ENZIMAS Consultado no site da Fundação Faculdade de Ciências Médicas de Porto Alegre -FFFCMPA http://bioquimica.fffcmpa.tche.br/pg2/pgs/medicina/links/aulas2006.htm

Introdução Definição Proteínas exceção: grupo de RNA catalítico Catalisadores Características Alto poder catalítico Alta especificidade Funcionam em solução aquosa Atividade em temperatura e pH fisiológicos Mais eficientes que vários catalisadores não biológicos

Introdução Definições Holoenzima Proteína Cofator Apoenzima ou Pode ser: íon inorgânico molécula orgânica Apoenzima ou Apoproteína Coenzima Se covalente Grupo Prostético

Mecanismos de ação Poder catalítico e especificidade Complementaridade Interações entre grupo funcional e substrato Energia para baixar energia de ativação: deriva de interações fracas Complexo enzima-substrato Energia de ligação Complementaridade Modelo inicial: chave e fechadura Sítio ativo x estado de transição Modelo da quebra do bastão

Caminho energético de uma reação química não-catalizada

Caminho energético de uma reação química catalizada por uma enzima

Fatores que alteram a atividade de uma enzima E + P Fatores decorrentes da natureza protéica das enzimas - pH - temperatura Fatores decorrentes da formação do complexo ES - concentração do substrato - concentração da enzima Presença de inibidores

Influência do pH do meio sobre a atividade enzimática Mantidas fixas as condições de -temperatura -concentração de substrato -concentração de enzima pH ótimo pH Velocidade da reação

Influência da temperatura do meio sobre a atividade enzimática Mantidas fixas as condições de -pH ótimo -concentração de substrato -concentração de enzima Temperatura ótima Ativação térmica Desnaturação térmica

Influência da concentração de substrato sobre a atividade enzimática Mantidas fixas as condições de - temperatura ótima - pH ótimo - [enzima] Velocidade da reação Cinética de ordem zero Cinética de 1a ordem [S]

Enzimas - Cinética enzimática Km Constante de Michaelis Medida da afinidade do complexo enzima-substrato (ES) Específico para cada enzima

Cinética enzimática V Km= [S] V máx Vmax 2 [S] Km= [S] Numericamente, Km pode ser expresso como a [substrato] necessária para que a velocidade da reação seja metade da velocidade máxima

Afinidade da enzima pelo substrato Conclusões sobre Km Pequena [substrato] é necessária para a reação atingir metade da Vmáxima Km Afinidade da enzima pelo substrato

Inibição Enzimática Quanto ao tipo: inespecífica - específica - inibidor  a atividade de todas as enzimas ex: agentes desnaturantes inibidor  a atividade de uma única enzima ou de um grupo restrito de enzimas irreversível reversível específica - competitiva não-competitiva incompetitiva

Enzimas Inibição

Inibição Enzimática Inibição Enzimática Irreversível inibidor se combina com um grupo funcional (sítio ativo) da enzima inibidor se liga à enzima formando um complexo ESTÁVEL forma-se uma ligação COVALENTE entre o inibidor e a enzima

Inibição Enzimática Irreversível Ex: Inibição da enzima ciclo-oxigenase pelo acetilsalicilato Ciclo-oxigenase Prostaglandinas Processos fisiológicos, ex. sensação de dor Ácido araquidônico

Inibição Enzimática Inibição Enzimática Reversível inibidor forma com a enzima um complexo INSTÁVEL inibição NÃO envolve modificação COVALENTE Tipos de inibidores reversíveis competitivos não competitivos incompetitivos

Inibição Competitiva Inibidor competitivo Estrutura semelhante à do substrato Liga-se ao Sítio Ativo da Enzima E + S ES E + P EI + I

[substrato] necessária para que a enzima funcione normalmente Inibição Competitiva Na presença do inibidor competitivo afinidade da enzima pelo substrato [substrato] necessária para que a enzima funcione normalmente Km aparente da enzima

Inibição Enzimática Competitiva Inibidor tem semelhança estrutural com o substrato O inibidor se liga no sítio ativo da enzima Aumento da [substrato] diminui a inibição Km aparente da enzima AUMENTA Em uma concentração suficientemente alta de substrato a VELOCIDADE da reação atinge a Vmáx observada na ausência do inibidor

Inibição Não-Competitiva Inibido não-competitivo NÃO se liga ao sítio ativo da enzima E + S ES E + P EI + S + I EIS

Inibição Enzimática Não-Competitiva Inibidor não tem semelhança estrutural com o substrato NÃO se liga no sítio ativo da enzima Aumento da [substrato] não diminui a inibição Km aparente da enzima NÃO se altera A VELOCIDADE máxima DIMINUI na presença do inibidor

Inibição Não-Competitiva Diminui a concentração de enzima ativa Velocidade Máxima da Reação Exemplos: Metais pesados - Pb+2

Mecanismos de Regulação da Atividade Enzimática Compartimentalização intracelular Disponibilidade de substrato Enzimas alostéricas Clivagem proteolítica de pró-enzimas Controle à nivel gênico indução repressão Modificação covalente - Fosforilação

Alosteria ou Regulação alostérica

Autoregulação de vias metabólicas Inibição “feedback”

Enzimas Alostéricas Características Curva de saturação sigmoidal

Regulação da Atividade Enzimática Clivagem Proteolítica Enzimas digestivas - Proteases Pepsinogênio  Pepsina Tripsinogênio Tripsina Quimiotripsinogênio  Quimiotripsina

Enzimas Constitutivas Organismos possuem independente da constituição do meio Enzimas Induzidas ou Adaptativas Organismos sintetizam quando em presença do substrato Indução enzimática Exemplo:  galactosidase (Lactase)

Regulação da Atividade Enzimática Controle à Nível Gênico INDUTOR presente INDUTOR ausente NÃO ocorre a síntese da proteína Síntese da proteína