto que a
parte não protéica é denominada coenzima.
HOLOENZIMA = COENZIMA + APOENZIMA
● Coenzima: geralmente é uma vitamina, sendo a parte não proteica,
representa o centro ativo da enzima, isto é, local da molécula que reage com
o substrato, onde se processam as reações.
● Apoenzima: é a parte proteica responsável pela escolha da reação, portanto,
age como indicador do substrato.
● Substrato: é a molécula que reage com a enzima. Toda enzima se combina
especificamente a um certo substrato por meio de um ponto de encaixe em
sua estrutura química.
Enzima + substrato -> complexo enzima x substrato -> enzima + produtos da reação
VITAMINAS
• As vitaminas são substâncias que o nosso organismo não tem condições de
produzir e, por isso, precisam fazer parte da dieta alimentar.
• Compostos orgânicos.
Vitaminas - Coenzimas
● A molécula orgânica que se liga às enzimas para ativar uma reação.
● Muitas coenzimas são fortemente relacionadas com vitaminas.
● A maioria das vitaminas atuam como coenzimas (substâncias fundamentais
para o funcionamento das enzimas) e não são produzidas pelo organismo,
precisando ser obtidas através da alimentação.
Coenzimas é um termo indicando vitaminas dentro do corpo. Isto é: Vitaminas está
fora do corpo e Coenzima dentro do corpo
Algumas enzimas requerem ambos, uma coenzima e um ou mais íons metálicos
para exibirem sua atividade.
Ex.: Fe+, Mg+ , Mn+ ou Zn+.
Cofator ou Íon (LEHNINGER, 2014)
Íons Metálicos : Cofatores inorgânicos:
Cu2+= Citocromo oxidase
Fe2+ ou Fe3+ = Citocromo oxidase, catalase, peroxidase
K+= Piruvato quinase
Mg2+ = Hexoquinase, glicose-6-fosfatase, piruvato quinase
Mn2+ = Arginase, ribonucleotídeo redutase
Mo = Dinitrogenase
Ni+2 = Urease
Se = Glutationa peroxidase
Zn2+ = Anidrase carbônica, desidrogenase alcoólica, carboxipeptidase A e B
Cinética Enzimática
Determina a taxa ou velocidade da reação formação do complexo ES (enzima +
substrato) e a sua decomposição para a formação do P + E (produto + enzima).
Abordagem central para estudar o mecanismo de reações catalisadas por enzimas.
Fatores que interferem na atividade enzimática
Concentração de substrato:
Se aumentarmosa concentração de
moléculas do substrato, a velocidade
aumenta até que todas as enzimas estejam
ocupadas, atingindo uma velocidade
máxima Vmax
Variação da velocidade da reação em função da concentração do substrato
• A velocidade aumenta linearmente com o aumento do substrato (indica que
existe enzima livre no sistema).
• A velocidade é constante (velocidade máxima – Vmax), mesmo com o aumento da
concentração do substrato.
• Indica que todas as enzimas estão ligadas ao substrato, formando o complexo ES
Fatores que interferem na atividade enzimática
1. Temperatura
• Enzimas são proteínas, se a temperatura altera ocorre desnaturação (perde a
forma e consequentemente perde a função).
• Temperatura ideal: 37° (temperatura do nosso corpo).
• Febre: diminui atividade enzimática.
Numa infecção, o nosso corpo eleva a temperatura para destruir as proteínas da
bactéria.
2. pH:
O pH ótimo de uma enzima reflete variações no estado de ionização de resíduos de
aminoácidos do sítio ativo.
Pepsina: atua no estômago quebrando proteínas = pH ótimo: 2.
Tripsina: atua no intestino delgado quebrando proteínas = pH ótimo: 7-8.
3. Inibidores enzimáticos:
Inibidores enzimáticos são substâncias que interferem na atividade das enzimas,
bloqueando o processo catalítico.
EX:
Inibidores fisiológicos (controla quando vai funcionar ou não)
* Fármacos (medicamentos)
* Substâncias tóxicas (venenos, gases)
Qualquer substância que reduz a velocidade de uma reação enzimática.
Ou parar completamente.
Irreversível: Fez e inibiu e nunca mais volta a acontecer
Reversível: podem voltar a acontecer a reação
Reversível: Podem voltar a acontecer a reação.
Inibidores enzimáticos: INIBIDOR REVERSÍVEL
O inibidor estabelece com a enzima um complexo com uma ligação instável, não
covalente. É fraca e pode soltar e voltar normalmente. Como a ligação é
instável, após a dissociação (se solta) com o inibidor, a enzima pode retomar sua
atividade
Como a ligação é instável, após a dissociação com o inibidor, a enzima pode
retomar sua atividade.
Existem três tipos de inibição enzimática reversível:
1. Competitiva = o inibidor compete pelo sítio ativo da enzima com o substrato
2. Não competitiva;
3. Incompetitiva.
Esses tipos podem ser distinguidos experimentalmente pelos efeitos do inibidor
sobre a cinética de reação da enzima.
Inibidores enzimáticos: INIBIDOR REVERSÍVEL COMPETITIVO
O inibidor apresenta estrutura semelhante ao substrato da enzima.
O inibidor liga-se ao sítio ativo da enzima, que não pode realizar o processo
catalítico, pois seu sítio ativo está ocupado para poder ligar-se ao substrato correto.
Portanto o inibidor compete como substrato pelo sítio de ação.
O inibidor se liga ao mesmo sítio ativo do substrato.
Inibidores enzimáticos: INIBIDOR REVERSÍVEL NÃO -COMPETITIVO
Um inibidor não competitivo pode se combinar com a enzima livre ou complexo ES,
interferindo na ação de ambos.
Ligam-se a um sítio da enzima diferente do sítio ativo, muitas vezes ocasionando
formação da mesma de forma que ela não forme o complexo ES na velocidade
usual e, uma vez formado, ele não se desdobra na velocidade normal para originar
o produto.
Ex:a proteína α1-antitripsina que liga-se à tripsina e inibe a ação desta.
O inibidor distorce a enzima ou liga a enzima ao mesmo, liga com substrato
inibidor.
Inibidor se liga em outra região, diferente do sítio ativo.
Inibidores enzimáticos: INIBIDOR REVERSÍVEL INCOMPETITIVO
Só se liga se a enzima estiver ligada ao seu substrato.
Caracteriza-se pelo fato de o inibidor não se combinar com a enzima livre, nem
afetar sua reação com o substrato normal.
O inibidor se combina com o complexo ES para originar um complexo ternário
inativo ESI, incapaz de sofrer a etapa subsequente da reação para produzir o
produto.
Podem ser observada em reações catalisadas por enzimas que possuem mais
de um substrato.
Inibidores enzimáticos:
Reversível: podem voltar a acontecer a reação
Inibidores enzimáticos: INIBIDORES IRREVERSÍVEIS
Os inibidores irreversíveis são aqueles inibidores que se ligam no sítio ativo da
enzima, de modo a formar um complexo estável, ou seja, há a formação de uma
ligação covalente entre o inibidor e a enzima, o que pode promover uma
destruição dos grupos funcionais essenciais da enzima.
Essa inibição é progressiva, aumentando com o tempo até que atinja uma máxima
inibição.
As substâncias que modificam quimicamente os resíduos de aminoácidos
específicos podem agir como inibidores irreversíveis.
Inibidores enzimáticos: INIBIDORES IRREVERSÍVEIS
Exemplos:
• Alguns inibidores irreversíveis são venenos, como é o caso de inseticidas
organofosforados: DDT (diclorodifeniltricloroetano) inibe a ação da
acetilcolinesterase acúmulo de acetilcolina - causa asfixia.
• O Gás cianeto se combina com a enzima citocromo-oxidase (age na cadeia
respiratória mitocondrial) morte celular.
ENZIMAS
Inibidores enzimáticos na clínica
Muitas drogas desenvolvidas atualmente para o tratamento de patologias são
inibidores enzimáticos.
Exemplo :
Inibidores da acetilcolinesterase, têm o efeito de manter a função cognitiva dos
pacientes em um nível constante, além de melhorar as condições gerais. Na
presença de inibidores, há um aumento na concentração e no tempo de ação da
acetilcolina na sinapse.
Inibidores enzimáticos também são usados no tratamento de pessoas com AIDS.
São inibidores de proteases do vírus HIV que previnem que células T infectadas
produzam novas cópias do vírus.
Regulação da atividade enzimática-
Uma característica importante da maioria das enzimas é que suas atividades não
são constantes mas podem ser moduladas. Ou seja, as atividades das enzimas
podem ser reguladas para que funcionem de forma adequada às necessidades
fisiológicas variadas que possam surgir durante a vida da célula.
Os três principais mecanismos de regulação são:
1. Inibição por "feedback“
2. Regulação Alostérica
3. Regulação por fosforilação
Inibição por "feedback“
O produto de uma via metabólica inibe a atividade de uma enzima envolvida
na sua síntese.- Exemplo: a isoleucina é um aminoácido sintetizado por uma série
de reações a partir da treonina.
O primeiro passo na via é catalisado pela enzima treonina desaminase que é
inibida por isoleucina, o produto final da via.
Regulação Alostérica
A inibição por Feedback é um exemplo de regulação alostérica, no qual a atividade
da enzima é controlada pela ligação de pequenas moléculas em sítios regulatórios
sobre a enzima.
O termo "regulação alostérica" vem do fato de que a molécula reguladora não se
liga ao sítio ativo, mas em um outro local da proteína (allo = "outro" estérico =
"local").
Quando o inibidor se liga em outro local da enzima, diferente do seu sítio ativo que é
onde um dos substratos se liga.
No caso da treonina deaminase , a ligação da molécula reguladora (isoleucina) inibe
a atividade enzimática.
Em outros casos, moléculas regulatórias podem servir como ativadores,
estimulando, em vez de inibir a enzima alvo.
Regulação Alostérica - A ligação da molécula reguladora muda a conformação da
proteína, que por sua vez altera a forma do sítio ativo e sua atividade catalítica.
Regulação por fosforilação
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: células musculares respondem à epinefrina (adrenalina) quebrando o
glicogênio em glicose, fornecendo assim energia para a atividade muscular
aumentada.