http://www.sjs-health-shop.com/enzymes.htm Marilvia 2011/02
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<ul><li>Enzimas são proteínas com atividade biológica distinta </li></ul><ul><li>Enzimas funcionam como  catalisadores bio...
H 2 O 2     H 2 O + O 2
 
<ul><li>Substância que aumenta a velocidade com que uma reação química acontece </li></ul><ul><li>Não afeta o equilíbrio d...
 
 
A + B  CD
Sítio ativo ou sítio catalítico é uma região  restrita de estrutura da enzima onde ocorre a ligação do substrato e onde a ...
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Uma mudança na  configuração ou conformação   do  sítio ativo da enzima  (ligações fracas estão envolvidas), induzida pelo...
 
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Energia cinética Energia cinética Energia potencial Entrada de energia Saída de energia
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pH ótimo pH ótimo Pepsina Glicose 6-fosfatase
Temperatura ótima Temperatura ºC  Ativ. Enzimat.
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Termófilos, produzem cores brilhantes em fontes termais no Yellowstone Park Sistema hidrotermal criado pela erupção do vul...
 
 
<ul><li>Estudo da velocidade da reação: </li></ul><ul><ul><li>Determina o número de passos envolvidos </li></ul></ul><ul><...
A  B  +  C k 1 k -1 Constante de velocidade (k) mede quão rapidamente uma reação ocorre Concentração da enzima Velocidade ...
v= k 1  [A]  Reação de 1 a  ordem (velocidade dependente da concentração de 1 reagente) v= k -1 [B][C] Reação de 2 a  orde...
 
Substrato 1 enzima Complexo Enzima-substrato Complexo Enzima-substrato Complexo enzima-produto Enzima + produto Substrato 2
Estado de transição Energia livre, G E + S  ES  EP  E + P k 1 k 2 k- 1 k- 2
Concentração da enzima Velocidade da reação Concentração do substrato Velocidade da reação Ponto de saturação Aumento da c...
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Hiperbole retangular Velocidade máxima Metade da Velocidade máxima Concentração do substrato
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<ul><li>descreve a equação de uma curva hiperbólica retangular </li></ul>[S] +  K m  v  =  V max  [S]
A velocidade da reação depende da concentração do substrato A afinidade de uma enzima pelo substrato é dada pelo K m :
Quanto maior o K m  ,   menor a afinidade da enzima pelo substrato.
<ul><li>K cat  é o número de moléculas de substrato convertidas a produto em uma dada unidade de tempo, por uma única molé...
K cat  é o número de moléculas de substrato convertido a produto em uma dada unidade de tempo, por uma única molécula de e...
<ul><li>A taxa de renovação (K cat )  descreve   o número de mols de  substrato convertido a produto  por mol da enzima  p...
 
<ul><li>Turnover   </li></ul><ul><ul><li>Reação catalisada por segundo por uma molécula.  </li></ul></ul><ul><li>“ Unidade...
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<ul><li>Grupo Prostético  </li></ul><ul><li>Apoenzima ou apoproteína </li></ul><ul><li>Holoenzima ou holoproteína </li></ul>
Algumas enzimas requerem um componente químico adicional chamado  cofator  para sua atividade
Algumas enzimas requerem uma molécula  orgânica ou metalorgânica complexa chamada  coenzima
 
 
O nome de uma enzima é baseado em: a) com o que ela reage; b) como ela reage; c) adiciona-se a terminação   ase  no final
Enzimas são classificadas de acordo com o grupo de reações químicas que catalisam !
http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/  Classificação Internacional das Enzimas No  Classe  Tipo de reação catalisada 1 ...
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1,3 BPG + ADP  3, fosfoglicerato + ATP Bisfosfoglicerato e ADP ligam na fenda  Fosfoglicerato Quinase – possui 2 domínios ...
Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB)  http://www.chem.qmul.a...
 
A quimiotripsina
<ul><li>Serinoproteases catalisam a quebra de ligações peptídicas </li></ul><ul><li>O substrato liga no sítio ativo da enz...
<ul><li>Passo 3: O ataque da água </li></ul><ul><li>A molécula de água entra e ataca a ligação éster que liga o substrato ...
<ul><li>O intermediário tetraédrico se decompõe para soltar o substrato </li></ul><ul><li>Ser 195 recupera seu hidrogênio ...
<ul><li>Compartimentalização </li></ul><ul><li>Regulação da síntese da enzima ( expressão gênica ) </li></ul><ul><li>Regul...
<ul><li>Diferentes sets de enzimas estão localizados em diferentes compartimentos celulares: ex. </li></ul><ul><li>Síntese...
Regulação de enzimas já produzidas Inibição competitiva Inibição não-competitiva Inibição por feed-back Modificação covale...
<ul><li>Regulação da síntese proteica – uma enzima passa a ser produzida ou sua produção é inibida </li></ul>Gene  Enzima ...
 
Alguns  hormônios podem atuar induzindo uma alteração na expressão gênica
Modificação covalente Inibição competitiva Inibição não-competitiva Inibição por feed-back Regulação de enzimas já produzi...
<ul><li>Regulação de enzimas já produzidas </li></ul><ul><ul><li>1. Regulação por modificação covalente  </li></ul></ul><u...
<ul><li>A enzima é sintetizada na sua forma inativa </li></ul><ul><li>Zimógeno </li></ul><ul><li>Pro-enzima </li></ul>
 
<ul><li>Fosfatases e quinases essenciais no processo de controle da atividade das enzimas </li></ul><ul><li>Ex. glicogênio...
 
 
Degradação de glicogênio Enzima inativa Enzima ativa epinefrina glucagon Proteína Kinase A AMPc + + AMPc Glicogênio fosfor...
<ul><li>Interação proteína-proteína </li></ul>http://www.chem.wisc.edu/~gellman/research-pp-int.htm
<ul><ul><li>Reguladores podem ser classificados quanto a </li></ul></ul><ul><ul><li>A ação sobre a enzima em : </li></ul><...
 
 
<ul><li>Muitas drogas (como as drogas anti-HIV) são inibidores de enzimas </li></ul>
 
Forma ativa da enzima Forma inativa da enzima Subunidade reguladora Sítio ativo Sítio alostérico Subunidade catalítica sub...
 
 
Enzima alostérica é aquela que tem um sítio regulador além do sítio catalítico Regulação alostérica, então é aquela que oc...
 
 
 
Tipo de inibidor Sítio de ligação na enzima Efeito cinético Inibidor competitivo Especificamente no sítio catalítico, onde...
 
 
 
Inibição competitiva Inibição não competitiva Inibição mista
 
<ul><li>Lactato desidrogenase – infarto do miocárdio – 5 isoformas em pacientes normais. </li></ul><ul><li>LDH 1  – Encont...
http://www.juliantrubin.com/encyclopedia/biochemistry/enzyme.html Aplicação Enzima usada Uso  Notas e exemplos Detergentes...
Proteínas ajudaram na replicação do RNA e sintetizaram proteínas mais eficientemente. Elas também ajudaram formando a vers...
(1) O intron do gruo I  Tetrahymena , (2)  the hammerhead ribozyme , (4) the hairpin ribozyme, and (5) the hepatitis delta...
<ul><li>O gráfico mostra como a atividade catalítica da enzima está relacionada a taxa de enovelamento (fold) e desenovela...
Walter & Engelke, 2002.  Biologist
 
<ul><li>http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/ </li></ul><ul><li>http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/biobk/BioBo...
Tetrahymena thermophila  Potencial eletrostático da molécula
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  • Sem a catálise as reações químicas necessárias para a manutenção dos processos biológicos ocorreria em uma escala de tempo incompatível com a vida.
  • Uma enzima especialmente rápida é a urease, a enzima que converte uréia am amônia e dióxido de carbono. Microorganismos do solo tem urease que quebra a uréia que os animais liberam na urina. A urease acelera a quebra da uréia por um fator de 100 trilhões.
  • Ligações covalentes fortes unem átomos em moléculas. Para fazer novas ligações os átomos devem colidir com força suficiente um estado de transição de alta energia. À temperatura do corpo, poucas colisões tem suficiente energia para estabelecer novas ligações.
  • O substrato sempre é convertido em produto?
  • Algumas enzimas atuam sobre um ou 2 tipos de substratos. Outros podem trabalhar sobre uma variedade maior de substratos. Em ambos os casos, os substratos alternativos são sempre membros de uma mesma classe de moléculas. Por exemplo, a sacarase é muito mais seletiva que a pepsina, mas mesmo a pepsina que é uma enzima mais inespecífica só atua sobre proteínas
  • A – curva sigmoidal e não hiperbólica
  • Aula4_Enzimas201102

    1. 1. http://www.sjs-health-shop.com/enzymes.htm Marilvia 2011/02
    2. 2. http://web.expasy.org/cgi-bin/pathways/show_thumbnails.pl
    3. 3. http://web.expasy.org/cgi-bin/pathways/show_thumbnails.pl
    4. 4. <ul><li>Enzimas são proteínas com atividade biológica distinta </li></ul><ul><li>Enzimas funcionam como catalisadores biológicos </li></ul><ul><li>Toda reação química que ocorre em um organismo vivo requer uma enzima específica. </li></ul><ul><li>Cada enzima tem uma ação catalítica específica </li></ul><ul><li>Enzimas não são consumidas, nem são irreversivelmente alteradas durante uma reação. </li></ul><ul><li>Enzimas são reutilizáveis . </li></ul><ul><li>A atividade da enzima depende do ambiente </li></ul><ul><li>Condições anormais causam redução na atividade enzimática </li></ul><ul><li>O nome de qq enzima termina com o sufixo ASE (exemplo: catal ase , desidrogen ase , prote ase ) </li></ul><ul><li>Diferentes versões da mesma enzima são denominadas de isoenzimas ou isozimas. </li></ul>
    5. 5. H 2 O 2  H 2 O + O 2
    6. 7. <ul><li>Substância que aumenta a velocidade com que uma reação química acontece </li></ul><ul><li>Não afeta o equilíbrio da reação </li></ul><ul><li>Permanece inalterada durante o processo </li></ul><ul><li>Reagentes ligam no catalisador e produtos são liberados </li></ul><ul><li>Os cientistas Jöns Jakob Berzelius e Wilhelm </li></ul><ul><li>Ostwald deram início aos estudos sobre catalisadores </li></ul><ul><li>no início do século XIX. </li></ul>
    7. 10. A + B CD
    8. 11. Sítio ativo ou sítio catalítico é uma região restrita de estrutura da enzima onde ocorre a ligação do substrato e onde a reação acontece.
    9. 12. ATIVIDADE CATALÍTICA ATIVIDADE CATALÍTICA enzima substrato substrato Enzima desnaturada Substrato não encaixa no sítio ativo Arquitetura tridimensional alterada enzima
    10. 13. Uma mudança na configuração ou conformação do sítio ativo da enzima (ligações fracas estão envolvidas), induzida pelo substrato Substrato glicose Enzima (Hexoquinase) Enzima (Hexoquinase) Complexo Enzima-subtrato (Hexoquinase - Glicose)
    11. 15. As reações catalisadas por enzimas ocorrem em média 10 milhões de vezes mais rapidamente que aquelas não catalisadas. (NH 2 ) 2 CO + H 2 O -> CO 2 + 2 NH 3
    12. 16. <ul><li>Catalisador aumenta a velocidade de formação do produto por: </li></ul><ul><li>diminuir a barreira de energia ( energia de ativação ) necessária para a formação do produto </li></ul><ul><li>aumentar a orientação favorável de moléculas de reagentes que precisam colidir para que a formação do produto tenha sucesso ( estabiliza o estado de transição intermediário ) </li></ul>
    13. 17. Energia cinética Energia cinética Energia potencial Entrada de energia Saída de energia
    14. 18. Catálise enzimática da reação 1 Reação não catalisada – ondas não são altas o suficiente para sobrepujar a barreira geográfica Reação catalisada – ondas frequentemente sobrepujam a barreira córrego Leito seco de rio Reações não catalisadas Catálise enzimática da reação 1 (A) as bolas verdes representam o substrato; (B) as quadro paredes da caixa representam barreiras de ativação para quatro reações distintas. Após diminuir a barreira de ativação a energia das “ondas” permite a saída da bola verde; um rio bifurcado com várias barreiras serve pra ilustrar como uma série de reações catalisadas por enzimas determinam o caminho exato seguido por cada molécula dentro da célula
    15. 20. Sítio ativo Conformação no estado de transição Glicose + 6 O 2  6CO 2 + 6 H 2 O Progresso da reação Energia livre, G Glicose + 6O 2  G, energia livre de ativação  G, energia de ativação com enzimas  G, energia livre liberada Sítio ativo Conformação no estado de transição
    16. 21. <ul><li>Enzimas agem diminuindo a energia de ativação </li></ul><ul><li>E A é o termo que representa energia de ativação. </li></ul><ul><li>A velocidade com que uma reação ocorre é diretamente proporcional ao número de moléculas que atingem o estado de transição   </li></ul>
    17. 22. <ul><li>A atividade de uma enzima depende de: </li></ul><ul><ul><li>pH </li></ul></ul><ul><ul><li>Temperatura </li></ul></ul><ul><ul><li>Força iônica </li></ul></ul><ul><ul><li>Composição do meio </li></ul></ul>
    18. 23. 1. Temperaturas extremas - altas temperaturas podem desnaturar (unfold) a enzima. 2. pH (a maior parte entre 6 - 8 pH próximo ao pH neutro) 3. Concentração iônica (ions)
    19. 24. pH ótimo pH ótimo Pepsina Glicose 6-fosfatase
    20. 25. Temperatura ótima Temperatura ºC Ativ. Enzimat.
    21. 26. <ul><li>No frio dos pólos </li></ul><ul><li>Em fendas vulcânicas terrestres </li></ul><ul><li>No chão dos oceanos </li></ul><ul><li>Em lugares muitos secos </li></ul><ul><li>Em fendas vulcânicas oceânicas </li></ul><ul><li>Em rochas profundas no interior da terra </li></ul><ul><li>Em ambientes quimicamente inóspitos </li></ul><ul><li>Em ambientes com alta radiação </li></ul><ul><li>Por longos períodos de tempo </li></ul>
    22. 27. <ul><li>Termofilos: organismos que vivem e crescem em temperaturas ótimas de 50 0 C ou mais. </li></ul><ul><li>Hipertermofilos: Microorganismos que tem a temperatura otima de crescimento de 80°C ou mais. Vivem em respiradouros submarinos e termais. </li></ul><ul><li>Halofilos: Microorganismos que vivem em ambientes salinos. De acordo com o requerimento de sal, podem ser halofilos moderados que crescem em concentrações salinas entre 2 e 5% (0.2-0.85 M) e halófilos extremos que tem um crescimento ótimo em concentrações de sal acima de 20% (3.4-5.1M). Vivem em lugares como lagos salinos e minas de sal. </li></ul><ul><li>Acidofilos: Microorganismos com um crescimento ótimo em pH abaixo de 2. Eles vivem em lugares como termas sulfurosas e minas de água mineral acídica. </li></ul><ul><li>Alcalifilos: Microorganismos com crescimento ótimo em pHs acima de 10. Eles são encontrados em lugares como lagos de soda. </li></ul><ul><li>Psichrofilos: Microorganismos com temperatura de crescimento ótimo de 15°C ou menos, alguns podem sobreviver a -10°C e são capazes de crescer abaixo de 20°C. Eles são encontrados em mares gelados como no Arctico e na Antarctica. </li></ul><ul><li>Piezofilos: Microorganismos que vivem otimamente em altas pressões hidrostáticas (acima de 130 MPa). São encontrados em respiradouros hidroterrmais em mares profundos. (Previamente chamados de barofilos) </li></ul><ul><li>Xerofilos: Microorganismos resistentes a ambientes extremamente secos, como o deserto do Atacama Chileno. </li></ul>
    23. 28. Termófilos, produzem cores brilhantes em fontes termais no Yellowstone Park Sistema hidrotermal criado pela erupção do vulcão do monte Tarawera, N. Zelândia Lagos subglaciais Antárticos O primeiro extremofilo que teve seu genoma sequenciado foi Methanococcus jannaschii , um MO q vive em respiradouros hidrotérmicos a 2.600m abaixo do nível do mar, onde as tempetaturas podem atingir o ponto de ebulição da água e a pressão é suficiente para esmagar um submarino. A salmoura vermelho vivo (archeabacteria halofílica Dunaliella salina ) do lago Owens (California) contrasta fortemente com os depósitos de um branco resplandecente de carbonato de sódio.
    24. 31. <ul><li>Estudo da velocidade da reação: </li></ul><ul><ul><li>Determina o número de passos envolvidos </li></ul></ul><ul><ul><li>Determina o mecanismo de reação </li></ul></ul><ul><ul><li>Identifica a “etapa limitante” </li></ul></ul>
    25. 32. A B + C k 1 k -1 Constante de velocidade (k) mede quão rapidamente uma reação ocorre Concentração da enzima Velocidade da reação
    26. 33. v= k 1 [A] Reação de 1 a ordem (velocidade dependente da concentração de 1 reagente) v= k -1 [B][C] Reação de 2 a ordem (velocidade dependente da concentração de 2 reagentes) Reação de ordem Zero (a velocidade é independente da concentração de reagentes) Constante de velocidade (k) mede quão rapidamente uma reação ocorre taxa (v, velocidade) = (constante de velocidade) (concentração de reagentes) A B + C k 1 k -1
    27. 35. Substrato 1 enzima Complexo Enzima-substrato Complexo Enzima-substrato Complexo enzima-produto Enzima + produto Substrato 2
    28. 36. Estado de transição Energia livre, G E + S ES EP E + P k 1 k 2 k- 1 k- 2
    29. 37. Concentração da enzima Velocidade da reação Concentração do substrato Velocidade da reação Ponto de saturação Aumento da concentração não afeta a velocidade da reação
    30. 38. <ul><ul><li>Se [E] mantida constante e variando a quantidade de substrato adicionado </li></ul></ul><ul><ul><li>Então: </li></ul></ul><ul><li>[S]  ½ Vmax (unidade mol/L= M) </li></ul><ul><li>V max /2 = Km (Constante de Michaelis- Menten) </li></ul>
    31. 39. Hiperbole retangular Velocidade máxima Metade da Velocidade máxima Concentração do substrato
    32. 40. <ul><li>São necessários: </li></ul><ul><ul><li>a enzima </li></ul></ul><ul><ul><li>o substrato </li></ul></ul><ul><ul><li>Um jeito de medir o desaparecimento do substrato ou o aparecimento do produto </li></ul></ul><ul><ul><li>Espectrofotômetro </li></ul></ul>
    33. 41. <ul><li>Km é a quantidade de substrato necessária para que uma enzima atinja a metade da sua velocidade máxima (1/2 V max ) </li></ul>
    34. 42. <ul><li>descreve a equação de uma curva hiperbólica retangular </li></ul>[S] + K m v = V max [S]
    35. 43. A velocidade da reação depende da concentração do substrato A afinidade de uma enzima pelo substrato é dada pelo K m :
    36. 44. Quanto maior o K m , menor a afinidade da enzima pelo substrato.
    37. 45. <ul><li>K cat é o número de moléculas de substrato convertidas a produto em uma dada unidade de tempo, por uma única molécula de enzima </li></ul><ul><li>A maior parte das enzimas tem valores de k cat entre 102 e 103 s-1 </li></ul><ul><li>Para uma reação simples k 2 = k cat , para reações com vários passos k cat = taxa do passo limitante </li></ul>E + S ES EP E + P k 1 k 2 k- 1 k- 2
    38. 46. K cat é o número de moléculas de substrato convertido a produto em uma dada unidade de tempo, por uma única molécula de enzima Enzima
    39. 47. <ul><li>A taxa de renovação (K cat ) descreve o número de mols de substrato convertido a produto por mol da enzima por unidade de tempo (na saturação da enzima). </li></ul><ul><li>É difícil a visualização de qualquer processo que ocorre um milhão de vezes em um minuto, mas as enzimas fazem isso com facilidade! </li></ul><ul><li>É função da proteína, substrato, temperatura e composição da solução aquosa. </li></ul><ul><li>A temperatura determina a quantidade de energia cinética que a molécula tem; </li></ul><ul><li>A viscosidade da solução aquosa determina o quão rapidamente a molécula se difunde (e assim a taxa de colisão entre elas). </li></ul><ul><li>Em condições fisiológicas, enzimas usualmente não estão completamente saturadas (elas estão na faixa de 0.05 -> 0.5 de saturação). </li></ul><ul><li>Isto permite o controle da atividade da enzima e uma reserva de capacidade de catálise </li></ul>
    40. 49. <ul><li>Turnover </li></ul><ul><ul><li>Reação catalisada por segundo por uma molécula. </li></ul></ul><ul><li>“ Unidade ” </li></ul><ul><ul><li>A unidade de atividade enzimatica é definida por convenção. Por exemplo: </li></ul></ul><ul><ul><li>“ Uma unidade de creatina kinase é definida como a quantidade de enzima necesaria para catalisar a conversal de um micromol (µmol) de creatina a creatina fosfato por minuto a 25°C e pH 8.9.” </li></ul></ul>
    41. 50. <ul><li>Enzimas reconhecem seletivamente substâncias específicas entre outras moléculas </li></ul><ul><li>Enzimas geram seus produtos com rendimento muito alto – frequentemente maior que 95% </li></ul><ul><li>A especificidade é controlada pela estrutura – um único ajuste do substrato com a enzima controla a seletividade para o substrato e o produto formado. </li></ul>
    42. 51. <ul><li>Catalisadores químicos apresentam somente uma limitada seletividade; </li></ul><ul><li>Catalisadores biológicos (enzimas) mostram 3 níveis de especificidade: </li></ul><ul><li>Para o substrato </li></ul><ul><li>Para a ligação química envolvida na reação </li></ul><ul><li>Para o tipo de produto formado </li></ul>
    43. 52. http://www.wiley.com/legacy/college/boyer/0470003790/animations/enzyme_binding/enzyme_binding.htm Enzima Especificidade substrato Ligação a resíduos de aa no sítio catalítico Tripsina Lisina e arginina Aspartato (interação iônica com lys e arg) Quimiotripsina Fenilalanina, tirosina e triptofano Ser, 2 Gly (permite grandes grupos hidrofóbicos) Elastase Aminoácidos pequenos e hidrofóbicos, ex. alanina Val e Thr (permite somente pequenas cadeias laterais)
    44. 53. = <ul><li>Apoenzima </li></ul><ul><ul><li>Grande massa molecular </li></ul></ul><ul><ul><li>Sempre uma proteína </li></ul></ul><ul><ul><li>Contem o sítio ativo </li></ul></ul>+ <ul><li>Coenzima </li></ul><ul><ul><ul><li>Pequena massa molecular </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Orgânico </li></ul></ul></ul>ou <ul><li>Cofator </li></ul><ul><ul><ul><li>Inorgânico </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Metálico </li></ul></ul></ul>
    45. 54. <ul><li>Grupo Prostético </li></ul><ul><li>Apoenzima ou apoproteína </li></ul><ul><li>Holoenzima ou holoproteína </li></ul>
    46. 55. Algumas enzimas requerem um componente químico adicional chamado cofator para sua atividade
    47. 56. Algumas enzimas requerem uma molécula orgânica ou metalorgânica complexa chamada coenzima
    48. 59. O nome de uma enzima é baseado em: a) com o que ela reage; b) como ela reage; c) adiciona-se a terminação ase no final
    49. 60. Enzimas são classificadas de acordo com o grupo de reações químicas que catalisam !
    50. 61. http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/ Classificação Internacional das Enzimas No Classe Tipo de reação catalisada 1 Oxido-redutases Transferência de elétrons (íons hidreto ou átomos de H 2 Transferases Reações de transferência de grupos 3 Hidrolases Reações de hidrólise (transferência de grupos funcionais para a água) 4 Liases Adição de grupos em duplas ligações ou formação de duplas ligações por remoção de grupos 5 Isomerases Transferência de grupos em moléculas para formar formas isoméricas 6 Ligases Formação de ligações C-C, C-S, C-O e C-N por reações de condensação acopladas a quebra de ATP
    51. 73. 1,3 BPG + ADP 3, fosfoglicerato + ATP Bisfosfoglicerato e ADP ligam na fenda Fosfoglicerato Quinase – possui 2 domínios separados por uma fenda Os dois domínios se aproximam e a reação de transferência de fosfato ocorre
    52. 74. Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB) http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/
    53. 76. A quimiotripsina
    54. 77. <ul><li>Serinoproteases catalisam a quebra de ligações peptídicas </li></ul><ul><li>O substrato liga no sítio ativo da enzima </li></ul><ul><li>A tríade catalítica Ser, His e Asp é comum a todas as serinoproteases </li></ul><ul><li>Passo 1: O ataque pela serina </li></ul><ul><li>A hidroxila da Serina 195 perde seu hidrogênio para a His 57 </li></ul><ul><li>O oxigênio nucleofílico ataca o grupo carbonila da ligação </li></ul><ul><li>A geometria tetraédrica resultante é estabilizada por 2 hidrogênios da amida coordenando o oxigênio aniônico. </li></ul>
    55. 78. <ul><li>Passo 3: O ataque da água </li></ul><ul><li>A molécula de água entra e ataca a ligação éster que liga o substrato à enzima </li></ul><ul><li>O intermediário tetraédrico se forma outra vez quando um dos hidrogênios da água passa para His 57 </li></ul><ul><li>Passo 2: Acil-enzima </li></ul><ul><li>O intermediário tetraédrico é decomposto a um intermediário acil-enzima </li></ul><ul><li>A ligação peptídica é quebrada </li></ul><ul><li>O substrato permanece temporariamente ligado à enzima </li></ul>
    56. 79. <ul><li>O intermediário tetraédrico se decompõe para soltar o substrato </li></ul><ul><li>Ser 195 recupera seu hidrogênio da His 57 </li></ul><ul><li>O C-terminal do substrato difunde do sítio ativo e a enzima retorna ao seu estado inicial </li></ul>
    57. 80. <ul><li>Compartimentalização </li></ul><ul><li>Regulação da síntese da enzima ( expressão gênica ) </li></ul><ul><li>Regulação por modificação pós-traducional </li></ul><ul><ul><li>Modificação covalente </li></ul></ul><ul><ul><li>Regulação por moléculas de alto peso molecular </li></ul></ul><ul><ul><li>Regulação por moléculas de baixo peso molecular </li></ul></ul>
    58. 81. <ul><li>Diferentes sets de enzimas estão localizados em diferentes compartimentos celulares: ex. </li></ul><ul><li>Síntese de ácidos graxos – enzimas citoplasmáticas </li></ul><ul><li>Oxidação de ácidos graxos – enzimas mitocondriais </li></ul>
    59. 82. Regulação de enzimas já produzidas Inibição competitiva Inibição não-competitiva Inibição por feed-back Modificação covalente Regulação genética
    60. 83. <ul><li>Regulação da síntese proteica – uma enzima passa a ser produzida ou sua produção é inibida </li></ul>Gene Enzima Repressores
    61. 85. Alguns hormônios podem atuar induzindo uma alteração na expressão gênica
    62. 86. Modificação covalente Inibição competitiva Inibição não-competitiva Inibição por feed-back Regulação de enzimas já produzidas Regulação genética
    63. 87. <ul><li>Regulação de enzimas já produzidas </li></ul><ul><ul><li>1. Regulação por modificação covalente </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Processamento por proteólise </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Processamento por fosforilação/defosforilação </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>2. Controle da atividade enzimática por ligação de moléculas reguladoras </li></ul></ul>
    64. 88. <ul><li>A enzima é sintetizada na sua forma inativa </li></ul><ul><li>Zimógeno </li></ul><ul><li>Pro-enzima </li></ul>
    65. 90. <ul><li>Fosfatases e quinases essenciais no processo de controle da atividade das enzimas </li></ul><ul><li>Ex. glicogênio fosforilase e glicogênio sintetase </li></ul>
    66. 93. Degradação de glicogênio Enzima inativa Enzima ativa epinefrina glucagon Proteína Kinase A AMPc + + AMPc Glicogênio fosforilase a Glicogênio fosforilase ATP ADP P
    67. 94. <ul><li>Interação proteína-proteína </li></ul>http://www.chem.wisc.edu/~gellman/research-pp-int.htm
    68. 95. <ul><ul><li>Reguladores podem ser classificados quanto a </li></ul></ul><ul><ul><li>A ação sobre a enzima em : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ativadores ou inibidores </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Muitas drogas (como as anti-HIV) são inibidores de enzimas </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><li>Local de interação com a enzima: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>no sítio catalítico </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>no sítio regulador ou alostérico </li></ul></ul></ul>Em geral, moléculas de baixo peso molecular
    69. 98. <ul><li>Muitas drogas (como as drogas anti-HIV) são inibidores de enzimas </li></ul>
    70. 100. Forma ativa da enzima Forma inativa da enzima Subunidade reguladora Sítio ativo Sítio alostérico Subunidade catalítica subtrato Modulador positivo Modulador negativo
    71. 103. Enzima alostérica é aquela que tem um sítio regulador além do sítio catalítico Regulação alostérica, então é aquela que ocorre quando um regulador se liga ao sítio alostérico da enzima, ativando-a ou inibindo-a
    72. 107. Tipo de inibidor Sítio de ligação na enzima Efeito cinético Inibidor competitivo Especificamente no sítio catalítico, onde ele compete com o substrato pela ligação em um processo de equilíbrio dinâmico. Inibição pode ser revertida pelo substrato V max inalterado; K m , definido como a [S] requerida para chegar à 1/2 da atividade máxima, está aumentado Inibidor não competitivo Liga na E ou no complexo ES em outro sítio que não o sítio catalítico. Ligação do substrato inalterado, mas o complexo ESI não pode formar o produto. A inibição não pode ser revertida pelo substrato K m parece inalterado; V max está diminuindo proporcionalmente a concentração do inibidor. Inibidor incompetitivo ou misto Liga-se somente ao complexo ES em um sítio diferente do sítio catalítico. Ligação do substrato modifica a estrutura da enzima, fazendo o sítio de ligação do inibidor disponível. A inibição não pode ser revertida pelo substrato. V max aparente diminui; K m , como definido pela [S] requerida para chegar a 1/2 da atividade máxima, está diminuído.
    73. 111. Inibição competitiva Inibição não competitiva Inibição mista
    74. 113. <ul><li>Lactato desidrogenase – infarto do miocárdio – 5 isoformas em pacientes normais. </li></ul><ul><li>LDH 1 – Encontrada no coração e hemácias e perfaz 17% - 27% do soro total normal. LDH 2 - Encontrada no coração e hemácias e perfaz 27% - 37% do soro total normal. LDH 3 – Encontrada em uma variedade de orgãos e perfaz 18% - 25% do soro total normal. LDH 4 - Encontrada em uma variedade de orgãos e perfaz 3% - 8% do soro total normal. LDH 5 – Encontrada no fígado e musculo esquelético e perfaz 0% - 5% do soro total normal. </li></ul><ul><li>Creatina fosfokinase - Injúria dos tecidos muscular, cardíaco, cerébro, músculo liso </li></ul><ul><li>CPK3 (CPK-MM)é a isozima predominante no músculo e perfaz 100% do soro total normal. CPK2 (CPK-MB) 35% da atividade CPK no musculo cardíaco, mas menos que 5% no músculo esquelético e perfaz 0% do soro total normal. CPK1 (CPK-BB) é uma isozima característica do cérebro e está em significativas quantidades no músculo liso. Perfaz 0% do soro total normal. </li></ul>
    75. 114. http://www.juliantrubin.com/encyclopedia/biochemistry/enzyme.html Aplicação Enzima usada Uso Notas e exemplos Detergentes biológicos <ul><li>Proteases produzidas por bactérias </li></ul><ul><li>Amilases </li></ul>Remoção de manchas de proteínas por aplicação direta ou pré-lavagem; remoção de resíduos de amido Indústria de alimento <ul><li>Alfa-amilase de fungo, ativa a >50oC destruído durante o processo de cozimento </li></ul><ul><li>Proteases </li></ul>Catálise da quebra do amido na farinha a glicose. Ação de leveduras no açúcar produzindo CO2. usado na produção de pão branco Abaixar o nível de proteína na farinha de trigo Alimentos infantis Tripsina Pré-digestão de alimentos infantis Cervejaria Enzimas da cevada são liberadas durante a etapa de amassar na produção de cerveja Amilases, glutamases e proteases Beta glicosidase Amiloglicosidase proteases Degradam proteínas e amido, produzindo aminoácidos, peptídeos e açucares simples, que são usados pela levedura para aumentar a fermentação; Melhora a filtração; Produção de cerveja com baixa caloria; Diminui a turbidez no estoque Suco de frutas Celulases e pectinases Clarifica sucos de frutas Indústria do leite Borracha Papel Indústria fotográfica
    76. 115. Proteínas ajudaram na replicação do RNA e sintetizaram proteínas mais eficientemente. Elas também ajudaram formando a versão dupla fita do RNA a partir da qual provavelmente evoluiu o DNA DNA tomou conta. Ele usa o RNA para fazer proteínas, que ajudam ao DNA a fazer copias de si mesmo e transferir seus genes e a informação para o RNA Moléculas de RNA começaram a sintetizar proteínas que podiam servir como catalisadores Moléculas de RNA evoluíram aprendendo a copiar a si mesmas RNA é formado de ribose e outros compostos orgânicos
    77. 116. (1) O intron do gruo I Tetrahymena , (2) the hammerhead ribozyme , (4) the hairpin ribozyme, and (5) the hepatitis delta virus ribozyme Thomas Cech, 1983
    78. 117. <ul><li>O gráfico mostra como a atividade catalítica da enzima está relacionada a taxa de enovelamento (fold) e desenovelamento (unfold) da molécula. </li></ul><ul><li>Estas taxas são medidas por microscopia de fluorescência (single-molecule fluorescence microscopy), na qual moléculas individuais acendem como pontos luminosos num fundo escuro. </li></ul><ul><li>Em cima a representação de uma estrutura em cristal da enzima enovelada. PNAS 2004 </li></ul>
    79. 118. Walter & Engelke, 2002. Biologist
    80. 120. <ul><li>http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/ </li></ul><ul><li>http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/biobk/BioBookEnzym.html </li></ul><ul><li>http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/enzymes/ </li></ul><ul><li>http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/R/Ribozymes.html </li></ul><ul><li>http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__how_enzymes_work.html </li></ul><ul><li>http://www.northland.cc.mn.us/biology/biology1111/animations/enzyme.html </li></ul><ul><li>http://www.biology.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/energy_enzymes_catalysis/energy_enzymes_catalysis.html </li></ul><ul><li>http://www.blobs.org/science/article.php?article=24 </li></ul>
    81. 121. Tetrahymena thermophila Potencial eletrostático da molécula

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