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Aula 7 – EnzimasParte I

Profa. Juliana Inaba

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• Catálise é fundamental para manutenção da vida

•Sacarose + O2= CO

2+ H

2O + energia G -

• Catalisadores de reações, não são consumidos

• Apresentam alta especificidade• Funcionam em condições amenas de pH e T

• Importância clínica e industrial

Catálise, qual é a sua importância?

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• Frederick W. Kuhne- ENZIMAS

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Enzimas

Atuam em sequênciasorganizadas nasreações químicas

Catalisam degradaçãode nutrientes

Catalisam a

conservação de energiaquímica

Catalisamtransformação de

energia química

Catalisam síntese edegradação de

macromoléculas

As atividades

necessárias parasustentar a vida

são coordenadas!

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Enzimas

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ENZIMAS

• Com exceção de um seleto grupo de RNAs, TODAS ASENZIMAS SÃO PROTEÍNAS

• Sua atividade depende da conformação NATIVA da proteína.• Possuem massa molecular que varia de 12.000-1.000.000

• Algumas enzimas dependem de outros grupos químicos,

além de seus aminoácidos para possuir atividade catalítica:COFATORES= íons inorgânicos, como Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn 2+

COENZIMA= complexo orgânico oumetalorgânico que se liga à enzima.

GRUPO PROSTÉTICO= coenzima ou metal ligado de

maneira forte ou covalente à enzima.

Coenzima A

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Coenzimas

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Holoenzimas

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Cofator/ Coenzima+ Apoenzima= Holoenzima

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Classificação das enzimas

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Classificação de enzimas

Reação catalisada + ASE

Ex) Urease – cliva uréiaDNA polimerase – polimerisa DNA

Método ambíguo ex: tripsina e pepsina 

Sistema E.C -Comissão enzimática

Exemplo:

E.C 2.7.1.1

E. C.= enzyme comission

2. Classe:Transferase7. Subclasse: fosfotransferase.

1. O OH é o receptor.

1. A glucose é o aceptor.

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EXEMPLO DE REAÇÕES CATALISADAS POR ENZIMAS:

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Como as enzimas funcionam?

• Ambiente celular estável pH e T

• Formação de intermediários instáveis, rearranjo de ligaçõese colisão correta

• Fornecem um ambiente químico onde as reações se tornam

mais favoráveis

Sítio ativo

Substrato

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COMO OCORREM AS REAÇÕES QUÍMICAS?

S P

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Barreira de energia de ativação

• Redução da entropia das moléculas que estãolivres em solução

• Camada de solvatação do reagente estabiliza asmoléculas

• Distorções no substrato

• Alinhamento correto de moléculas para a reação

Sobrepor essas barreiras

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   E  n  e  r  g   i  a

   L   i  v  r  e ,   G G++uncat

G++cat

G

Progresso de reação

Estado de transição

As enzimas afetam velocidade de reação

Glucose + 6 O2 ——› 6 CO2 + 6 H2O - 2870 kJ energia

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Resumindo...

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Aumento da velocidade de reação por ação enzimática

•O fato que diferencia as enzimas de catalisadores não enzimáticos é aformação do COMPLEXO ENZIMA-SUBSTRATO (ES);

•A formação do complexo ES é mediada pelas mesmas forças que estabilizam

a estrutura das proteínas

•A energia derivada da interação ES é chamada de ENERGIA DE LIGAÇÃO;

•A energia de ligação é a principal fonte de energia usada para diminuir a

energia de ativação das reações

i d i d i ã ?

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Como as enzimas reduzem a energia de ativação?

Grupos catalícos participam da reação

Energia de ligação E + S ES E + P

Ajuste induzido (maximização das ligações ES)

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Como as enzimas reduzem a energia de ativação?

Ligação fracas são otimizados no estado de transição

Sem Enzima

Enzima complementar ao substrato

Substrato Estado de

TransiçãoProduto

   E  n  e  r  g   i  a   L   i  v  r  e ,   G

   E  n  e  r  g   i  a   L   i  v  r  e ,

   G

   E  n  e  r  g   i  a   L   i  v  r  e ,

   GEnzima complementar ao estado de transição

Sem Enzima

Enzima complementar ao substrato

Substrato Estado de

TransiçãoProduto

   E  n  e  r  g   i  a   L   i  v  r  e ,   G

   E  n  e  r  g   i  a   L   i  v  r  e ,

   G

   E  n  e  r  g   i  a   L   i  v  r  e ,

   GEnzima complementar ao estado de transição

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A enzima sofre mudanças conformacionais quando osubstrato se liga, induzida por múltiplas interações

fracas com o substrato.

Isto é conhecido como AJUSTE INDUZIDO.

Importante***

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Importante

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1) EFEITO DA TEMPERATURA SOBRE A ATIVIDADE ENZIMÁTICA

FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO

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2) EFEITO DO pH SOBRE A ATIVIDADE ENZIMÁTICA

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3) EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO SOBRE AATIVIDADE ENZIMÁTICA

A velocidade da reação enzimáticaaumenta com o aumento daconcentração do substrato .

A saturação dos sítios de ligaçãoda enzima ocorre no platô, ondetem-se a Vmax.

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Mecanismos de catálise enzimática

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Mecanismos de catálise enzimática

1. Proximidade e orientação (físico)

Os substratos se aproximam dos grupos funcionais

catalíticos da enzima em uma orientação espacial

apropriada para que a reação possa ocorrer.

Após o correto posicionamento do substrato, umamodificação na conformação da enzima resulta em um

complexo enzima substrato orientado. Essa orientação leva

o complexo enzima substrato ao ESTADO DE TRANSIÇÃO.

MOVIMENTOS DE TRANSLAÇÃO, DE ROTAÇÃOMOLECULAR E DE ROTAÇÃO INTERNA NOS

SUBSTRATOS.

2 C táli á id b

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Reagentes

Intermediário

instável

Produtos

2. Catálise ácido-base

A catálise ácido-base específica envolve o H+ e o OH- da água. Em geral,outras espécies reativas atuam como doadores e aceptores de elétrons. Nos

dois caso, a enzima permite a formação de um estado de transição maisestável através da transferência de elétrons.

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2. Catálise ácido base – aminoácidos importantes

3 Catálise covalente

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3. Catálise covalente

Um substrato ou fragmento faz ligação covalente com o aminoácido do

sítio ativo ou um co-fator enzimático.

Os intermediários podem apresentar alguma estabilidade, mas sãooriginados os produtos, a enzima, ou co-factor são regenerados.

Catálise das proteases de serina, como a tripsina, quimotripsina, ou

elastase. Estas enzimas hidrolisam as ligações amida de cadeias

polipeptídicas.A-B + X: A-X + B A + X: + B

Quimiotripsina

4 Catálise utilizando metais

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4. Catálise utilizando metais

1/4 a 1/3 de todas as enzimas necessitam de um íon metálico para suafunção.É freqüente o uso de co-fatores metálicos, como K+, Mg2+ e Ca2+. Dãoestabilidade à conformação ativa ou permitem a ligação do substrato ao sitioativo.Quando o íon metálico (Zn2+, Cu1,2+, Fe2,3+ e Co2,3+) é ligado ao sítio ativo, aenzima é conhecida como metaloenzima.

Atuam como mediadores da reação de oxidação-redução (REDOX),alterando seu estado durante a reação ou atuam como eletrófilos.Participam de interação iônica com substrato ou intermediários

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