Enzimas: Cinética, inibição e regulação

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1 Enzimas: Cinética, inibição e regulação

2 CONDIÇÕES FUNDAMENTAIS DA VIDA:
Autorreplicação; Catálise de reações químicas com eficiência e seletividade

3 Enzimas Moléculas catalisadoras que aumentam a velocidade das reações, sem sofrerem alterações no processo global; Na faixa de 5 a 17 ordens de magnitude. Praticamente todas as reações que caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas.

4 CATALISA A TRANSFORMAÇÃO BIOQUÍMICA
Enzimas RESÍDUOS DE AAS COM GRUPOS DE CADEIAS LATERAIS QUE SE LIGA AO SUBSTRATO CATALISA A TRANSFORMAÇÃO BIOQUÍMICA

5 Enzimas Estado de transição
OS CATALISADORES AUMENTAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES POR DIMINUÍREM AS ENERGIAS DE ATIVAÇÃO (interação covalente e fracas entre enzima e substrato); NA EVOLUÇÃO, AS ENZIMAS DESENVOLVERAM-SE PARA DIMINUIR SELETIVAMENTE AS ENERGIAS DE ATIVAÇÃO DAS REAÇÕES NECESSÁRIAS PARA A SOBREVIVÊNCIA CELULAR

6 Molécula de RNA com atividade catalítica
Enzimas Ribozima Molécula de RNA com atividade catalítica

7 Nomenclatura SUFIXO ASE UREASE_ CATÁLISE DA UREIA
DNA POLIMERASE_ POLIMERIZAÇÃO DNA PEPSINA_ DO GREGO PEPIS (DIGESTÃO) ACORDO INTERNACIONAL EM BIOQUÍMICA

8 Classificação das Enzimas

9 Classificação das Enzimas

10 Isozimas Isozimas - enzimas que catalisam a mesma reação mas apresentam estruturas diferentes (primária e/ou quaternária). Podem ser : - constituem diferentes enzimas produzidas por diferentes genes; Desidrogenase lática

11 PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
SÍTIO ATIVO Cadeias laterais de AAs (fenda ou bolso_3D) Eficiência catalítica Especificidade Sítio de ligação do substrato; Sítio catalítico.

12 PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
COFATOR Um ou mais íons inorgânicos ou molécula orgânica ou metalorgânica complexa (coenzima).

13 PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
Cofator (inorgânico) Algumas enzimas requerem a presença de íons metálicos para que a reação catalítica ocorra (Mg, Zn, Fe, Ca, Cu, Mn). Anidrase carbônica é uma enzima que tem um papel importante no transporte do CO2 e no controle do pH do sangue. Zinco

14 Coenzima_ carreadores transitórios de grupos funcionais específicos
Coenzima_ carreadores transitórios de grupos funcionais específicos. A maioria deles é derivada das vitaminas (deve estar na dieta em pequenas quantidades).

15 Coenzima Grupo prostético (coenzima) As enzimas quando ligadas covalentemente ou não-covalentemente às coenzimas, são chamadas de holoenzimas Apoenzima Holoenzima

16 PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
Regulação Localização específica

17 Não é o ideal, estabiliza o substrato.
Modelos enzimáticos Especificidade enzimática 1. Chave-fechadura Não é o ideal, estabiliza o substrato.

18 Interações ótimas só ocorrem no estado de transição.
Modelos enzimáticos Especificidade enzimática 2. Encaixe induzido Interações ótimas só ocorrem no estado de transição.

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20 FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO
CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO Unidade de enzima (U) - quantidade de enzima que catalisa a transformação de 1 µmol de substrato por min [ES] SÍTIOS DE LIGAÇÃO OCUPADOS

21 FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO
Temperatura e estabilidade molecular A temperatura ótima para a maioria das enzimas humanas está entre 35 e 40ºC. Acima de 40ºC, as enzimas desnaturam. Bactérias termófilas apresentam temperaturas ótimas acima de 70ºC.

22 FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO
Efeito do pH Cadeias laterais ionizáveis ou não ionizáveis

23 Atividade enzimática É obtida pela determinação da velocidade da reação catalisada pela enzima sob condições definidas.

24 Cinética enzimática Equação de Michaelis-Menten Km= K2 + K3/K1
reversível É baseado nos seguintes pressupostos: E, S e ES estão em equilíbrio; a conversão de ES em E + P é uma etapa irreversível e limitante da velocidade. Velocidade inicial é calculada quando a enzima é misturada ao substrato, sendo nesse momento o produto muito pequeno. Km= K2 + K3/K1

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27 A velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração da enzima

28 Constante de Michaelis-Menten (Km)
Afinidade da enzima e do seu substrato específico Qual correlação entre Km e Vmáx? Km=Vmáx/2 Km=[S] Experimentalmente (grandes qtdes de substrato)

29 A inversão de Vo e [S] possibilta a determinação de Vmax e Km
Cinética enzimática Gráfico de Lineweaver-Burk A inversão de Vo e [S] possibilta a determinação de Vmax e Km

30 Inibidores fisiológicos
Inibição enzimática Inibidores enzimáticos são substâncias que interferem na atividade das enzimas, bloqueando o processo catalítico. Inibidores irreversíveis Inibidores reversíveis Inibidores fisiológicos Fármacos Substâncias tóxicas

31 Sítio ativo da colinesterase
Inibição enzimática Inibidores Irrevesíveis Gases tóxicos derivados de Ácidos fluor-fosfórico (HPO2F2, H2PO3F) organofosforados carbamatos Sítio ativo da colinesterase

32 Inibidores Irrevesíveis

33 Inibidores reversíveis
Inibição enzimática Inibidores reversíveis Inibição Competitiva E + S + I ⇄ ES + EI Os inibidores competitivos são geralmente substâncias análogas à do substrato; A enzima pode complexar ou o substrato ou o inibidor mas não ambos simultaneamente; Ocorre aumento do Km (Km aparente), sem modificação da Vmáx; A ação dos inibidores competitivos é abolida a concentrações elevadas do substrato. Reversão (aumento do substrato).

34 Síntese bacteriana tetraidrofolato
Síntese das bases de ácidos nucléicos

35 Inibe DNA polimerase

36 Inibição enzimática Inibição Não-competitiva E + S + I ⇄ ES + EI + EIS
O inibidor se liga à enzima num local diferente do sítio ativo; A enzima pode combinar-se simultaneamente com o substrato e o inibidor; Ocorre diminuição aparente do Vmáx (menos enzimas); O inibidor afeta a configuração mais apropriada à catálise. Ex: metais pesados SH proteínas

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39 Regulação enzimática Controle alostérico

40 Regulação enzimática Modificação covalente
A atividade de muitas enzimas é regulada por modificações de natureza covalente que se conjugam com as interações alostéricas (não covalentes) e as ampliam. A modificação covalente pode ser ocorrer pela adição de diferentes radicais, pelos processos denominados fosforilação, glicosilação, galactosilação, metilação, entre outros. quinase e fosfatase