Enzimas

• ENZIMAS:

• São proteínas* especializadas na catálise de reações biológicas.

• Regulam as velocidades de praticamente todos os processos fisiológicos

• Possuem alto grau de especificidade pelo seu substrato

• Estão entre as biomoléculas mais notáveis devido a sua grande especificidade e poder catalítico → superior aos dos catalisadores produzidos pelo homem.

• * em grande maioria, pois as ribozimas são RNAs com atividade catalítica (catalisam a quebra e a síntese de ligações fosfo-diéster)

• Classificação e nomenclatura das enzimas:

• Nome do substrato + “ase”

• Ex: Urease= Hidrolisa a Uréia

• Polimerase= Polimeração de Nucleotídeos para

• formar DNA

Classificação Sistemática Adotada

• Classificação Sistemática Adotada

• PROPRIEDADES DAS ENZIMAS:

• São catalisadores protéicos que aumentam a velocidade de uma reação química e não são consumidos durante a reação que catalisam.

• SÍTIOS ATIVOS:

• As moléculas de enzimas contém uma região específica, formando uma fenda, que é chamado sítio ativo

• Contém cadeias laterais de aa que criam uma superfície tridimensional complementar ao substrato

• O sítio ativo é o local onde o substrato se liga à enzima, formando um complexo enzima-substrato (ES)

Ação Enzimática

• Ação Enzimática

• ESPECIFICIDADE:

• As enzimas são altamente específicas, interagindo com um ou alguns poucos substratos e catalisando apenas um tipo de reação.

• - Forças não-covalentes: Forças de Van der Walls, Interações eletrostáticas, Ligações de Hidrogênio, Interações hidrofóbicas

• Ligação da enzima ao substrato:

• Modelo Chave-fechadura

• Modelo de Encaixe induzido

• COFATORES:

• Algumas enzimas só realizam atividade catalítica caso estejam associadas a um cofator, componente não-protéico

• Cofator pode ser:

• - íon metálico (Cu2+, Fe3+ ou Zn2+) ou coenzima (molécula orgânica frequentemente derivada de vitaminas). Algumas enzimas requerem ambos

• O complexo cataliticamente ativo enzima-cofator é denominado holoenzima.Quando o cofator é removido, a enzima cataliticamente inativa recebe o nome de apoenzima

• Um grupo prostético é uma coenzima firmemente ligada à enzima, que não se dissocia desta.

• Cofator + enzima = Holoenzima

• catalicamente ativo

• Holoenzima – Cofator = Apoenzima

• catalicamente inativo

• Influência do pH:

• A maioria das enzimas apresentar um valor de pH para o qual a sua atividade é máxima

• A atividade enzimática diminui à medida que o pH se afasta deste valor ótimo

• Esse pH ótimo depende da estrutura primária da enzima (quais aa compõem seu sítio ativo)

• Valores extremos de pH podem levar a desnaturação da enzima, pois a atividade catalítica depende do caráter iônica das cadeias laterais dos aa

• Influência da temperatura:

• A elevação da temperatura (até certo ponto) favorece a velocidade da reação enzimática

• Uma elevação maior da temperatura resulta em redução na velocidade de reação, como resultado da desnaturação da enzima, induzida pela temperatura.

• Acima de 50-55ºC a maioria das proteínas globulares, inclusive enzimas, são desnaturadas

• - Desnaturação causa drásticas alterações conformacionais na molécula, acarretando perda de catálise

• Inibição: Competitiva ou não-competitiva:

• Inibição Competitiva:

• O inibidor tem semelhança estrutural com o substrato

• O inibidor liga-se reversivelmente ao mesmo sítio de ligação que o substrato normalmente ocuparia, competindo desta forma com o substrato por esse sítio

• O efeito do inibidor competitivo é revertido pelo aumento da concentração do substrato

• Inibição não-competitiva:

• - Inibidor e substrato ligam-se a sítios diferentes sobre a enzima.

• O inibidor pode ligar-se tanto a enzima livre quanto ao complexo ES, de modo a impedir que a reação ocorra.

• O efeito inibidor não pode ser revertido pelo aumento da concentração do substrato, diminuindo a velocidade da reação

• REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA

• - A regulação da velocidade das reações enzimáticas é essencial para o organismo coordenar seus inúmeros processos metabólicos.

• Pode se dar por:

• Controle ou modulação alostérica

• Regulação de enzimas por modificação covalente

Modulação Alostérica 

• Modulação Alostérica 

• - Enzimas alostéricas:

• sítio ativo (específico para o substrato)→ substrato

• +

• sítio modulador ou alostérico (específico para o modulador) → modulador alostérico ou efetor (ligação não-covalente)

• A ligação do modulador induz a modificações conformacionais na estrutura espacial da enzima, modificando a afinidade desta para com os seus substratos

• - Modulador alostérico pode inibir ou estimular a enzima alostérica:

• positivo → ativa a enzima

• negativo → inibe a enzima

• Modulação Covalente:

• Ocorre quando há modificação covalente da molécula da enzima, com conversão entre formas ativa/inativa.

• O processo ocorre principalmente por adição/remoção de grupamentos fosfato de resíduos específicos de serina.