2 Enzimas

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ENZIMAS
• Nem todas as proteínas são ... 
– ... ENZIMAS
• Todas as enzimas são ... 
– PROTEÍNAS (Quase todas ...)
– As ribozimas (anos 80, séc XX) são moléculas de RNA com atividade catalítica;
– O sistema imunitário pode produzir anticorpos com atividade catalítica 
(podem ser produzidos anticorpos catalíticos a usar como potenciais fármacos, p.ex. 
para degradar cocaína em tratamentos de desintoxicação);
– Um campo de investigação promissor ... Desenvolvimento de moléculas sintéticas 
capazes de se comportarem como enzimas...
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Enzimas
• Proteínas globulares (“empacotadas”)
– ∃ pouco espaço entre as cadeias
• Arranjos espaciais 
– α-enzima (apenas hélices α; citrato sintase)
– β-enzima (apenas folhas β; quimotripsina)
– α/β enzima (hélices α e folhas β alternadas/misturadas; 
cinases e desidrogenases)
– α+β enzima (segmentos de estruturas β e hélices α
separadas; lisozima, ribonuclease)
• Isoenzimas
– Catalisam a mesma reação mas produzidas em tecidos 
diferentes; diferente afinidade pelo substrato -
diagnósticos clínicos errados
Classificação das enzimas (6 classes)
Enzyme Commission – International Union of Biochemistry
• 1. Oxiredutases
• 2. Transferases
• 3. Hidrolases
• 4. Liases
• 5. Isomerases
• 6. Ligases
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Classificação em função da reação catalisada 
• Hexocinase = ATP:Glicose transferase (E.C. 2.7.1.1)
• 1º dígito – classe (transferase)
• 2º dígito – subclasse (fosfotransferase)
• 3º dígito – fosfotransferase com um grupo OH como aceitador
• 4º dígito – D-glicose como molécula aceitadora
As enzimas aumentam a velocidade da reação 
por estabilização do estado de transição, 
reduzindo a energia de ativação
A energia de ligação libertada pelas interações E-S 
é responsável pela especificidade das enzimas
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Especificidade enzimática e ação catalítica
1. Modelo chave-fechadura (Modelo de Fischer-1894)
Especificidade enzimática e ação catalítica
2. Modelo “encaixe induzido” (Modelo de Koshland-1958)
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Especificidade enzimática e ação catalítica
3. Modelo de Foote e Milstein (1994)
(existem diferentes estados conformacionais da E e do S e a ligação ocorre 
preferencialmente entre as conformações complementares)
Mecanismos de AÇÃO das ENZIMAS
• Catálise ácido-base (exemplo: conversão de cetona em enol)
Catálise ÁCIDA
Catálise 
BÁSICA
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Mecanismos de AÇÃO das ENZIMAS
• Catálise covalente
– Agente nucleofílico
– Agente eletrofílico
Mecanismos de AÇÃO das ENZIMAS
• Catálise iónica metálica (ou por ião metálico)
– Cofatores metálicos na E 
• (Fe, Cu, Zn, Mn, Co...)
– Iões captados do meio
na formação ES 
• (Na, K, Mg, Ca,...)
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Mecanismos de AÇÃO das ENZIMAS (cont.)
• Tríade catalítica (sinergia das 3 catálises)
– Proteases serínicas
– Tripsina
• Resíduos de GLY e aa com grupo carboxílico (ASP) na bolsa 
catalítica-especificidade p/ substratos volumosos e básicos
– Quimotripsina
• Resíduos de GLY e aa aromáticos na bolsa catalítica-
especificidade p/ substratos volumosos e hidrofóbicos
– Elastase
• Resíduos de TRE e aa hidrofóbicos na bolsa catalítica –
especificidade p/ substratos pequenos hidrofóbicos
CINÉTICA ENZIMÁTICA 
Michaelis-Menten
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K-1
CINÉTICA ENZIMÁTICA 
Michaelis-Menten
modelo explicativo – curva hiperbólica (rectangular)
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Linearização (gráfico dos “inversos”)
Método de Lineweaver-Burk
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As enzimas alostéricas não obedecem à cinética de M-M
A ligação de uma molécula de S a um local ativo afeta a afinidade 
de outros locais ativos da mesma enzima – Cooperatividade.
As enzimas são catalisadores muito eficazes ...
1. Ação na “economia” energética celular
a) (redução da energia de ativação)
2. Ação na ordem de ocorrência das reações celulares
3. Alta eficiência em baixas concentrações
a) Regeneração final; não são consumidas na reação; são 
necessárias quantidades E < S)
4. Especificidade E/S - factor acelerador da reação
5. Ação das enzimas é regulável
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Regulação enzimática
• Atividade enzimática vs. pH e Temperatura
• Não é uma regulação específica propriamente dita ...
• Todas as enzimas de uma mesma via metabólica sofrem esses 
efeitos
• Mecanismos de REGULAÇÃO ENZIMÁTICA
– Controlo alostérico
– Modificação covalente reversível
– Ativação por quebra proteolítica
• REGULAÇÃO ENZIMÁTICA
– Controlo alostérico
• Formação de ligação não-covalente e reversível entre E e um efetor
alostérico (ex: o seu P ou com um P das reações seguintes)
– desestabilização da conformação o que impede a regeneração para 
consumir nova molécula de S (a enzima alostérica é inibida pelo próprio 
produto final da via metabólica) (“feedback inhibition”) inibição alostérica 
pelo ATP no C. Krebs
• Efetores ou moduladores positivos ou negativos (“feedback activation
and feedback inhibition”)
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• REGULAÇÃO ENZIMÁTICA
– Modificação covalente reversível
• A fosforilação é a modificação mais comum 
• (estado de enzima inativa pela adição de grupos fosfato inorgânico, AMP, 
UMP, metil...) e ativação com a retirada do grupo, ou vice-versa...
• Forma inativa – não fosforilada
• Forma ativa – forma fosforilada
• Fosforilase do glicogénio
• Glicogénio + Pi Glicogénio + Glicose-1-fosfato
• REGULAÇÃO ENZIMÁTICA
– Ativação por quebra/clivagem proteolítica
• Percursor inativo (zimogénio ou proenzima=enzima com aa a mais do 
que os necessários que impedem a ação catalítica da enzima) que por 
clivagem proteolítica passa à forma ativa (enzima ativa)
• Procaspases - Caspases
• Tripsinogénio – Tripsina
• Quimotripsinogénio - Quimotripsina
• (...)
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Mecanismos de Inibição Enzimática
• Inibição reversível
– Competitiva
– Não competitiva
• Inibição irreversível
Análise gráfica – AÇÃO DE INIBIDORES COMPETITIVOS
A) Efeito do I diminui V reação (curva azul)
- Aumento do KM e manutenção do valor de 
Vmax
B) gráfico de Lineweaver-Burk
- Valores inversos da velocidade e de [S] 
revelam que a inibição competitiva ocorre 
com o aumento do KM (aumento inclinação).
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Análise gráfica – AÇÃO DE INIBIDORES NÃO-COMPETITIVOS
A) a enzima sob a ação do inibidor não pode 
atingir a Vmax e um aumento de substrato 
não reverte a inibição (ligação noutro local 
que não o sítio catalítico); afinidade da E 
pelo S não se altera (km mantém-se)
B) a queda da Vmax é a causa do aumento da
inclinação do gráfico enquanto que o valor de 
KM apresenta pouco ou nenhum aumento.
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Mecanismos de Inibição Enzimática
• Inibição irreversível
– Alteração química permanente de algum grupo 
funcional essencial (ex: destruição do sítio catalítico)
• Medicamentos=inibidores irreversíveis de reação 
enzimática (alta especificidade; poucos efeitos colaterais)
• Insecticidas organofosforados e carbamatos – inibem a acetilcolinesterase
(hidrólise da acetilcolina em colina e acetato) 
• Inibidores na clínica (inibidores de enzimas para tratamento de patologias)
– INIBIDORES DA ACETILCOLINESTERASE 
» Manter a função cognitiva dos doentes num nível constante 
» Aumento na concentração e no tempo de ação da acetilcolina na sinapse
– INIBIDORES DE PROTEASES DO VÍRUS HIV 
» Tratamento da SIDA c/ inibidores enzimáticos
» Ritonavir; Saquinavir; Nelfinavir; Lopinavir; Indinavir