O documento discute enzimas, proteínas que aceleram reações químicas em sistemas biológicos. Ele explica que as enzimas são altamente específicas para seus substratos, não são consumidas durante a catálise e têm sua atividade regulada. Também classifica as enzimas em seis classes e discute cofatores, coenzimas, isoenzimas e a cinética enzimática.
2. Enzimas
• São proteínas que aceleram a velocidade das
reações químicas em sistemas biológicos;
• Não são consumidas ou alteradas durante a catálise;
• São altamente específicas em relação aos seus
substratos;
• Não alteram o equilíbrio das reações;
• Têm sua atividade regulada geneticamente ou por
condições metabólicas
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3. Classificação
Classe Tipo de reação catalisada
1- Oxidorredutases Reações de óxido-redução
2- Transferases Transferência de grupos
funcionais
3- Hidrolases Reações de hidrólise
4- Liases Remoção de grupos
5- Isomerases Isomerização
6- Ligases Formação de ligação entre 02
moléculas
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4. Cofatores e coenzimas
• Algumas enzimas são proteínas simples.
Exemplos: pepsina, tripsina
• A maioria das enzimas necessitam de
cofatores e coenzimas para exercerem
atividade catalítica;
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5. Cofatores metálicos
Metais de transição Metais alcalino e alcalino
terrosos
Fe2+ Na+
Zn2+ K+
Cu2+ Mg2+
Ca2+
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6. Coenzimas
Moléculas orgânicas pequenas, frequentemente
derivadas de vitaminas
Coenzima Fonte vitamínica
Coenzima A Ácido pantotênico
Flavina Riboflavina (B2)
Nicotinamida Nicotinamida (Niacina)
Pirofosfato de tiamina Tiamina (B1)
Retinal Vitamina A
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7. Isoenzimas
• As isoenzimas ou isozimas são formas moleculares
múltiplas de uma enzima, que realizam a mesma
ação catalítica e ocorrem na mesma espécie animal.
• Exemplo: lactato−desidrogenase (LDH): um
tetrâmero formado por duas espécies diferentes de
cadeias polipeptídicas, denominadas M (músculo) e
H (coração)
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8. Composição das subunidades da LDH e
suas principais localizações
Tipo Composição Localização
LDH-1 HHHH Miocárdio e
hemácias
LDH-2 HHHM Miocárdio e
hemácias
LDH-3 HHMM Cérebro e fígado
LDH-4 HMMM -
LDH-5 MMMM Músc. esquelético
e fígado
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9. Aplicações clínicas das enzimas
Enzimas do plasma, LCR, urina e exsudatos
Processo normal de destruição e reposição celular
Processos patológicos Lesão tecidual
Aumento da permeabilidade
celular
Aumento da concentração no plasma
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11. Cinética enzimática
Especificidade: As enzimas são altamente específicas
tanto na reação catalisada como na sua escolha de
reagentes, os quais são chamados de substratos.
Centro ativo: é a região que se liga aos substratos (e
ao grupamento prostético, se houver algum), e
contém os radicais de aminoácidos que participam
diretamente na geração e quebra de ligações. Estes
radicais são chamados de grupamentos catalíticos.
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12. Características do centro ativo:
-Ocupa uma parte relativamente pequena do
volume total de uma enzima;
- É uma entidade tridimensional formada por
grupamentos que vêm de diferentes partes da
seqüência linear de aminoácidos;
- Os substratos são ligados a enzimas por
atrações fracas múltiplas;
- Centros ativos são fendas ou frestas;
- A especificidade de ligação depende do arranjo
precisamente definido de átomos no centro
ativo.
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14. Catálise
• Para que uma reação ocorra, as espécies
reagentes devem possuir energia que lhes
permita atingir um estado reativo, chamado
estado de transição. Para levar todos os
átomos ou moléculas de um mol de
substância ao estado de transição, necessita-
se de uma quantidade de energia, em calorias,
definida como energia de ativação (Ea)
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16. Constante de Michaelis-Menten
• A uma concentração constante de enzima, a
velocidade de reação aumenta com o aumento da
concentração do substrato, até que seja alcançada
uma velocidade máxima. Os centros catalíticos são
preenchidos e, então, a velocidade de reação alcança
o máximo;
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17. • A concentração de substrato necessária para obter a
metade da velocidade máxima é chamada de constante
de Michaelis (Km), e é expressa em moles de substrato
por litro de solução;
• Representa a concentração de substrato necessária
para saturar metade da quantidade da enzima e é
característica de cada enzima.
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18. • Característicasdo Km:
-Km é característica de uma enzima e seu
respectivo substrato;
- Reflete a afinidade de uma enzima pelo seu
substrato;
- É numericamente igual à concentração do
substrato no qual a velocidade da reação é igual à
½ Vmáx. Não varia com a concentração da enzima;
- Valores baixos de Km: refletem uma alta
afinidade da enzima pelo seu substrato;
- Valores altos de Km: refletem uma baixa
afinidade da enzima pelo seu substrato.
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19. Fatores que afetam a atividade enzimática
a) Temperatura:
• Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação;
• Mais moléculas adquirem energia suficiente para atingir o
estado de transição;
• A velocidade é acelerada pelo aumento da temperatura até
atingir uma temperatura ótima na qual a enzima opera com a
máxima eficiência;
• Como as enzimas são proteínas, os valores de temperatura
ótima situam-se entre 40 e 45 °C e dependem do pH e da
força iônica;
• Acima dessa temperatura, a atividade das enzimas declina por
desnaturação protéica.
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21. b) pH
• Alterações moderadas
de pH afetam o estado
iônico da enzima, e
freqüentemente
também o do substrato.
• O valor do pH no qual a
atividade da enzima é
máxima é chamado pH
ótimo.
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22. c) Concentração da enzima
• A velocidade máxima da
reação é uma função da
quantidade de enzima
disponível;
• A velocidade aumenta
proporcionalmente pela
introdução de mais enzima
ao sistema;
• A velocidade inicial da
reação enzimática é
diretamente proporcional à
concentração de enzima
(existindo substrato em
excesso)
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23. d) Concentração do substrato
• A velocidade inicial da
reação é diretamente
proporcional à
concentração do
substrato;
• A adição de mais
reagente não aumenta
mais a velocidade, pois
todo reagente só existe
na forma de complexos
enzima−substrato (ES).
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25. Inibição da atividade enzimática
• Inibidores são substâncias que reduzem a atividade
das enzimas;
• Exemplos: fármacos, antibióticos, preservativos de
alimentos e venenos;
• Atuam como reguladores das vias metabólicas;
• Muitas terapias por fármacos são baseadas na
inibição enzimática;
• Utilizados no desenvolvimento de técnicas para
demonstrar a estrutura física e química, e as
propriedades funcionais das enzimas.
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26. Tipos de inibição
Reversível Irreversível
Não
Competitiva
competitiva
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27. Inibição reversível
• Reversível competitiva: Características dos
inibidores:
competem diretamente com o substrato normal
pelo sítio ativo das enzimas.
São moléculas estruturalmente semelhantes ao
substrato.
O inibidor (I) competitivo reage reversivelmente
com a enzima para formar um complexo
enzima−inibidor (EI) análogo ao complexo
enzima−substrato, mas cataliticamente inativo:
E+I EI + S → Não há reação
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30. • Reversível não competitiva: Características:
O inibidor não-competitivo se liga tanto à enzima
como ao complexo ES em um sítio diferente do sítio
de ligação do substrato.
A ligação do inibidor não bloqueia a ligação do
substrato, mas provoca uma modificação da
conformação da enzima que evita a formação de
produto:
E+I EI + S EIS → Não há reação
E + S ES + I EIS → Não há reação
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34. Modificação alostérica
• Características das enzimas alostéricas:
Enzimas reguladoras;
Sofrem mudanças conformacionais quando a
elas se ligam moduladores específicos;
O sítio de ligação (sítio alostérico) aos
moduladores é diferente e distante do sítio
ativo;
Os moduladores se ligam reversível e não
covalentemente ao sítio alostérico
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35. Efetor negativo: reduz a afinidade da enzima pelo
substrato, diminui a velocidade da reação
Efetor positivo: aumenta a afinidade da enzima pelo
substrato, eleva a velocidade da reação
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36. Retroalimentação (feedback)
Ocorre uma diminuição (ou aumento) da atividade
enzimática de acordo com o aumento (ou diminuição) de
compostos relacionados com o produto da reação.
Regulação de uma via biossintética por inibição retroativa
(feedback): Na via de biossíntese da isoleucina a partir da
treonina , o acúmulo do produto, isoleucina (F), provoca a
inibição da primeira reação da via; a isoleucina liga-se à
enzima que catalisa esta reação (enzima 1) reduzindo sua
atividade.
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37. Inibidores enzimáticos e fármacos
Esquema resumido da replicação viral com as etapas em
que atuam alguns medicamentos
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38. O
O NH
N O
H2N COOH N NH
O OH
H 2N N N
Substrato: PABA H
OH
Produto: Ácido fólico
H2N SO2NH 2
Inibidor: Sulfanilamida
Sulfanilamida compete com o Ácido p-
aminobenzóico, na síntese do ácido fólico,
necessário para o crescimento bacteriano
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