O documento descreve a natureza química das enzimas, resumindo que: (1) as enzimas são proteínas que catalisam reações químicas a taxas muito mais rápidas do que sem catalisador; (2) as enzimas funcionam por interação específica com substratos em seu sítio ativo, reduzindo a energia de ativação da reação; (3) a cinética enzimática estuda como fatores como concentração de substrato e pH afetam a velocidade da reação enzimática.

1. Enzimas

2. Qual a natureza química das enzimas ?
- Esta pergunta começou a ser respondida em 1926 com
a cristalização da urease ( enzima que catalisa a
hidrólise de uréia em NH3 e CO2);
- James Sumner descobriu que os cristais de urease eram
constituídos inteiramente de PROTEÍNAS
- Esta pergunta começou a ser respondida em 1926 com
a cristalização da urease ( enzima que catalisa a
hidrólise de uréia em NH3 e CO2);
E postulou que todas as enzimas eram proteínas!!!

3. - Durante a década de 30, John Northrop e Moses Kunitz
cristalizaram a pepsina, a tripsina e outras enzimas
digestivas, mostrando que todas elas eram proteínas;
- Mais ainda!!!! “Havia uma relação direta entre sua
atividade enzimática e a quantidade de proteína
presente no cristal”

4. ”Com exceção de uma pequenas classe de RNA com
atividade catalítica, em sua grande maioria, são de
fato proteínas”
- Durante a segunda metade do século XX, com o
desenvolvimento de técnicas modernas, milhares de
enzimas foram purificadas e caracterizadas, tendo suas
estruturas elucidadas e seus mecanismos de ação
determinados.

5. Como as enzimas funcionam?
- As velocidades das reações catalisadas pelas enzimas são
geralmente de 106
a 1012
vezes maiores do que as reações
não catalisadas;
Enzimas Vel. de reação
(ñ enzimática)
Vel. de reação
enzimática
Aumento de
velocidade
Anidrase Carbônica 1,3x10-1
1x106
7,7x106
Corismato-mutase 2,6x10-5
50 1,9x106
Triose-fosfato-
isomerase
4,3x10-6
4300 1,0x109
Carboxipeptidase A 3,0x10-9
578 1,9x1011
Nuclease
Estafilocócica
1,7x10-13
95 5,6x1014

6. Classificação das Enzimas
Óxido-redutases: Catalisam reações de óxido-redução, ou seja a
transferência de elétrons;
Transferases: Catalisam a transferência de grupos entre
moléculas;
Hidrolases: Catalisam reações de hidrólise;
Liases: Catalisam a remoção não hidrolítica de grupos, formando
ligações duplas;
Isomerases: Catalisam reações de isomerização;
Ligases: Catalisam a formação de uma ligação química por
condensação e concomitante quebra de um nucleosídeo
trifosfatado.

7. - As condições nas quais as reações catalisadas por enzimas
ocorrem são compatíveis com a vida – temperaturas abaixo de
100o
C, pressão atmosférica e pH neutro, enquanto a catálise
química geralmente requer temperaturas e pressões elevadas,
além de pHs extremos;
- As reações enzimáticas apresentam alta especificidade;
- As reações enzimáticas podem ser reguladas por mecanismos que
incluem : controle alostérico, modificação covalente ou variações
nas quantidades de enzima sintetizada.....

9. Como as enzimas trabalham?
E+S ES EP E+P
E = enzima
S = substrato
P = produto

10. S ET P
Arranjo
estável de
átomos
Arranjo estável
de átomos
Arranjo instável
de átomos
reorganização
Estado de
transição

11. “A energia livre de P é menor do que a de S, de forma que a variação de
energia livre da reação é negativa, o que favorece a formação de P”

12. - Isso não quer dizer que a conversão de S em P irá ocorrer em
um tempo mensurável. A velocidade com que a reação irá
acontecer depende de um parâmetro completamente diferente.
- Existe uma barreira energética entre S e P, relacionada a
formação de estado de transição, que pode envolver
alinhamento de grupos reativos, formação de cargas instáveis,
rearranjos de ligações etc.
“ A diferença de energia entre o arranjo atômico do
substrato e do estado de transição é chamada de energia
de ativação”

13. Energia de ativação
Energia de
ativação

15. - Os catalisadores funcionam aumentando a velocidade
de reação , diminuindo a energia de ativação.
“Quanto maior a energia de ativação, mas lenta será a reação”

16. De que forma isso ocorre?
- Interação da enzima com a molécula do substrato
Sítio ativo – é uma pequena porção da enzima formada a partir do
enovelamento na sua estrutura terciária.

17. - O sítio ativo apresenta resíduos de aminoácidos, cujas cadeias
laterais são capazes de interagir com o reagente e catalisar as
transformações químicas que esta molécula irá sofrer.

18. Teorias para formação do
complexo enzima-substrato
1) Teoria chave-fechadura – na qual a especificidade da enzima
(fechadura) por seu substrato (chave) era decorrente da
complementaridade geométrica de suas formas.

19. - Entretanto, a hipótese da chave e fechadura não explicava
exatamente a grande capacidade catalítica das enzimas
O nosso exemplo do cilindro não vai se dobrar, e consequentemente,
não vai se quebrar. O PRODUTO DA REAÇÂO NÂO SERÀ
FORMADO!!!!! Esta enzima estabiliza o substrato, impedindo que a
reação ocorra.

20. 2) Ajuste induzido – As mudanças conformacionais sofridas pela
enzima levam à acomodação de grupos funcionais específicos
em posições apropriadas, facilitando a interação com o
substrato

23. Participação ou não de cofatores:
Apoenzima – não necessita de cofator para a catálise
Holoenzima – necessita de cofator para a catálise
Cofatores:
Grupamento prostético – está covalentemente ligado à
enzima
- íons inorgânicos
- coenzimas
a

26. Fatores que podem interferir nas
reações enzimáticas:
- Temperatura
- Variações de pH
- Capacidade de desnaturar proteínas, ou seja, por sua capacidade
de produzir distúrbios extensos na estrutura tridimensional da
enzima;
- As condições levam ao rompimento das interações não-covalentes
entre os resíduos de aminoácidos, presentes na enzima,
responsáveis por sua estrutura e pela geometria dos grupos
funcionais presentes no sítio ativo.

28. Cinética enzimática
- Estudo do mecanismo das reações catalisadas por enzimas depende
da determinação das velocidades das reações e de como ela são
afetadas por diferentes parâmetros.
- É fundamental para a total compreensão do funcionamento das
enzimas.

29. Efeito da concentração de substrato
E+S ES EP E+P

30. Modelo de Michaelis-Menten

31. KM
= Constante de Michaelis-Menten
- Constante que relaciona a afinidade da enzima pelo
substrato.
E + S ES E + P
K1
K3
K2
KM
= afinidade
KM
= K2
+ K3
(dissociação)
K1
(associação)
KM
= afinidade

32. Mas como calcular precisamente os
valores de KM
e Vmax
para determinada
reação?

33. Gráfico de Duplo Recíproco
(Lineweaver-Burk)

34. Inibições Enzimáticas
Reversíveis
Inibição competitiva

37. Inibição Não Competitiva

40. Inibição Acompetitiva

42. Inibição irreversível – ocorre quando inibidores modificam
quimicamente e inativam uma enzima.
Ex: Aspirina

43. Estratégias Regulatórias
1)Controle Alostérico
2) Inibição por feedback
3) Estímulo e inibição por proteínas de
controle
4) Modificação covalente reversível
5) Ativação proteolítica (Zimogênios)

44. 1) Controle alostérico

45. 2) Inibição por Feedback

46. 3) Estímulo e inibição por proteínas de controle

47. 4) Modificação covalente reversível

48. 5) Ativação proteolítica (Zimogênios)