ENZIMAS ENZIMAS ENZIMAS ENZIMAS ENZIMAS 31/03/2018. PROFº STUART - 1 TEORIA DA CATÁLISE A + B DEFINIÇÃO

(1)

ENZIMAS

PROFº STUART - www.visaoportal.com.br - 2018

DEFINIÇÃO

Enzimas são proteínas que atuam comocatalisadoresbiológicos o Aceleram a velocidade das reações químicas

o Não alteram os produtos finais das reações o “Zimogênio” (inativas) / Enzima (ativas)

Composto A (substrato) Composto B (produto)

Reação catalisada pela enzima

Centro ativo (ou sítio catalítico) de uma enzima é a região da molécula onde ocorre

a atividade catalítica

CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL

a. Simples (formada apenas por aminoácidos)

b. Conjugadas (formada por uma parte proteica e outra não protéica) o Parte protéica =apoenzima

o Parte não protéica =coenzima / cofator

o Holoenzima =Apoenzima+Coenzima

(ativa) (Inativa) (Inativa)

ENZIMAS

TEORIA DA CATÁLISE

EQUILÍBRIO

- quando a reação “termina”, as concentrações dos reagentes não se alteram mais. As velocidades das reações se igualam ( v1

=

v-1)

O CATALISADOR ACELERA os dois lados da reação

- o ponto do equilíbrio é atingido mais rapidamente - o equilíbrio não se altera pois a [reagentes] = [produtos] - termodinâmica da reação não se altera

As enzimas não são consumidas podem atuar em [ ] baixas

A + B

v1

C

v-1

ENZIMAS

(2)

Progresso da reação

Ene

rgia

Estado de transição Reação não catalisada Reação catalisada Energia de ativação Substrato (S) Produto (P)

Um catalisador diminui a barreira energética criando percursos alternativos da reação para formação do estado de transição.

Energia de ativação (barreira energética)

Quantidade de energia necessária para a reação ocorrer.

Estado de transição (complexo ativado)

Forma molecular intermediária entre reagente e produto. Existe

somente no alto da barreira energética. É altamente instável.

ENZIMAS

PROPRIEDADES - TEORIA DA CATÁLISE

1. Promovem aumento da concentração dos reagentes na superfície da enzima Os reagentes são atraídos para próximos à enzima.

2. Orientam corretamente os reagentes (substratos)

Parte da energia de ativação representa o posicionamento adequado dos reagentes para que haja contato entre os átomos corretos.

3. Aumentam a reatividade dos reagentes

As cadeias laterais (R) dos aminoácidos da enzima podem interagir diretamente com os substratos, dando-lhes carga elétrica ou polarizando-os.

4. Induzem deformações físicas no substrato

O contato com as cadeias laterais (R) dos aminoácidos das enzimas desestabiliza a molécula do substrato e facilita o rompimento de ligações covalentes.

ENZIMAS

COMO ATUAM AS ENZIMAS

MODELOS

DE AÇÃO ENZIMÁTICA

ENZIMAS

Formas rígidas

E e S deformam-se, para otimizar o encaixe Modelo Chave-Fechadura

Modelo de Encaixe induzido

Emil Fisher (1950) MODELO CHAVE-FECHADURA

O sítio ativo da enzima é pré-formado e tem a forma complementar à molécula do substrato, de modo que outras moléculas não teriam acesso a ela.

No entanto, o modelo chave-fechadura não explica a interação

das enzimas com inibidores e análogos dos substratos. Daniel Koshland (1970) MODELO DE ENCAIXE INDUZIDO

O contato com a molécula do substrato induz mudanças conformacionais na enzima, que

otimizam as interações com os resíduos do sítio ativo.

FATORES QUE INTERFEREM NAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS

ENZIMAS

1. Condições do meio que afetam estabilidade protéica

a) Temperatura

b) pH

2. Concentração dos reagentes

enzima, substrato ou co-fatore(s)

Para se estudar o efeito isolado de um dos fatores acima, é necessário que todos os outros fatores sejam mantidos fixos.

(3)

FATORES QUE INTERFEREM NAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS

1.a Temperatura

A velocidade das reações químicas tende a aumentar com o aumento da temperatura até atingir uma velocidade máxima (X) em uma temperatura ótima (Y). x y Velocidade da reação Temperatura em (o_C)

Acima da temperatura (Y) ocorre a desnaturação da enzima e a diminuição da velocidade da reação

química.

FATORES QUE INTERFEREM NAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS

1.b pH (Potencial Hidrogeniônico)

As enzimas exigem um pH ótimo (Y) no qual a velocidade da reação seja máxima (X). Acima ou abaixo deste ponto elas diminuem sua atividade até que a reação química não mais ocorra.

x

y Velocidade da

reação

pH

Acima ou abaixo do pH (Y) ocorre redução da atividade enzimática, e consequentemente diminuição da

velocidade da reação química.

Pepsina: pH 2,0 Ptialina: pH 7,0 Tripsina: pH 8,5

ENZIMAS

FATORES QUE INTERFEREM NAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS

2.Concentração do Reagentes

(enzima, substrato ou co-fator)

A [substrato] cai na mesma razão em que a [produto] aumenta em função do tempo. A enzima existe sob duas formas: enzima livre

E e complexo enzima-substrato ES. No início da reação, a [E] livre cai e a do complexo [ES] aumenta e atinge um máximo, em que não há

mais [E] livre no meio. Nessa situação (indicada no retângulo cinza),

diz-se que a enzima está saturada (só existe no complexo ES). A velocidade da reação é a

máxima.

O gráfico abaixo ilustra como as concentrações de E, S e P variam ao longo do tempo da reação.

(4)

MECANISMOS DE REGULAÇÃO ENZIMÁTICA

ENZIMAS

A atividade enzimática pode ser regulada por diferentes mecanismos, que muitas vezes atuam em conjunto na mesma enzima.

1. Regulação por Inibição a) irreversível b) reversível competitiva c) reversível não competitiva 2. Regulação por Alosteria

• ativadores e inibidores • cooperatividade

MECANISMOS DE REGULAÇÃO ENZIMÁTICA

ENZIMAS

1.a) Inibidores IRREVERSÍVEIS NÃO PROTÉICOS

Algumas substâncias se ligam covalentemente às enzimas deixando-as inativas. Na maioria dos casos a substância reage com o grupo funcional no sítio ativo bloqueando o local de encaixe do substrato, deixando a enzima cataliticamente inativa.

dose letal: 3-13 mg/Kg, oral

Inseticidas

organofosforados

meia vida – 23 anos Acetilcolinesterase pode ser

complexada com o sarin ou “gás dos nervos” (dose letal 0,01 mg/kg, oral), um organofosforado altamente tóxico e volátil, reagindo com o resíduo de

Serina ativo da enzima. PROFº STUART - www.visaoportal.com.br - 2018

MECANISMOS DE REGULAÇÃO ENZIMÁTICA

ENZIMAS

• O inibidor é análogo estrutural do substrato e compete com ele pela ligação ao sítio ativo.

• Com aumento da [substrato], ocorre redução da inibição caracterizando uma competição entre S e I.

• Não há alteração da Vmáx

1.b) Inibidores REVERSÍVEIS COMPETITIVOS

S

E

I

S

P

S

MECANISMOS DE REGULAÇÃO ENZIMÁTICA

ENZIMAS

• Inibidor não é análogo estutural do substrato (não se liga ao sítio ativo) • Inibidor se liga à E e ao ES • Aumento da [substrato] não diminue a

inibição pois não há competição • Redução da Vmáx diminui

1.c) Inibidores REVERSÍVEIS NÃO COMPETITIVOS

E

P

E

S

E I I I I I

S

I I

S

I

S

(5)

MECANISMOS DE REGULAÇÃO ENZIMÁTICA

Possuem uma região diferente do sítio ativo que se liga a um receptor alostérico. A mudança conformacional decorrente da ligação do efetor alostérico se propaga pela molécula e afeta o sítio ativo, ativando-o ou inibindo-o. Observe nas figuras. 2. Reguladores Alostéricos