Enzimas Protenas Especiais

--Enzimas so um grupo

de substncias orgnicas de natureza

normalmente proteica, com atividade

intra ou extracelular que tem funes

catalisadoras, catalisando reaes

qumicas que, sem a sua

presena,dificilmente aconteceriam.

Catalisador toda e

qualquer substncia que acelera

uma reao, diminuindo a

energia de ativao, diminuindo

a energia do complexo ativado

sem ser consumido, durante o

processo.

Catlise: o processo de tranformao ou converso de

um produto em outro.

As enzimas so protenas especializadas na catlise de

reaes biolgicas.

Elas esto entre as biomolculas mais notveis devido a

sua extraordinria especificidade e poder cataltico.

Praticamente todas as reaes que caracterizam o

metabolismo celular so catalisadas por enzimas.

- Longas cadeias de pequenas molculas chamadas aminocidos, unidos por

ligaes peptdicas, sem elas nosso corpo se tornaria paralisado e perderia suas

funes.

- Sem essas pequenas protenas as funes das vitaminas e minerais se tornariam

inexistente.

- -- Com exceo de um pequeno grupo de molculas de RNA com

propriedades catalticas, chamadas de RIBOZIMAS, todas as enzimas so

PROTENAS.

Aminocidos:

H

R C* COOH

NH2

FUNES

Viabilizar a atividade das clulas, quebrando molculas ou juntando-as para

formar novos compostos.

Elas desempenham papis essenciais como:

- atuam no processo de digesto e na absoro dos alimentos, conhecidas

como enzimas digestivas ;

- desempenham a funo de construo de protenas maiores;

- atuam na formao estrutural do organismo;

- contribuem para o crescimento;

- agem na defesa do organismo;

- agem sobre o equilbrio hormonal;

- atuam sobre o sistema imunolgico;

ENZIMAS - HISTRICO

Catlise biolgica incio sc. XIX

Atividade cataltica: processos de fermentao de suco de

uva, fabricao de pes e queijos.

digesto da carne: secrees do estmago;

digesto do amido em acares: saliva.

1878 Friedrich Wilhelm Khne definiu o nome

"ENZIMA:

"en" = dentro e "zyme" = levedura.

Dcada de 50 sc. XX

Pesquisas protenas isoladas e cristalizadas;

Atualmente + 2000 enzimas so conhecidas.

todas as enzimas so protenas, mas nem toda protena uma

enzima.

Dcada de 50

Louis Pasteur - concluiu que a fermentao do acar em

lcool pela levedura era catalisada por fermentos = enzimas.

Caracterstica das Enzimas

- So produtos naturais / biolgicos;

- Apresentam um alto grau de especificidade;

- Possuem mecanismo de turnover, desempenhando a mesma

funo sem serem consumidos no processo;

- So altamente eficientes acelerando a velocidade das reaes;

- So econmicas reduzindo a energia de ativao necessria

para a reao catalisada.

CLASSIFICAO DAS ENZIMAS

- As enzimas podem ser classificadas de acordo com vrios

critrios. O mais importante foi estabelecido pela Unio Internacional

de Bioqumica (IUB), e estabelece 6 classes, considera os tipos e

reao dos substratos:

- Oxidorredutases: So enzimas que

catalisam reaes de transferncia de

eltrons, ou seja: reaes de oxi-reduo.

So as Desidrogenases e as Oxidases. Se

uma molcula se reduz, tem que haver

outra que se oxide.

- Transferases: Enzimas que

catalisam reaes de transferncia de

grupamentos funcionais como grupos

amina, fosfato, acil, carboxil, etc.

Como exemplo temos as Quinases e as

Transaminases.

- Hidrolases : Catalisam reaes

de hidrlise de ligao covalente.

Ex: As peptidases.

- Liases: Catalisam a quebra de

ligaes covalentes e a remoo de

molculas de gua, amnia e gs

carbnico.Exemplo: As Dehidratases

e as Descarboxilases. - Ligases: Catalisam reaes de

formao e novas molculas a

partir da ligao entre duas j

existentes, sempre s custas de

energia (ATP). So as Sintetases.

- Adio do sufixo ASE ao nome do substrato, a

palavra ou frase que descreve sua atividade:

gorduras (lipo - grego) LIPASE

amido (amylon - grego) AMILASE

Nomes arbitrrios:

- Tripsina e pepsina proteases

Classificao das enzimas segundo a comisso de enzimas.

1. Oxido-redutases (reaes de oxidao-reduo ou transferncia de eltrons)

1.1.atuando em CH-OH

1.2.atuando em C=O

1.3.atuando em C=O-

1.4.atuando em CH-NH2 1.5.atuando em CH-NH-

1.6.atuando em NADH, NADPH

2.Transferases (transferem grupos funcionais entre molculas)

2.1.grupos com um carbono

2.2.grupos aldedo ou cetona

2.3.grupos acil

2.4.grupos glicosil

2.7.grupos fosfatos

2.8.grupos contendo enxofre

3.Hidrolases (reaes de hidrlise)

3.1.steres

3.2.ligaes glicosdicas

3.4.ligaes peptdicas

3.5.outras ligaes C-N

3.6.anidridos cidos

4.Liases (catalisam a quebra de ligaes covalentes e a remoo de molculas de gua,

amnia e gs carbnico)

4.1. =C=C=

4.2. =C=O

4.3. =C=N-

5.Isomerases (transferncia de grupos dentro da mesma molcula para formar

ismeros)

5.1.racemases

6.Ligases (catalisam reaes de formao de novas molculas a partir da ligao entre

duas pr-existentes, sempre s custas de energia)

6.1. C-O

6.2. C-S

6.3. C-N

6.4. C-C

Cofatores Enzimticos e Coenzimas

- Cofatores so pequenas molculas orgnicas ou inorgnicas

que podem ser necessrias para a funo de uma

enzima. Estes cofatores no esto ligados permanentemente

molcula da enzima mas, na ausncia deles, a enzima

inativa.

A frao proteica de uma enzima, na ausncia do seu

cofator, chamada de apoenzima.

- Quase 1/3 das enzimas requerem um componente no proteico para sua

atividade, denominado cofator

Enzima + Cofator, chamamos de holoenzima.

RNA

Estrutura

Enzimtica

Ribozimas

Se covalente

Apoenzima ou

Apoprotena

Grupo Prosttico

Holoenzima

Cofator

Coenzima

Protena

Pode ser: on inorgnico molcula orgnica

Enzima

holozima

Apoenzima parte proteica

Grupo

prosttico

metal

coenzima

cofator

Distino entre cofator e

coenzima depende da fora de

ligao com a apoprotena. Ex:

o NAD+ pode ser cofator de

uma enzima (ligao fraca) e

ser coenzima de outra (ligao

forte). O mesmo ocorre com as

metais. ativa

inativa Grupo Prosttico

Coenzimas participam do ciclo

cataltico das enzimas

recebendo ou fornecendo

grupos qumicos para a reao

Algumas enzimas que contm ou necessitam de elementos inorgnicos como cofatores.

ENZIMA COFATOR

PEROXIDASE Fe+2 ou Fe+3

CITOCROMO OXIDASE Cu+2

LCOOL DESIDROGENASE Zn+2

HEXOQUINASE Mg+2

UREASE Ni+2

Coenzimas

- Coenzimas so compostos orgnicos, quase sempre

derivados de vitaminas, que atuam em conjunto com as enzimas.

Podem atuar seguindo:

- Ligando-se enzima com afinidade semelhante do substrato.

- Ligando-se covalentemente em local prximo ou no prprio stio

cataltico da apoenzima.

- Maioria deriva de vitaminas hidrossolveis

- Classificam-se em:

- transportadoras de hidrognio

- transportadoras de grupos qumicos

Transportadoras de hidrognio Coenzima Abreviatura Reao

catalisadaOrigem

Nicotinamida adeninadinucleotdio

NAD+ Oxi-reduo Niacina ouVitamina B3

Nicotinamida adeninadinucleotdio fosfato

NADP+ Oxi-reduo Niacina ouVitamina B3

Flavina adeninadinucleotdio

FAD Oxi-reduo Riboflavina ouVitamina B2

Transportadoras de grupos qumicos

Coenzima Abrev. Reao catalisada Origem

Coenzima A CoA-SH Transferncia de grupo acil

Pantotenato ou Vitamina B5

Biotina Transferncia de CO2

Biotina ou Vitamina H

Piridoxal fosfato PyF Transferncia de grupo amino

Piridoxina ou Vitamina B6

Metilcobalamina Transferncia de unidades de carbono

Cobalamina ou Vitamina B12

Tetrahidrofolato THF Transferncia de unidades de carbono

cido flico

Tiamina pirofosfato

TPP Transferncia de grupo aldedo

Tiamina ou Vitamina B1

ENZIMAS CATALISADORES

Ao cataltica:

- tamanho enzima e substrato;

- Stio ativo: regio especfica da superfcie,

- Constituda por grupos R de aminocidos;

- Especificidade catlise enzimtica.

- Emil Fischer (1894) : alto grau de especificidade das

enzimas originou Chave-Fechadura , que considera que a

enzima possui sitio ativo complementar ao substrato.

E + S E S E + P

Substrato se liga ao STIO

ATIVO da enzima

STIO ATIVO

- Regio da molcula enzimtica que participa

da reao com o substrato.

- Pode possuir componentes no proteicos: cofatores.

- Possui aminocidos auxiliares .

enzima

Composto A (substrato)

Composto B (produto)

Centro ativo ou stio cataltico

de uma enzima a poro da

molcula onde ocorre a

atividade cataltica.

Observe que no h consumo ou modificao

permanente da enzima

Reao

catalisada pela

enzima

substrato

Atividade Enzimtica

Fatores que alteram a velocidade de reaes

enzimticas:

- pH;

- temperatura;

- concentrao das enzimas;

- concentrao dos substratos;

- presena de inibidores.

INFLUNCIA DO PH

- Cada enzima tem uma ao tima de acordo com um

determinado pH. Ex: a pepsina (do suco digestrio do

estmago) tem um pH timo ao redor de 2,0 (cido).

- O valor do pH timo varia de acordo com as vrias enzimas

e os diferentes substratos sobre os quais atuam.

- Influencia diretamente na reao enzimtica, cada reao

tem um pH timo, que para a maioria das enzimas se situe.

- Valores baixos ou altos de pH podem causar

desnaturao proteica considervel e consequente inativao

enzimtica

% a

tivid

ad

e e

nzi

m

tica

m

xim

a

Fator que afeta a estabilidade proteica das enzimas

Variaes de pH: pH timo

O pH timo de uma enzima

reflete variaes no estado de

ionizao de resduos de

aminocidos do stio ativo. A

enzima est pelo menos

parcialmente desnaturada em

pHs afastados do pH timo.

Quando o substrato uma

molcula ionizvel, o pH timo

da enzima tambm reflete o seu

estado de ionizao . pH timo=1,5 pH timo=6,8 pH timo=9,9

TEMPERATURA:

temperatura atividade enzimtica / at certo

limite.

Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reao,

at se atingir a temperatura tima; a partir dela, a atividade

volta a diminuir, por desnaturao da molcula.

Temperatura tima / HOMEM ~ 35 e 40 C

Variaes de pH: pH timo

Variaes de temperatura: temperatura tima

100-

50-

0-

% a

tivid

ad

e e

nzi

m

tica

m

xim

a

Temperatura

tima

Desnaturao

trmica da protena

Pouca energia

para a reao

acontecer

Ao contrrio da curva em

forma de sino no caso da

atividade enzimtica

versus pH, a enzima s

est desnaturada em

temperaturas acima da

temperatura tima.

CONCENTRAO DO SUBSTRATO OU DA ENZIMA

medida que temos mais concentrao de substrato

para as enzimas reagirem, mais rpido acontece a reao. E

o inverso tambm verdadeiro. Muitas enzimas agindo

sobre muitos substratos disponveis fazem com que a

velocidade da reao aumente at que todas as enzimas

estejam "ocupadas trabalhando .

PRESENA DE INIBIDORES

-- Substncias que reduzem a atividade de uma enzima de forma

a influenciar a ligao do substrato.

INIBIDORES

REVERSVEIS IRREVERSVEIS

COMPETITIVOS NO COMPETITIVOS

INIBIO IRREVERSVEL

O inibidor liga-se to fortemente enzima que a

dissociao muito lenta.

Podem destruir grupos funcionais que so

essenciais para a atividade enzimtica.

A enzima no retoma a sua atividade

normal,envolve modificaes qumicas da molcula

enzimtica,levando a uma inativao definitiva.

REVERSVEL COMPETITIVA

- Uma substncia que compete diretamente com o

substrato pelo sitio de ativo.

- Inibidor normalmente semelhante ao substrato, de

modo que se liga especificamente ao sitio ativo, mas difere do

substrato por no poder reagir com ele.

REVERSVEL NO COMPETITIVA

- O inibidor no competitivo pode ser uma molcula que no

se assemelha com o substrato, mas apresenta uma grande

afinidade com a enzima.

- Esta ligao pode distorcer a

enzima tornando o processo

cataltico ineficiente.