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Enzimas

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Enzimas

  1. 1. Bioquímica Estrutural Enzimas Profª Kasue
  2. 2. Enzimas• São proteínas que aceleram a velocidade das reações químicas em sistemas biológicos;• Não são consumidas ou alteradas durante a catálise;• São altamente específicas em relação aos seus substratos;• Não alteram o equilíbrio das reações;• Têm sua atividade regulada geneticamente ou por condições metabólicas Profª Kasue
  3. 3. ClassificaçãoClasse Tipo de reação catalisada1- Oxidorredutases Reações de óxido-redução2- Transferases Transferência de grupos funcionais3- Hidrolases Reações de hidrólise4- Liases Remoção de grupos5- Isomerases Isomerização6- Ligases Formação de ligação entre 02 moléculas Profª Kasue
  4. 4. Cofatores e coenzimas• Algumas enzimas são proteínas simples. Exemplos: pepsina, tripsina• A maioria das enzimas necessitam de cofatores e coenzimas para exercerem atividade catalítica; Profª Kasue
  5. 5. Cofatores metálicosMetais de transição Metais alcalino e alcalino terrososFe2+ Na+Zn2+ K+Cu2+ Mg2+ Ca2+ Profª Kasue
  6. 6. CoenzimasMoléculas orgânicas pequenas, frequentementederivadas de vitaminasCoenzima Fonte vitamínicaCoenzima A Ácido pantotênicoFlavina Riboflavina (B2)Nicotinamida Nicotinamida (Niacina)Pirofosfato de tiamina Tiamina (B1)Retinal Vitamina A Profª Kasue
  7. 7. Isoenzimas• As isoenzimas ou isozimas são formas moleculares múltiplas de uma enzima, que realizam a mesma ação catalítica e ocorrem na mesma espécie animal.• Exemplo: lactato−desidrogenase (LDH): um tetrâmero formado por duas espécies diferentes de cadeias polipeptídicas, denominadas M (músculo) e H (coração) Profª Kasue
  8. 8. Composição das subunidades da LDH e suas principais localizaçõesTipo Composição LocalizaçãoLDH-1 HHHH Miocárdio e hemáciasLDH-2 HHHM Miocárdio e hemáciasLDH-3 HHMM Cérebro e fígadoLDH-4 HMMM -LDH-5 MMMM Músc. esquelético e fígado Profª Kasue
  9. 9. Aplicações clínicas das enzimas Enzimas do plasma, LCR, urina e exsudatos Processo normal de destruição e reposição celularProcessos patológicos Lesão tecidual Aumento da permeabilidade celular Aumento da concentração no plasma Profª Kasue
  10. 10. Enzimas dosadas no laboratório clínicoEnzimas Órgão ou tecido afetadoAldolase Músculo, coraçãoAmilase PâncreasCPK Coração, músculo, cérebroFosfatase ácida PróstataFosfatase alcalina Fígado, ossosLDH Fígado, coração, eritrócitosTGP Fígado, coraçãoTGO Fígado, coração Profª Kasue
  11. 11. Cinética enzimática Especificidade: As enzimas são altamente específicas tanto na reação catalisada como na sua escolha de reagentes, os quais são chamados de substratos. Centro ativo: é a região que se liga aos substratos (e ao grupamento prostético, se houver algum), e contém os radicais de aminoácidos que participam diretamente na geração e quebra de ligações. Estes radicais são chamados de grupamentos catalíticos. Profª Kasue
  12. 12. Características do centro ativo:-Ocupa uma parte relativamente pequena dovolume total de uma enzima;- É uma entidade tridimensional formada porgrupamentos que vêm de diferentes partes daseqüência linear de aminoácidos;- Os substratos são ligados a enzimas poratrações fracas múltiplas;- Centros ativos são fendas ou frestas;- A especificidade de ligação depende do arranjoprecisamente definido de átomos no centroativo. Profª Kasue
  13. 13. Profª Kasue
  14. 14. Catálise• Para que uma reação ocorra, as espécies reagentes devem possuir energia que lhes permita atingir um estado reativo, chamado estado de transição. Para levar todos os átomos ou moléculas de um mol de substância ao estado de transição, necessita- se de uma quantidade de energia, em calorias, definida como energia de ativação (Ea) Profª Kasue
  15. 15. Profª Kasue
  16. 16. Constante de Michaelis-Menten• A uma concentração constante de enzima, a velocidade de reação aumenta com o aumento da concentração do substrato, até que seja alcançada uma velocidade máxima. Os centros catalíticos são preenchidos e, então, a velocidade de reação alcança o máximo; Profª Kasue
  17. 17. • A concentração de substrato necessária para obter ametade da velocidade máxima é chamada de constantede Michaelis (Km), e é expressa em moles de substratopor litro de solução;• Representa a concentração de substrato necessáriapara saturar metade da quantidade da enzima e écaracterística de cada enzima. Profª Kasue
  18. 18. • Característicasdo Km:-Km é característica de uma enzima e seurespectivo substrato;- Reflete a afinidade de uma enzima pelo seusubstrato;- É numericamente igual à concentração dosubstrato no qual a velocidade da reação é igual འVmáx. Não varia com a concentração da enzima;- Valores baixos de Km: refletem uma altaafinidade da enzima pelo seu substrato;- Valores altos de Km: refletem uma baixaafinidade da enzima pelo seu substrato. Profª Kasue
  19. 19. Fatores que afetam a atividade enzimáticaa) Temperatura:• Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação;• Mais moléculas adquirem energia suficiente para atingir o estado de transição;• A velocidade é acelerada pelo aumento da temperatura até atingir uma temperatura ótima na qual a enzima opera com a máxima eficiência;• Como as enzimas são proteínas, os valores de temperatura ótima situam-se entre 40 e 45 °C e dependem do pH e da força iônica;• Acima dessa temperatura, a atividade das enzimas declina por desnaturação protéica. Profª Kasue
  20. 20. Profª Kasue
  21. 21. b) pH• Alterações moderadas de pH afetam o estado iônico da enzima, e freqüentemente também o do substrato.• O valor do pH no qual a atividade da enzima é máxima é chamado pH ótimo. Profª Kasue
  22. 22. c) Concentração da enzima• A velocidade máxima da reação é uma função da quantidade de enzima disponível;• A velocidade aumenta proporcionalmente pela introdução de mais enzima ao sistema;• A velocidade inicial da reação enzimática é diretamente proporcional à concentração de enzima (existindo substrato em excesso) Profª Kasue
  23. 23. d) Concentração do substrato• A velocidade inicial da reação é diretamente proporcional à concentração do substrato;• A adição de mais reagente não aumenta mais a velocidade, pois todo reagente só existe na forma de complexos enzima−substrato (ES). Profª Kasue
  24. 24. Regulação da atividade enzimáticaInibição enzimáticaModificação covalenteModificação alostéricaRetroalimentação Profª Kasue
  25. 25. Inibição da atividade enzimática• Inibidores são substâncias que reduzem a atividade das enzimas;• Exemplos: fármacos, antibióticos, preservativos de alimentos e venenos;• Atuam como reguladores das vias metabólicas;• Muitas terapias por fármacos são baseadas na inibição enzimática;• Utilizados no desenvolvimento de técnicas para demonstrar a estrutura física e química, e as propriedades funcionais das enzimas. Profª Kasue
  26. 26. Tipos de inibição Reversível Irreversível NãoCompetitiva competitiva Profª Kasue
  27. 27. Inibição reversível• Reversível competitiva: Características dos inibidores: competem diretamente com o substrato normal pelo sítio ativo das enzimas. São moléculas estruturalmente semelhantes ao substrato. O inibidor (I) competitivo reage reversivelmente com a enzima para formar um complexo enzima−inibidor (EI) análogo ao complexo enzima−substrato, mas cataliticamente inativo: E+I EI + S → Não há reação Profª Kasue
  28. 28. Profª Kasue
  29. 29. Inibição da succinato desidrogenase Profª Kasue
  30. 30. • Reversível não competitiva: Características: O inibidor não-competitivo se liga tanto à enzima como ao complexo ES em um sítio diferente do sítio de ligação do substrato. A ligação do inibidor não bloqueia a ligação do substrato, mas provoca uma modificação da conformação da enzima que evita a formação de produto: E+I EI + S EIS → Não há reação E + S ES + I EIS → Não há reação Profª Kasue
  31. 31. Profª Kasue
  32. 32. Modificação covalente• Características: Modificações covalentes reversíveis; Reações catalisadas por outras enzimas; Exemplo: - fosforilação: quinases - defosfolorilação: fosfatases Profª Kasue
  33. 33. Enzima ativaDefosforilação Fosforilação (fosfatases) (quinases) Enzima inativa Profª Kasue
  34. 34. Modificação alostérica• Características das enzimas alostéricas:Enzimas reguladoras;Sofrem mudanças conformacionais quando a elas se ligam moduladores específicos;O sítio de ligação (sítio alostérico) aos moduladores é diferente e distante do sítio ativo;Os moduladores se ligam reversível e não covalentemente ao sítio alostérico Profª Kasue
  35. 35. Efetor negativo: reduz a afinidade da enzima pelosubstrato, diminui a velocidade da reaçãoEfetor positivo: aumenta a afinidade da enzima pelosubstrato, eleva a velocidade da reação Profª Kasue
  36. 36. Retroalimentação (feedback) Ocorre uma diminuição (ou aumento) da atividadeenzimática de acordo com o aumento (ou diminuição) decompostos relacionados com o produto da reação.Regulação de uma via biossintética por inibição retroativa(feedback): Na via de biossíntese da isoleucina a partir datreonina , o acúmulo do produto, isoleucina (F), provoca ainibição da primeira reação da via; a isoleucina liga-se àenzima que catalisa esta reação (enzima 1) reduzindo suaatividade. Profª Kasue
  37. 37. Inibidores enzimáticos e fármacosEsquema resumido da replicação viral com as etapas emque atuam alguns medicamentos Profª Kasue
  38. 38. O O NH N OH2N COOH N NH O OH H 2N N N Substrato: PABA H OH Produto: Ácido fólicoH2N SO2NH 2 Inibidor: Sulfanilamida Sulfanilamida compete com o Ácido p- aminobenzóico, na síntese do ácido fólico, necessário para o crescimento bacteriano Profª Kasue

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