ENZIMAS
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ENZIMAS - HISTÓRICO
Catálise biológica  início séc. XIX
 digestão da carne: estômago
 digestão do amido: saliva
Década de 50
 Louis Pasteur - concluiu que a fermentação do
açúcar em álcool pela levedura era catalisada por
“fermentos” = enzimas.
Eduard Buchner (1897)
 extratos de levedo podiam fermentar o açúcar
até álcool;
 enzimas funcionavam mesmo quando removidas
da célula viva.
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ENZIMAS - HISTÓRICO
James Sumner (1926)
 Isolou e cristalizou a urease;
 Cristais eram de proteínas;
 Postulou que “todas as enzimas são proteínas”.
John Northrop (década 30)
 Cristalizou a pepsina e a tripsina bovinas;
Década de 50 – séc. XX
 75 enzimas  isoladas e cristalizadas;
 Ficou evidenciado caráter proteico .
 Atualmente - Mais de 2000 enzimas são
conhecidas.
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ENZIMAS
Aminoácidos:
H
R
C*
COOH
 Definição:
NH2
 Catalisadores biológicos;
 Longas cadeias de pequenas moléculas
chamadas aminoácidos.
 Função:
 Viabilizar a atividade das células, quebrando
moléculas ou juntando-as para formar novos
compostos.
 Com exceção de um pequeno grupo de moléculas
de RNA com propriedades catalíticas, chamadas de
RIBOZIMAS, todas as enzimas são PROTEÍNAS.
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ENZIMAS – PROTEÍNA
Classificação proteínas
Proteínas globulares
Proteínas fibrosas
Estrutura das proteínas
Primaria
Secundaria
Terciária
Quaternária
ENZIMAS
Proteínas globulares
Estrutura terciária
Proteínas com alto peso
molecular, maioria entre 15 a
1000 Kilo Daltons Unit (KD)
OBS: 1 Dalton = 1 unidade de
peso molecular (AMU)
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ENZIMAS – ESTRUTURA
Estrutura
Enzimática
Holoenzima
Proteína
Ribozimas
Cofator
Apoenzima ou
Apoproteína
RNA
Pode ser:
• íon inorgânico
• molécula orgânica
Coenzima
Se covalente
Grupo Prostético
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ENZIMAS –
CARACTERÍSTICAS GERAIS
Apresentam alto grau de especificidade;
São produtos naturais biológicos;
Reações baratas e seguras;
São altamente eficientes, acelerando a
velocidade das reações;
São econômicas, reduzindo a energia de
ativação;
Não são tóxicas;
Condições favoráveis de pH, temperatura,
polaridade do solvente e força iônica.
ENZIMAS –
NOMENCLATURA
Século XIX - poucas enzimas identificadas
- Adição do sufixo ”ASE” ao nome do substrato:
* gorduras (lipo - grego) – LIPASE
* amido (amylon - grego) – AMILASE
- Nomes arbitrários:
* Tripsina e pepsina – proteases
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Enzimas – nomenclatura
Existem 3 métodos para nomenclatura
enzimática:
 Nome Recomendado: Mais curto e utilizado no
dia a dia de quem trabalha com enzimas. Usa o
sufixo "ase" para caracterizar a enzima. Ex:
Urease, Hexoquinase, Peptidase, etc.
 Nome Sistemático: Mais complexo, dá
informações precisas sobre a função metabólica
da enzima. Ex: ATP-Glicose-Fosfo-Transferase
 Nome Usual : Consagrado pelo uso. Ex:
Tripsina, Pepsina, Ptialina.
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ENZIMAS –
CLASSIFICAÇÃO
 Subclasses
Exemplos de Tipo de reação catalisada
Subclasses
Hidratases
Adicionam H2O à ligas duplas
Quinases
Transferem fosforilas do ATP
Mutases
Movem fosforilas dentro da
mesma molécula
Sintases
Síntese independente de ATP
Sintetases
Síntese dependente de ATP
Classe
Liases
Transferase
Isomerase
Transferases
Ligases
Enzimas - CLASSIFICAÇÃO
Oxidorredutases: São enzimas que
catalisam reações
de transferência de elétrons, ou seja:
reações de oxi-redução. Ex.:
Desidrogenases e Oxidases.
 Se uma molécula se reduz, tem que
haver outra que se oxide.
enzimas
 Transferases : Enzimas que
catalisam reações de transferência
de grupamentos funcionais como
grupos amina, fosfato, acil,
carboxil, etc. Ex.: Quinases e
Transaminases
enzimas
 Hidrolases : Catalisam reações
de hidrólise de ligação
covalente. Ex: Peptidases.
Enzimas
 Liases: Catalisam a quebra de
ligações covalentes e a remoção de
moléculas de água, amônia e gás
carbônico. Ex.: Dehidratases e
Descarboxilases.
enzimas
 Isomerases: Catalisam reações de
interconversão entre isômeros
ópticos ou geométricos. Ex.:
Epimerases.
enzimas
 Ligases: Catalisam reações de
formação e novas moléculas a
partir da ligação entre duas já
existentes, às custas de
Energia(ATP).
Ex.:Sintetases.
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ENZIMAS –
CATALISADORES
Aceleram reações químicas
Catalase
H2O2
Ex: Decomposição do H2O2
Condições da Reação
H2O +
O2
Energia livre de Ativação
KJ/mol
Kcal/mol
Velocidade
Relativa
Sem catalisador
75,2
18,0
Platina
48,9
11,7
2,77 x 104
Enzima Catalase
23,0
5,5
6,51 x 108
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ENZIMAS –
CATALISADORES
Não são consumidos na reação
H2O2
Catalase
E+S
H2O + O2
E+P
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ENZIMAS –
CATALISADORES
Não alteram o estado de equilíbrio
•Abaixam a energia de ativação;
•Keq não é afetado pela enzima.
Não apresenta efeito termodinâmico global
•G não é afetada pela enzima.
Energia de ativação sem enzima
Diferença entre
a energia livre
de S e P
S
P
Energia de ativação com
enzima
Caminho da Reação
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ENZIMAS –
COMPONENTES DA REAÇÃO
E+S
ES
Substrato se liga ao
SÍTIO ATIVO
da enzima
P+E
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ENZIMAS – SÍTIO ATIVO
Região da molécula enzimática
da reação com o substrato.
que participa
Pode possuir componentes não protéicos:cofatores.
Possui aminoácidos auxiliares e de contato.
Porção protéica
Cofator
APOENZIMA
HOLOENZIMA
Grupamento
prostético
Ativador:Íons inorgânicos
que condicionam a ação
catalítica das enzimas. Fe²+
Coenzima: molécula
orgânica complexa.NAD+
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ENZIMAS – COFATOR
 Algumas enzimas que contêm ou necessitam
de elementos inorgânicos como cofatores
ENZIMA
COFATOR
PEROXIDASE
Fe+2 ou Fe+3
CATALASE
CITOCROMO OXIDASE
Cu+2
ÁLCOOL DESIDROGENASE
Zn+2
HEXOQUINASE
Mg+2
UREASE
Ni+2
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ENZIMAS – COENZIMAS
 Maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis
 Classificam-se em:
- transportadoras de hidrogênio
- transportadoras de grupos químicos
 Transportadoras de hidrogênio
Coenzima
Abreviatura Reação
Origem
catalisada
Nicotinamida adenina NAD+
Oxi-redução Niacina ou
dinucleotídio
Nicotinamida adenina NADP+
dinucleotídio fosfato
Flavina adenina
FAD
dinucleotídio
Vitamina B3
Oxi-redução Niacina ou
Vitamina B3
Oxi-redução Riboflavina ou
Vitamina B2
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ENZIMAS – COENZIMAS
 Transportadoras de grupos químicos
Coenzima
Coenzima A
Abrev.
Reação catalisada Origem
Pantotenato ou
CoA-SH Transferência de
Biotina
Piridoxal fosfato
PyF
Metilcobalamina
Tetrahidrofolato
THF
Tiamina
pirofosfato
TPP
grupo acil
Transferência de
CO2
Transferência de
grupo amino
Transferência de
unidades de carbono
Transferência de
unidades de carbono
Transferência de
grupo aldeído
Vitamina B5
Biotina ou
Vitamina H
Piridoxina ou
Vitamina B6
Cobalamina ou
Vitamina B12
Ácido fólico
Tiamina ou
Vitamina B1
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ENZIMAS –
LIGAÇÃO ENZIMA - SUBSTRATO
Emil Fischer (1894): alto grau de especificidade das
enzimas originou  Chave-Fechadura , que
considera que a enzima possui sitio ativo complementar
ao substrato.
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ENZIMAS –
LIGAÇÃO ENZIMA - SUBSTRATO
Koshland (1958): Encaixe Induzido , enzima e o
o substrato sofrem conformação para o encaixe. O
substrato é distorcido para conformação exata do
estado de transição.
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ENZIMAS –
ATIVIDADE ENZIMÁTICA
Fatores que alteram a velocidade de reações
enzimáticas:
- pH;
- temperatura;
- concentração das enzimas;
- concentração dos substratos;
- presença de inibidores.
ENZIMAS –
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA
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 Qualquer substância que reduz a velocidade de uma
reação enzimática.
INIBIDORES
REVERSÍVEIS
COMPETITIVOS
IRREVERSÍVEIS
NÃO COMPETITIVOS
INCOMPETITIVOS
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ENZIMAS –
INIBIÇÃO COMPETITIVA
 Inibidor competitivo concorre com o S pelo sitio ativo da E
livre.
 I  análogo não metabolizável, derivado de um S
verdadeiro, S substituto da E ou um P da reação.
I compostos com estrutura
molecular lembra S
afinidade da enzima pelo
substrato
[substrato] necessária para
obter a mesma [ES]
Km aparente
da enzima
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ENZIMAS –
INIBIÇÃO NÃO-COMPETITIVA
 Inibidor não-competitivo se liga reversivelmente,
aleatória e independentemente em um sítio que lhe é
próprio.
I não tem semelhança
estrutural com o S
[substrato] não diminui a
inibição
Km da enzima NÃO se altera
Vmax na presença do
inibidor
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ENZIMAS –
INIBIÇÃO INCOMPETITIVA
 Inibidor incompetitivo se liga reversivelmente, em
um sítio próprio, ao complexo ES.
I não tem semelhança
estrutural com o S
I favorece a formação do ES
Km e Vmax da enzima
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ENZIMAS –
INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
 I se combina com um grupo funcional, na molécula
da E, que é essencial para sua atividade.
 Podem promover a destruição do grupo funcional
 Forma-se uma ligação COVALENTE entre o I e a E.
 Vmax   parte da E é completamente removida do
sistema e Km permanece a mesma.
E+S
+
I
EI
K1
ES
K2
E+P
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ENZIMAS –
ENZIMAS REGULATÓRIAS
 Enzimas alostéricas
Funcionam através da ligação não-covalente e reversível
de um metabólito regulador chamado modulador;
Moduladores podem ser inibidores ou ativadores;
São maiores e mais complexas, possuem duas ou mais
cadeias polipeptídicas.
 Enzimas reguladas pela modificação covalente
reversível
Grupos químicos são ligados covalentemente e
removidos da enzima reguladora por enzimas ≠, podem
ser: fosfato, adenosina monofosfato, grupos metil, etc.
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