ENZIMAS
Enzimas são catalisadores (aceleram as reações bioquímicas)
anidrase carbônica
ENZIMAS
Propriedades - especificidade
As enzimas são altamente específicas no substrato
Ex: aspartase
FUMARATO
MALEATO
L-ASPARTATO
D-ASPARTATO
ENZIMAS
Propriedades - especificidade
As enzimas são altamente específicas no substrato e na reação catalisada
Ex: hidrólise da ligação peptídica
tripsina
trombina
A especificidade de uma enzima é devido à interação precisa do substrato
com a enzima, que por sua vez, é resultado da estrutura da enzima
ENZIMAS
co-fatores
A atividade catalítica de muitas
enzimas depende da presença de
pequenas moléculas (nãoaminoácidos), os co-fatores
Apoenzima + co-fator = holoenzima
Co-fatores:
 moléculas orgânicas pequenas
(co-enzimas)
 metais
ENZIMAS
co-fatores
Muitas co-enzimas são derivadas de vitaminas hidrossolúveis
ENZIMAS
classificação
Classe
Tipo de reação
Oxidorredutases
Óxido-redução
um substrato é oxidado (perde
elétrons) e outro é reduzido (ganha
elétrons)
Transferases
Transferência de grupamento
Hidrolases
Reações de hidrólise
(transferência de grupamentos
funcionais para água)
Liases
Remoção de grupamentos formando
dupla ligação, ou adição a dupla ligação
Isomerases
Isomerização (transferência de
grupamentos ou outras reações
intramoleculares)
Ligases
Ligação de dois substratos às custas de
hidrólise de ATP
ENZIMAS
sítio ativo
Sítio ativo – região da enzima que se liga ao(s) substrato(s) e ao co-fator
O sítio ativo contém radicais de aminoácidos que participam diretamente na
geração e quebra de ligações e são chamados de grupamentos catalíticos
citocromo P-450
ENZIMAS
sítio ativo
Características comuns dos sítios ativos:
 ocupa pequena porção da enzima
 fenda formada por grupamentos que vêm de diferentes partes da seqüência linear de
aminoácidos
 os substratos são ligados às enzimas por múltiplas atrações fracas (pontes de
hidrogênio, interações eletrostáticas, interações hidrofóbicas e forças de van der Waals)
quimotripsina
lisozima
ENZIMAS
sítio ativo
No modelo chave-fechadura, o sítio ativo da enzima é complementar a
estrutura do substrato
ENZIMAS
sítio ativo
modelo de encaixe induzido, no qual o contato com a molécula do substrato
induz mudanças conformacionais na enzima, que otimizam as interações com
os resíduos de aminoácidos do sítio ativo.
O sítio ativo assume uma forma que só é complementar à do estado estado de
transição depois que o substrato está ligado
ENZIMAS
sítio ativo
hexoquinase
ENZIMAS
sítio ativo
O sítio catalítico dessa enzima é formado pelos resíduos de Tyr248 e Glu270 , e pelo
átomo de Zn2+.
A ligação do substrato dipeptídico glicil-L-tirosina causa uma mudança conformacional
no sítio ativo da carboxipeptidase A
ENZIMAS
cinética enzimática
ENZIMAS
termodinâmica
G – energia livre
G – Determina a direção da reação (equilíbrio)
S
P
S
GPRODUTO > GSUBSTRATO
G > 0 – endergônica
(termodinamicamente desfavorável)
não ocorre espontaneamente
P
GPRODUTO < GSUBSTRATO
G< 0 - exergônica
(termodinamicamente favorável)
ocorre espontaneamente
ENZIMAS
termodinâmica
ENZIMAS
termodinâmica
reações acopladas:
G3 < 0 - exergônica (termodinamicamente favorável)
ENZIMAS
estado de transição e energia de ativação
Uma reação química do substrato formando o produto passa por um estado de
transição. O estado de transição é a forma química de energia mais alta do que o
substrato e o produto.
As enzimas aceleram as reações diminuindo a energia de ativação, facilitando a
formação do estado de transição
ENZIMAS
ENZIMAS
ENZIMAS
quimotripsina
cliva ligações peptídicas no lado carboxílico
substratos – aminoácidos hidrofóbicos grandes (triptofano, tirosina, fenilalanina
e metionina)
Quimotripsinogênio
Quimotripsina
Ile16
Asp194
INATIVA
Ser195/His57/Asp102
ATIVA
ENZIMAS
ativação proteolítica - quimotripsinogênio
Quando ocorre a clivagem, o
resíduo Ile16 (resíduo de
isoleucina na posição 16), fica com
o grupo amina livre (como em um
N-terminal) e apresenta carga
positiva
ENZIMAS
quimotripsina
ponte de hidrogênio
Tríade catalítica
ENZIMAS
quimotripsina e a tríade catalítica
ENZIMAS
quimotripsina – estratégia de catálise
ENZIMAS
quimotripsina – estratégia de catálise
ENZIMAS
quimotripsina – estratégia de catálise
ENZIMAS
quimotripsina – estratégia de catálise
ENZIMAS
Inibidores competitivos e não competitivos
ENZIMAS
inibidores competitivos
ENZIMAS
inibidores não-competitivos
ENZIMAS
Inibidores competitivos e não competitivos
INIBIÇÃO
KM
VMAX
Competitiva
aumenta
=
não-competitiva
=
diminui
ENZIMAS
estabilidade
pH
temperatura
% atividade enzimática máxima
% atividade enzimática máxima


pH ótimo
pH ótimo
pH ótimo
100-
50-
0-
temperatura ótima
ENZIMAS
regulação
PFK
ENZIMAS
regulação
PFK é inibida por ATP (liga em um sítio alostérico)
ENZIMAS
regulação
ENZIMAS
regulação