União de Ensino Superior de Campina Grande
Faculdade de Campina Grande – FAC-CG
Curso de Fisioterapia
Enzimas e Coenzimas
Prof. Dra. Narlize Silva Lira Cavalcante
Março /2015
Enzimas

Praticamente
todas
as
reações
no
organismos são mediadas por enzimas;

As enzimas são proteínas catalizadoras que
aumentam a velocidade das reações, sem
sofrerem alterações no processo global;

Sendo assim, as enzimas comandam, todos
os eventos metabólicos.
(HARVEY, 2012)
Enzimas
Sem as enzimas, as reações que ocorrem no
nosso organismo seriam extremamente lentas.
(HARVEY, 2012)
Nomenclatura das Enzimas

Cada enzima recebe dois nomes:
1.
O
Primeiro
é
o
nome
curto
e
recomendado, conviniente para uso
corriqueiro;
2.
O Segundo é o nome mais completo e
sitemático, utilizado quando a enzima
precisa
ser
identificada
sem
ambiguidades.
(HARVEY, 2012)
Nomenclatura das Enzimas
A.
Nome Recomendado:

Frequentemente utilizados com o sufixo
“-ase” adicionado ao nome do substrato
da reação.
Exemplo: Lactato-desidrogenase
B.
Nome Sistemático:

As enzimas são divididas em classes
principais, cada uma com numerosos
subgrupos.
Exemplo: Lactato:NAD+-Oxidorredutase
(HARVEY, 2012)
Nomenclatura das Enzimas
A International Union of
Biochemistry and Molecular Biology
Seis Grandes Grupos
Tipo de Reação que Catalisam
(LEHNINGER, 2014)
Nomenclatura das Enzimas
“E.C.” – (Enzyme Commission of the IUBMB)
4 Dígitos
 1. Classe
2. Sub-Classe dentro
da classe
 3. Grupos Químicos
específicos
que
participam da reação.
 4.
A
enzima
propriamente dita
(LEHNINGER, 2014)
Nomenclatura das Enzimas
Exemplo: Quimiotripsina: E.C. 3.4.21.1
(LEHNINGER, 2014)
Classificação das Enzimas
CLASSES DAS ENZIMAS
 Oxidorredutases
 Liases
 Transferases
 Isomerases
 Hidrolases
 Ligases
(LEHNINGER, 2014)
Classificação das Enzimas
Oxidorredutases


Catalisam reações de oxido-redução;
O substrato oxidado é um hidrogênio ou doador de elétron;
Exemplo: Lactato - desidrogenase
Lactato
Piruvato
(LEHNINGER, 2014)
Classificação das Enzimas
Transferases

Catalisam a transferência de grupos entre duas moléculas;
Exemplo: Alanina - aminotransterase
(LEHNINGER, 2014)
Classificação das Enzimas
Hidrolases

Catalisam a reação de hidrólise de várias ligações covalentes;
Exemplo: Catalização de ligações peptídicas
(LEHNINGER, 2014)
Classificação das Enzimas
Liases

São enzimas que catalisam a clivagem de ligações C-C, C-O, C-N,
entre outras através de hidrólise ou oxidação;
Exemplo: Piruvato descarboxilase
Piruvato
Acetaldedeído
(LEHNINGER, 2014)
Classificação das Enzimas
Isomerases

Catalisam a modificação de uma única molécula, sem participação
de outra;

Produzem um rearranjo na estrutura;
Exemplo: Alanina racemase
L-Alanina
D-Alanina
(LEHNINGER, 2014)
Classificação das Enzimas
Ligases

Catalisam reações de síntese de uma nova molécula a partir da
ligação entre duas moléculas;

Gastam energia – gastam ATP;
Exemplo: Glutamato-ammonia ligase ou glutamina sintetase.
(LEHNINGER, 2014)
Classificação das Enzimas
(LEHNINGER, 2014)
Características Gerais das Enzimas
Aceleram o Catabolismo
Grandes Moléculas  Pequenas Moléculas
Aceleram o Anabolismo
Pequenas Moléculas  Grandes Moléculas
(LEHNINGER, 2014)
Propriedades das Enzimas

As enzimas são catalizadores proteicos que
aumentam a velocidade de uma reação
química, e não são consumidas durante a
reação que catalisam;
A.
Sítios Ativos:

As moléculas enzimáticas contêm uma região específica, onde o
substrato liga-se à enzima, formando um complexo enzimasubstrato (ES);
(LEHNINGER, 2014)
Propriedades das Enzimas
A.
Sítios Ativos:

Acredita-se que a ligação cause uma alteração conformacional na
enzima (encaixe induzido) que permite a catálise;

O complexo ES é convertido no complexo enzima-produto (EP),
que posteriormente se dissocia em enzima e produto.
(LEHNINGER, 2014)
Propriedades das Enzimas
B.
Eficiência Catalítica:

As reações catalisadas por enzimas são, em sua maioria, altamente
eficientes, ocorrendo de 103 até 108 vezes mais rapidamente que as
reações não catalisadas;
C.
Especificidade:

As enzimas são altamente específicas, interagindo com um ou
alguns poucos substratos e catalisando apenas um tipo de reação
química;
(LEHNINGER, 2014)
Propriedades das Enzimas
D.
Holoenzimas:

Algumas enzimas precisam de outras moléculas além da proteína
para sua atividade enzimática;
E.
Regulação:

A atividade enzimática pode ser regulada, isto é, as enzimas
podem ser ativadas ou inibidas, a fim de que a velocidade de
formação do produto responda às necessidades da célula;
(LEHNINGER, 2014)
Propriedades das Enzimas
F.
Localização Dentro da Célula:

Muitas enzimas estão localizadas em organelas específicas dentro
da célula. Essa compartimentalização serve para isolar o substrato
ou o produto da reação de outras reações competitivas.
(LEHNINGER, 2014)
Reações Enzimáticas
Alterações de Energia que Ocorrem Durante a Reação:

As reações químicas têm uma barreira de
energia separando os reagentes dos produtos;

Essa barreira, denominada energia livre de
ativação, é a diferença entre a energia dos
reagentes e aquela de um intermediário de alta
energia, que ocorre durante a formação do
produto.
A
T*
B
(LEHNINGER, 2014)
Reações Enzimáticas
Energia de Ativação

É a quantidade de energia necessária para
iniciar a reação;

Devido à grande energia livre de ativação, as
velocidades
das
reações
químicas
não
catalisadas são frequentemente lentas.
(LEHNINGER, 2014)
Reações Enzimáticas
Velocidade da Reação

Para as moléculas reagirem, devem conter
energia suficiente para superar a barreira de
energia do estado de transição;

Quanto menor a energia livre de ativação,
mais moléculas têm energia suficiente para
superar o estado de transição e, assim, mais
rápida é a velocidade da reação.
(LEHNINGER, 2014)
Fatores que Influenciam a Atividade
Enzimática
Temperatura

A velocidade da reação aumenta com a temperatura, até um pico de
velocidade ser atingido;

Uma elevação maior da temperatura resulta
em redução da velocidade de reação como
resultado
da
desnaturação
da
enzima,
induzida pela temperatura.
(LEHNINGER, 2014)
Fatores que Influenciam a Atividade
Enzimática
Temperatura

A temperatura ótima para a maioria das
enzimas humanas está entre 35 e 40°C;

As
enzimas
humanas
começam
a
desnaturar em temperaturas acima de
40°C.
(LEHNINGER, 2014)
Fatores que Influenciam a Atividade
Enzimática
Concentração do Substrato

A velocidade de uma reação catalisada
por
uma
enzima
aumenta
com
a
concentração do substrato, até uma
velocidade máxima (Vmáx) ser atingida;
Velocidade máxima (Vmáx): É o número de
moléculas de substrato convertidas em
produto por unidade de tempo.
(LEHNINGER, 2014)
Fatores que Influenciam a Atividade
Enzimática
pH

A velocidade da reação depende de um
pH ótimo;

O pH ótimo varia para diferentes enzimas;

pH extremos podem levar a desnaturação
da enzima.
(LEHNINGER, 2014)
Holoenzimas

São enzimas conjugadas;

A unidade é formada por Apoenzima (porção proteica) + Coenzima
(porção não proteica ou radical prostético);
(LEHNINGER, 2014)
Apoenzima

Parte proteica da enzima;

Isolada = Inativa (Incapaz de catalisar as reações químicas para as
quais é específica);
(LEHNINGER, 2014)
Coenzima (Cofator ou Íon)

São molécula orgânica pequenas, não proteica, frequentemente
derivadas de vitaminas;

Necessária ao funcionamento da enzima;

Várias enzimas humanas são proteínas conjugadas, tendo como
cofatores íons metálicos;
(LEHNINGER, 2014)
Coenzima (Cofator ou Íon)
Cofator
 Íons Metálicos
(LEHNINGER, 2014)
Holoenzima
(LEHNINGER, 2014)
Cinética de Michaelis-Menten

Base para a Cinética Enzimática;

Ajudam a explicar como as enzimas trabalham – Prever o
comportamento das enzimas.
(LEHNINGER, 2011)
Cinética de Michaelis-Menten
(LEHNINGER, 2011)
Cinética de Michaelis-Menten
Glicoquinase
Hexoquinase
(LEHNINGER, 2011)
Sítio Ativo Catalítico

Região na superfície da enzima onde ocorre a catálise;

O substrato liga-se ao sítio ativo por ligações fracas – não
covalentes.
Modelos Propostos para Especificidade Enzimática:
 Chave-Fechadura
 Encaixe induzido
(LEHNINGER, 2011)
Modelos Propostos
Chave - Fechadura:

Modelo proposto por Fisher (1890);

Interação direta.
(LEHNINGER, 2011)
Modelos Propostos
Encaixe Induzido:

Os sítios ativos ainda não estão completamente formados –
Alteração conformacional.
(LEHNINGER, 2011)
Inibição Enzimática

Substâncias que reduzem a atividade enzimática;

Ex: Fármacos, conservantes de alimentos e venenos.
 Inibição Competitiva
 Inibição Não competitiva
 Inibição Incompetitiva
 Inibição Irreversível
(LEHNINGER, 2011)
Inibição Enzimática
Inibição Competitiva:
♦ Os inibidores competitivos competem com o substrato pelo centro
ativo da enzima;
♦ Estas moléculas apresentam configuração semelhante ao substrato e
por isso são capazes de se ligarem, ao centro ativo da enzima ;
♦ Produzem um complexo enzima-inibidor que é semelhante ao
complexo enzima-substrato.
(LEHNINGER, 2011)
Inibição Enzimática
Inibição Competitiva:
Succinato−Desidrogenase
Succinato
Fumarato
Succinato−Desidrogenase
Malonato
(LEHNINGER, 2011)
Inibição Enzimática
Mecanismo da Inibição Competitiva:
(LEHNINGER, 2011)
Inibição Enzimática
Inibição Não - Competitiva:

Os inibidores não-competitivos não tem semelhança estrutural com
o substrato da reação que inibem;

A sua inibição se dá pela sua ligação a radicais que não pertencem
ao grupo ativo

Esta ligação vai alterar a estrutura da enzima e inviabilizar a sua
catálise.
(LEHNINGER, 2011)
Inibição Enzimática
Mecanismo da Inibição Não - Competitiva:
♦ Os metais pesados, Hg2+ e Pb2+ , são exemplos de inibidores, que se
ligam aos grupos sulfidrílicos e modulam a conformação da enzima;
(LEHNINGER, 2011)
Inibição Enzimática
Inibição Incompetitiva:

O inibidor se liga somente ao complexo ES;

O inibidor não se combina com a enzima livre ;

A inibição não é revertida pelo aumento da concentração do
substrato.
(LEHNINGER, 2011)
Inibição Enzimática
Inibição Irreversível:

Envolve modificação covalente e permanente do grupo funcional
necessário para a catálise;
Exemplo: Pesticidas (Inibem a acetilcolinesterase)
(LEHNINGER, 2011)
Fármacos que Atuam como
Inibidores Enzimáticos

Antivirais, antitumorais e antibacterianos;
Exemplos:
A.
Sulfas (A sulfanilamida compete com o ácido p-aminobenzóico
necessário para o crescimento bacteriano);
B.
Omeprazol (Liga-se covalentemente a grupos sulfidrila da cisteína) ;
C.
6-Mercapopurina (Compete com a adenina e guanina e é efetiva no
tratamento de leucemias infantis).
(LEHNINGER, 2011)
Regulação Alostérica

As enzimas reguladas por moduladores ligados a sítio(s) adicional(is)
e que sofrem mudanças conformacionais não-covalentes são
denominadas alostéricas;
Efetor Alostérico Positivo: Aumenta a afinidade da enzima pelo
substrato e, assim, eleva a velocidade da reação.
Efetor Alostérico Negativo: Reduz a afinidade da enzima pelo
substrato e, assim, diminui a velocidade da reação.
(LEHNINGER, 2011)
Zimogênio ou Pró-Enzima

Precusor enzimático inativo;

Requer uma alteração de conformação ou uma reação de hidrólise
que revele o seu sítio ativo.
Zimogênio
Pró-colágeno
Pró-caspases
Pró-insulina
Pró-elastase
Enzima ativa
Colágeno
Caspases
Insulina
Elastase
(LEHNINGER, 2011)
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Faculdade de Campina Grande – FAC-CG
Curso de Fisioterapia
Enzimas e Coenzimas
Prof. Dra. Narlize Silva Lira Cavalcante
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