O documento descreve as principais características das enzimas, incluindo: 1) Enzimas são catalisadores biológicos que aceleram reações químicas e controlam vias metabólicas; 2) A atividade enzimática é quantificada pela quantidade de produto formado por unidade de tempo; 3) Fatores como pH, temperatura e concentração de substratos influenciam a atividade enzimática.

1. Enzimas
Cada traço representa
A enzima B uma enzima
• Catalizadores biológicos:
substâncias de origem biológicas
que aceleram as reações químicas
• As vias metabólicas (sequencias
ordenadas de reações) são
possíveis porque as enzimas
catalizam passos sequencias em
cada via.
• As enzimas também controlam as
vias metabólicas permitindo que o
metabolismo se adapte a
mudanças.
• A maioria das enzimas são
proteínas mas existem também
moléculas de acido ribolnucleico
cataliticamente ativas chamadas
ribozimas.
Enzima
A inativada B
Mapa metabólico

2. Atividade enzimática
• A atividade enzimática é quanto produto é
enzima
produzido na presença da enzima por A B
A B
unidade de tempo em condições químicas A B
A A
definidas (temperatura, pH, composição de A B
B B
sais...): A B
A B
A A B B
mmol / segundo .
Enzima 2
(milimol de produto por segundo)
A B
Ou mais freqüentemente: A B
µmol /minuto A B
A A B
(micromol de produto por minuto) A B B
A B
A B
A A B B

3. Regulação da atividade enzimática
1. Regulação pelo produto
(feedback negativo) 1.1 – Inibição pelo produto imediato da enzima
Sítio
regulador
1.2 – Inibição pelo produto final da via
S Enzima P
Quando produto da Quando o produto se liga ao
via se liga à enzima sítio regulador inativa a enzima
regulatória da via
inibe sua atividade...
Enz.
S Enzima 1 A Enz. 2 B Enz 3 C 4 P
...e, por conseqüência,
inibe a via Via metabólica

4. Regulação da atividade enzimática
2 - Regulação por fosforilação-defosforilação
ciclo fosforilação-defosforilação
forma ATP cinase ADP Forma
defosforilada fosforilada
fosforilação
OH OPO3-2
Enzima Enzima
Forma ativa defosforilação Forma inativa
(ou forma inativa) (ou forma ativa)
fosfatase
PO4-3
Cinase: enzima regulatória que fosforila outras enzimas
Fosfatase: enzima regulatória que defosforila outras enzimas
A fosforilação é uma modificação covalente reversível

5. Classes de enzimas
• Existem mais de 2000 enzimas conhecidas até hoje
• Um sistema de classificação foi desenvolvido com base
no tipo de reação
• Todas enzimas estão catalogadas num cadastro formado
por quatro números separados por pontos(EC- de
“enzime comission”. Ex.:1.13.11.11 ).
• O primeiro indica a qual das seis grandes classes de
proteínas ela pertençe
• Os dois seguintes indicam sub-classe e sub-subclasse
• O último indica qual é a enzima propriamente dita

6. As seis grandes classes de enzimas
Classe Tipo de reação Sub-classes

7. Ex: lactatato desidrogenase:
EC no: 1.1.1.27 Piruvato
Lactato
NAD reduzido NAD oxidado
• Classe 1 (Oxiredutase)
• Subclasse 1.1: Grupamento CH-OH como doador de elétron
• Sub-subclasse 1.1.1: NAD(P)+ como aceptor de elétron
• Enzima número 1.1.1.27: lactato desidrogenase

8. Catálise Enzimática
• Enzimas são catalizadores muito eficientes
• Podem aumentar a velocidade de uma reação em
até 1017 vezes(1017= 100.000.000.000.000.000)
Exemplos de algumas enzimas e o aumento na
velocidade de reação causado por cada uma delas

9. Reação não catalizada
água de
hidratação
• Para comprender os mecanismos envolvidos na catálise enzimática vamos antes
observar uma reação não catlizada:
A+B C+D
• Em solução, os reagentes A e B encontram-se hidratados e movem-se
randomicamente.
• Para que reagam é nescessário que colidam de forma favorável (colisão efetiva)
• Quando colidem o complexo A-B passa por um estado de transição que requer
energia para ser alcançado
• Grande parte da energia de ativação é utilizada para remover parte das moléculas de
água que formam a camada de hidratação em torno dos reagentes.
• Em virtude desses limitantes a reação aconteçe em extensão muito pequena mesmo
quando termodinâmicamente favorável.

10. Reação catalizada por Enzima
• Enzimas são capazes de reunir os reagentes (substratos) dentro de seu centro ativo.
• No centro ativo os substratos ficam numa orientação ótima para ao formação do intemediário
de transição.
• A ligação dos substratos ao centro ativo remove boa parte de suas camadas de hidratação.
• A interação com os aminoácidos que formam o sítio ativo favorece a formação do
intermendiário de transição.
• Reunidos, esses fatores favorecem a formação do intermediário de transição e a reação em si.

11. Como a estabilização do estado de
transição favoraçe a reação:
um modelo intuitivo

12. Princípios de catálise enzimática
a) Aproximação e orientação dos
substratos
b) Exclusão de água
c) Estabilização do estado de
transição
d) Transferência de grupo

13. Cinética Enzimática
• Velocidade de reação em função das
concentrações dos subastratos
• Determinação do Km e da Vmax
• Detrminação do ótimo de pH e de
temperatura
• Inibidores

14. Cinética de Michaelis–Menten
• Velocidade x concentração de substrato
• Vmax: velocidade máxima
• Km: concentração de substrato na qual a reação acontece na metade da velocidade máxima
• Na Vmax virtualmente todas as moléculas de enzima estão com seus sitios ativos ocupados
• No Km (constante de Michaelis) metade das moléculas de enzima presentes no meio de reação
estão com seus sítios ocupados.
• Km é uma medida da afinidade da enzima pelo substrato, quanto menor o Km maior a afinidade

15. Tipos de Inibidores
 Competitivos
• Reversíveis: não causam alteração permanente na
enzima, não se ligam covalentemente
 Não competitivos
• Irreversíveis, se ligam covalentemente à enzima
 Alostéricos
• Se ligam em um sítio diferente do sítio catalítico e
alteram a afinidade da enzima
Muitos inibidores são análogos do
substrato natural da enzima
Outros são análogos do intermediário de
transição

16. Cinética enzimática
É o estudo de como a velocidade da enzima varia em função da concentração de
substrato
100µmol/min
x
má
100 [S] Velocidade
V
mmol/L µmol/min.
Velocidade µmol/min.
75
0 0
0,2 25
áx /2
50 0,5 50
Vm
1,0 74
2,0 85
0,5mmol/L
25 3,0 90
4,0 94
5,0 97
0
0 6,0 99
1 2 3 4 5 6
[S] mmol/L
Parâmetros cinéticos
Velocidade máxima (Vmáx): é a velocidade máxima alcançada pela enzima
Km: é a concentração de substrato que faz com que a enzima funcione na metade da Vmáx

17. Inibidores
• Muitas substancias podem afetar processos
metabólicos afetando a atividade de enzimas
• Os inibidores de enzimas são particularmente
importantes
• Uma grande quntidade de remédios atuam como
inibidores enzimáticos(ex: sinvastatina na síntese de
colesterol, aspirina na síntese de prostaglandinas...)
• Metabólitos naturais também estão envolvidos em
processos regulatórios atuando como inibidores
enzimáticos (mecanismo de controle por “feedback” é
muito comum uma via metabólica ser inibida por seu
produto final)

18. Vmáx não muda
Sem inibidor Inibição competitiva
áx
100
Velocidade µmol/min. Vm
75
 Se ligam ao síto ativo mas
x 2
má /
Inibidor não podem ser convertidos
50 Em conc. X
V
em produto
Inibidor  Como inibidor e substrato
25 Em conc.2X competem pelo mesmo sítio
esse tipo de inibição é
chamado competitiva.
0  Podem ser retirados do sítio
0 1 2 3 4 5 6
ativo por um excesso de
“Km aparente” [S] mmol/L substrato, portanto aumenta
aumenta o Km mas não altera a
velocidade máxima

19. Vmáx diminui
Inibição não-competitiva
x
má
V
100 O inibidor se liga de forma
sem inibidor irreversível à enzima
Velocidade µmol/min.
x
má
inativando-a
V
75
Atua como se diminuísse a
inibidor na conc. X concentração de enzima, na
x
má
V
50 verdade diminuí a
inibidor na conc. 2X concentração de enzima ativa
As moléculas que não se
25 ligaram ao inibidor funcionam
normalmente, por isso o Km
0 não muda
0 Km 1 2 3 4 5 6
não muda [S] mmol/L
Inibidor em Inibidor em
Sem inibidor
concentração X concentração 2X
E
E E E E-I E
E-I
E E-I E
E E-I E
EE E E E E E E-I E
E E-I
E
E E E E E-I E E E E-I E E-I

20. Inibição não-competitiva
• Qundo o inibidor interage com um
grupamento importante para a
ativiadade da enzima mas não
pode ser deslocado pelo substrato
a inibição é chamada não-
competitiva
• “Substratos suicidas” possuem um
grupamento reativo que forma
uma ligação covalente estável
com o sítio ativo da enzima

21. Inibição alostérica
• Inibidores alostéricos se ligam a um sítio afastado do centro ativo
• Provocam uma mudança conformacional na enzima que
indiretamente reduz sua atividade
• Não pode ser descrito pelo modelo de Michaelis–Menten
(resulta em uma sigmóide em vez de uma hipérbole)

22. Cinética enzimática II
• As propriedades catalíticas das enzimas,
consequentemente sua atividade, são
influenciadas por vários fatores que devem ser
otimizados e controlados para que as medidas
sejam feitas de uma forma reprodutível e útil.
• Esses fatores incluem:
– Temperatura
– pH
– Força íonica (concentração de sais)
– Concentrações de substratos, cofatores, inibidores

23. Dependência ao pH
• pH ótimo
• Protonação/desprotonação
do sítio ativo
• Em pHs extremos a proteína
é inativada por
desnaturação

24. Efeito da temperatura na atividade
enzimática
• O aumento de
temperaura
geralmente acaarreta
um aumento na
atividade enzimática
• Até um valor de
temperatura em que
começa a haver
desnaturação e
consequente perda
de atividade