enzimas : cinética, inibição e regulação

EnzimasEnzimas: Cinética, : Cinética, inibição e regulaçãoinibição e regulação

1.Autorreplicação;

2.Catálise de reações químicas com eficiência e seletividade

CONDIÇÕES FUNDAMENTAIS DA VIDA:

EnzimasEnzimas• 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.

EnzimasEnzimas

http://www.youtube.com/watch?v=s4jEZ9Os6QM

RESÍDUOS DE AAS COM GRUPOS DE

CADEIAS LATERAIS QUE SE LIGA AO

SUBSTRATO

CATALISA A TRANSFORMAÇÃO

BIOQUÍMICA

EnzimasEnzimas

•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

Estado de transição

EnzimasEnzimasRibozima

Molécula de RNA com atividade catalítica

NomenclaturaNomenclaturaSUFIXO ASE

UREASE_ CATÁLISE DA UREIA

DNA POLIMERASE_ POLIMERIZAÇÃO DNA

PEPSINA_ DO GREGO PEPIS (DIGESTÃO)ACORDO INTERNACIONAL EM BIOQUÍMICA

Classificação das Classificação das EnzimasEnzimas

IsozimasIsozimasIsozimas - 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

PROPRIEDADES DAS ENZIMASPROPRIEDADES DAS ENZIMAS

• SÍTIO ATIVO

•Sítio de ligação do substrato;

•Sítio catalítico.

1.Cadeias laterais de AAs (fenda ou

bolso_3D)

2.Eficiência catalítica

3.Especificidade

• Um ou mais íons inorgânicos ou molécula orgânica ou metalorgânica complexa (coenzima).

COFATOR


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


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

Apoenzima Holoenzima

As enzimas quando ligadas covalentemente ou não-covalentemente

às coenzimas, são chamadas de holoenzimas

Grupo prostético

(coenzima)

Coenzima


Regulação

Localização específica

Modelos enzimáticosModelos enzimáticosEspecificidade enzimática

1. Chave-fechadura

Não é o ideal, estabiliza o substrato.

• Especificidade enzimática

2. Encaixe induzido

Interações ótimas só ocorrem no estado de

transição.

Modelos enzimáticosModelos enzimáticos

FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃOFATORES 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


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.

Efeito do pH

Cadeias laterais ionizáveis ou não ionizáveis


Atividade enzimáticaAtividade enzimáticaÉ obtida pela determinação da velocidade da reação catalisada pela enzima sob condições definidas.

Cinética enzimáticaCinética enzimáticaEquação de Michaelis-Menten

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.

reversível

Km= K2 + K3/K1

A velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração da enzima

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)

Cinética enzimáticaCinética enzimáticaGráfico de Lineweaver-Burk

A inversão de Vo e [S] possibilta a determinação de Vmax e Km

Inibição enzimáticaInibição enzimáticaInibidores enzimáticos são substâncias que

interferem na atividade das enzimas, bloqueando o processo catalítico.

Inibidores irreversíveis

Inibidores reversíveis

Inibidores fisiológicos

Fármacos

Substâncias tóxicas

Inibição enzimáticaInibição enzimáticaInibidores Irrevesíveis

Gases tóxicos derivados de Ácidos fluor-fosfórico

(HPO2F2, H2PO3F)

organofosforados

carbamatos

Sítio ativo da colinesterase

Inibidores Irrevesíveis

Inibição enzimáticaInibição enzimáticaInibição Competitiva

E + S + I ⇄ ES + EI1. Os inibidores competitivos são geralmente substâncias análogas à do substrato;

2. A enzima pode complexar ou o substrato ou o inibidor mas não ambos simultaneamente;

3. Ocorre aumento do Km (Km aparente), sem modificação da Vmáx;

4. A ação dos inibidores competitivos é abolida a concentrações elevadas do substrato.

5.Reversão (aumento do substrato).

Inibidores reversíveis

Síntese bacteriana

tetraidrofolato

Síntese das bases de ácidos

nucléicos

Inibe DNA polimerase

Inibição enzimáticaInibição enzimáticaInibição Não-competitiva E + S + I ⇄ ES + EI + EIS

1. O inibidor se liga à enzima num local diferente do sítio ativo;

2. A enzima pode combinar-se simultaneamente com o substrato e o inibidor;

3. Ocorre diminuição aparente do Vmáx (menos enzimas);

4. O inibidor afeta a configuração mais apropriada à catálise.

Ex: metais pesados

SH proteínas

Regulação enzimáticaRegulação enzimáticaControle alostérico

Regulação enzimáticaRegulação enzimáticaModificação covalente

A atividade de muitas enzimas é regulada por modificações de natureza covalente que se conjugam com as interações alostéricas (não covalentes) e asampliam.

quinase e fosfatase

A modificação covalente pode ser ocorrer pela adição de diferentes radicais, pelos processos denominados fosforilação, glicosilação, galactosilação, metilação, entre outros.

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