ENZIMAS
9Estrutura
9Função 9Regulação
9Cinética enzimática
9Inibidores
b do es
“ Many enzymes have been named by adding the suffix “-ase” to the name of their
substrate or to a word or phrase describing their activity. Thus urease catalyzes
hydrolysis of urea.”
Each enzyme is assigned a four-part classification number and a systematic name, which identifies the
reaction
ti it catalyzes.
t l
As
A an example,
l the
th formal
f
l systematic
t
ti name off the
th enzyme catalyzing
t l i the
th reaction:
ti
ATP + D-glucose
ADP + D-glucose 6-phosphate
is ATP:glucose phosphotransferase,
which indicates that it catalyzes the transfer of a phosphoryl group from ATP to glucose. Its Enzyme
Commission number (E.C.number) is 2.7.1.1.
the first number (2) denotes the class name (transferase); the second number (7), the
subclass (phosphotransferase); the third number (1), a phosphotransferase with a hydroxyl group as
acceptor; and the fourth number (1), D-glucose as the phosphoryl group acceptor.
Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme)
1
¾ Apoenzima e Holoenzima
¾ Cofatores ‐ íons metálicos, coenzimas (moléculas metaloorganicas ou orgânicas complexas), ligadas de modo não covalentemente a enzima
¾ Grupos prostéticos ‐cofatores ligados covalentemente a enzima
¾ Coenzimas – origem a partir de vitaminas hidrossolúveis ¾ Isoenzimas – catalisam a mesma reação química, mas podem apresentar propriedades cinéticas (km e Vmax) e/ou regulatórias diferentes
ENZIMAS COMO CATALISADORES BIOLÓGICOS
9Catalisam reações em condições compatíveis com a
vida (velocidade,
(velocidade pH,
pH temperatura,
temperatura pressão)
9 São estéreo‐seletivas
9 São capazes de acoplar reações endergônicas e
exergônicas, tornando‐as espontâneas (exergônicas)
9 sua atividade é passível de controle, tornando possível
a modulação do fluxo de vias metabólicas, em função de
necessidades celulares ou do organismo.
2
TERMODINÂMICA DE UMA REAÇÃO QUIMICA
K1
K-1
EM CONDIÇÃO PADRÃO
K
= K1
-1
ENDERGÔNICA
Ô
EXERGÔNICA
K’eq = [C] / [B]
Assumindo que a K
K’eq
eq da reação acima é 1:
E a condição inicial é [C] / [B] = 1 ([C] = [B] ) – CONDIÇÃO PADRÃO
reação em equilíbrio
IPC: Em condição inicial padrão a reação estaria em equilíbrio
E a condição inicial é [C] / [B] = 0,1
0 1 (10X mais B que C) - CONDIÇÃO HIPOTÉTICA 1
reação expontânea : B Æ C
E a condição inicial é [C] / [B] = 10 (10X mais C que B) - CONDIÇÃO HIPOTÉTICA 2
reação expontânea : C Æ B
3
ACOPLAMENTO DE REAÇÕES
A
C
32 kJ/mol
B
D
22 kJ/mol
10 kJ/mol
AS ENZIMAS
AUMENTAM A
VELOCIDADE
DE REAÇÕES
QUIMICAS
4
RELAÇÃO:
VELOCIDADE DE REAÇÃO X ENERGIA DE ATIVAÇÃO
REAÇÃO CATALISADA X NÃO CATALISADA
K1
K-1
9 As enzimas aumentam os valores
l
d K1 e K‐1 na
de
mesma intensidade. Portanto, alteram a velocidade
reação sem interferir na Keq (equilíbrio da reação)
9Um valor de k igual a 0.03s‐1, no caso de cinética de
primeira ordem,
ordem significa que 3% do reagente é
convertido em produto por segundo
9As enzimas não são consumidas pela reação química
5
AS ENZIMAS ACELERAM A
VELOCIDADE DE UMA
REAÇÃO, POIS REDUZEM A
SUA ENERGIA DE ATIVAÇÃO.
Mas, como explicar isto?
INTERAÇÃO ENZIMA-SUBSTRATO
Modelo CHAVE-FECHADURA (Emil Fischer, 1894)
PROXIMIDADE e ORIENTAÇÃO dos substratos
6
Haladane (1930)/ Pauling (1946)
Induced fit and substrate strain
Koshland, 1958
7
Modulação da Atividade Enzimática
(enzimas regulatórias):
A. Em relação a quantidade de enzima
Síntese e degradação de enzimas
B. Em relação a atividade da enzima
¾ Reversível
> Não Covalente
Alosteria (formas ou conformações distintas)
Proteínas regulatórias (PKA e calmodulina)
> Covalente
Fosforilação de proteínas
¾Irreversível
> Ativação proteolítica
Irreversible
activation/
inactivation
PKA:
- Regulação alostérica por cAMP
- Regulação da atividade catalitica pela
associação da subunidade regulatória
8
REGULAÇÃO DA ATIVIDADE
ENZIMÁTICA POR
ALOSTERIA
REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA POR ALOSTERIA:
MODELOS
9
MODELOS DE COOPERATIVIDADE ALOSTÉRICA
SIMÉTRICO (Tudo ou Nada)
Monod, Wiman, Changeaux, 1965
ASSIMÉTRICO (Sequencial – Koshland, 1966)
ATIVIDADE ENZIMÁTICA E
MODIFICAÇÕES COVALENTES DA
ESTRUTURA PRIMÁRIA
10
REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA POR FOSFORILAÇÃO
REGULAÇÃO DA
ATIVIDADE ENZIMÁTICA
IRREVERSIVEL,
POR ATIVAÇÃO
PROTEOLÍTICA
Ex: Ativação de
zimogênios (proteases)
11
Temperature profile of na enzyme
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