Enzimas: Cinética,
inibição e regulação
CONDIÇÕES FUNDAMENTAIS DA VIDA:
1.Autorreplicação;
2.Catálise de reações químicas com eficiência e seletividade
Enzimas
• Moléculas catalisadoras que aumentam a velocidade das
reações, sem sofrerem alterações no processo global;
• Na faixa de 5 a 17 ordens de magnitude.
Praticamente todas as reações
que caracterizam o metabolismo
celular são catalisadas por
enzimas.
Enzimas
RESÍDUOS DE AAS COM
GRUPOS DE CADEIAS
LATERAIS QUE SE LIGA
AO SUBSTRATO
CATALISA A
TRANSFORMAÇÃO
BIOQUÍMICA
http://www.youtube.com/watch?v=s4jEZ9Os6QM
Enzimas
Estado de transição
•OS CATALISADORES AUMENTAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES POR DIMINUÍREM AS
ENERGIAS DE ATIVAÇÃO (interação covalente e fracas entre enzima e substrato);
•NA EVOLUÇÃO, AS ENZIMAS DESENVOLVERAM-SE PARA DIMINUIR SELETIVAMENTE AS
ENERGIAS DE ATIVAÇÃO DAS REAÇÕES NECESSÁRIAS PARA A SOBREVIVÊNCIA
CELULAR
Enzimas
Ribozima
Molécula de RNA com atividade catalítica
Nomenclatura
SUFIXO ASE
UREASE_ CATÁLISE DA UREIA
DNA POLIMERASE_ POLIMERIZAÇÃO DNA
PEPSINA_ DO GREGO PEPIS (DIGESTÃO)
ACORDO INTERNACIONAL EM BIOQUÍMICA
Classificação das
Enzimas
Classificação das
Enzimas
Isozimas
Isozimas - enzimas que catalisam a mesma reação mas
apresentam estruturas diferentes (primária e/ou quaternária).
Podem ser :
- constituem diferentes enzimas produzidas por diferentes
genes;
Desidrogenase
lática
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
•
SÍTIO ATIVO
1.Cadeias laterais de AAs (fenda ou bolso_3D)
2.Eficiência catalítica
3.Especificidade
•Sítio de ligação do substrato;
•Sítio catalítico.
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
COFATOR
• Um ou mais íons inorgânicos ou molécula orgânica ou
metalorgânica complexa (coenzima).
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
Cofator (inorgânico)
Algumas enzimas requerem a presença de íons
metálicos para que a reação catalítica ocorra (Mg, Zn,
Fe, Ca, Cu, Mn).
Anidrase carbônica é uma enzima que
tem um papel importante no transporte
do CO2 e no controle do pH do sangue.
Zinco
Coenzima_ carreadores transitórios de grupos funcionais
específicos. A maioria deles é derivada das vitaminas
(deve estar na dieta em pequenas quantidades).
Coenzima
Grupo prostético
(coenzima)
As enzimas quando ligadas
covalentemente ou nãocovalentemente às
coenzimas, são chamadas
de holoenzimas
Apoenzima
Holoenzima
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
Regulação
Localização específica
Modelos enzimáticos
Especificidade enzimática
1. Chave-fechadura
Não é o ideal, estabiliza o substrato.
Modelos enzimáticos
• Especificidade enzimática
2. Encaixe induzido
Interações ótimas só
ocorrem no estado de
transição.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO
CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
Unidade de enzima (U) - quantidade de enzima que catalisa a transformação de
1 µmol de substrato por min
[ES]
SÍTIOS DE LIGAÇÃO
OCUPADOS
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO
Temperatura e estabilidade molecular
A temperatura ótima para a maioria das enzimas humanas
está entre 35 e 40ºC. Acima de 40ºC, as enzimas
desnaturam.
Bactérias termófilas apresentam temperaturas ótimas
acima de 70ºC.
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO
Efeito do pH
Cadeias laterais ionizáveis ou não ionizáveis
Atividade enzimática
É obtida pela determinação da velocidade da reação
catalisada pela enzima sob condições definidas.
Cinética enzimática
Equação de Michaelis-Menten
reversível
É baseado nos seguintes pressupostos:
• E, S e ES estão em equilíbrio;
•a conversão de ES em E + P é uma etapa
irreversível e limitante da velocidade.
•Velocidade inicial é calculada quando a
enzima é misturada ao substrato, sendo
nesse momento o produto muito
pequeno.
Km= K2 + K3/K1
A velocidade da reação é diretamente
proporcional à concentração da enzima
Constante de Michaelis-Menten (Km)
Afinidade da enzima e do seu substrato específico
Qual correlação
entre Km e Vmáx?
Km=Vmáx/2
Km=[S]
Experimentalmente (grandes qtdes de substrato)
Cinética enzimática
Gráfico de Lineweaver-Burk
A inversão de Vo e [S] possibilta a determinação de
Vmax e Km
Inibição enzimática
Inibidores enzimáticos são substâncias que
interferem na atividade das enzimas, bloqueando o
processo catalítico.
Inibidores irreversíveis
Inibidores reversíveis
Inibidores fisiológicos
Fármacos
Substâncias tóxicas
Inibição enzimática
Inibidores Irrevesíveis
Gases tóxicos derivados de Ácidos fluor-fosfórico
(HPO2F2, H2PO3F)
organofosforados
carbamatos
Sítio ativo da colinesterase
Inibidores Irrevesíveis
Inibição enzimática
Inibidores reversíveis
Inibição Competitiva
E + S + I ⇄ ES + EI
1. Os inibidores competitivos são geralmente
substâncias análogas à do substrato;
2. A enzima pode complexar ou o substrato ou o
inibidor mas não ambos simultaneamente;
3. Ocorre aumento do Km (Km aparente), sem
modificação da Vmáx;
4. A ação dos inibidores competitivos é abolida a
concentrações elevadas do substrato.
5.Reversão (aumento do substrato).
Síntese
bacteriana
tetraidrofolato
Síntese das
bases de ácidos
nucléicos
Inibe DNA polimerase
Inibição enzimática
Inibição Não-competitiva
E + S + I ⇄ ES + EI + EIS
1. O inibidor se liga à enzima num local diferente do
sítio ativo;
2. A enzima pode combinar-se simultaneamente com o
substrato e o inibidor;
3. Ocorre diminuição aparente do Vmáx (menos
enzimas);
4. O inibidor afeta a configuração mais apropriada à
catálise.
Ex: metais pesados
SH proteínas
Regulação enzimática
Controle alostérico
Regulação enzimática
Modificação covalente
A atividade de muitas enzimas é regulada por modificações de
natureza covalente que se conjugam com as interações
alostéricas (não covalentes)
e
as ampliam.
A modificação covalente pode ser ocorrer
pela adição de diferentes radicais, pelos
processos
denominados
fosforilação,
glicosilação, galactosilação, metilação, entre
outros.
quinase e fosfatase