Aula 7- Enzimas (I) 2011
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Aula 7 – EnzimasParte I
Profa. Juliana Inaba
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• Catálise é fundamental para manutenção da vida
•Sacarose + O2= CO
2+ H
2O + energia G -
• Catalisadores de reações, não são consumidos
• Apresentam alta especificidade• Funcionam em condições amenas de pH e T
• Importância clínica e industrial
Catálise, qual é a sua importância?
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• Frederick W. Kuhne- ENZIMAS
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Enzimas
Atuam em sequênciasorganizadas nasreações químicas
Catalisam degradaçãode nutrientes
Catalisam a
conservação de energiaquímica
Catalisamtransformação de
energia química
Catalisam síntese edegradação de
macromoléculas
As atividades
necessárias parasustentar a vida
são coordenadas!
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Enzimas
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ENZIMAS
• Com exceção de um seleto grupo de RNAs, TODAS ASENZIMAS SÃO PROTEÍNAS
• Sua atividade depende da conformação NATIVA da proteína.• Possuem massa molecular que varia de 12.000-1.000.000
• Algumas enzimas dependem de outros grupos químicos,
além de seus aminoácidos para possuir atividade catalítica:COFATORES= íons inorgânicos, como Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn 2+
COENZIMA= complexo orgânico oumetalorgânico que se liga à enzima.
GRUPO PROSTÉTICO= coenzima ou metal ligado de
maneira forte ou covalente à enzima.
Coenzima A
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Coenzimas
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Holoenzimas
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Cofator/ Coenzima+ Apoenzima= Holoenzima
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Classificação das enzimas
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Classificação de enzimas
Reação catalisada + ASE
Ex) Urease – cliva uréiaDNA polimerase – polimerisa DNA
Método ambíguo ex: tripsina e pepsina
Sistema E.C -Comissão enzimática
Exemplo:
E.C 2.7.1.1
E. C.= enzyme comission
2. Classe:Transferase7. Subclasse: fosfotransferase.
1. O OH é o receptor.
1. A glucose é o aceptor.
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EXEMPLO DE REAÇÕES CATALISADAS POR ENZIMAS:
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Como as enzimas funcionam?
• Ambiente celular estável pH e T
• Formação de intermediários instáveis, rearranjo de ligaçõese colisão correta
• Fornecem um ambiente químico onde as reações se tornam
mais favoráveis
Sítio ativo
Substrato
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COMO OCORREM AS REAÇÕES QUÍMICAS?
S P
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Barreira de energia de ativação
• Redução da entropia das moléculas que estãolivres em solução
• Camada de solvatação do reagente estabiliza asmoléculas
• Distorções no substrato
• Alinhamento correto de moléculas para a reação
Sobrepor essas barreiras
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E n e r g i a
L i v r e , G G++uncat
G++cat
G
Progresso de reação
Estado de transição
As enzimas afetam velocidade de reação
Glucose + 6 O2 ——› 6 CO2 + 6 H2O - 2870 kJ energia
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Resumindo...
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Aumento da velocidade de reação por ação enzimática
•O fato que diferencia as enzimas de catalisadores não enzimáticos é aformação do COMPLEXO ENZIMA-SUBSTRATO (ES);
•A formação do complexo ES é mediada pelas mesmas forças que estabilizam
a estrutura das proteínas
•A energia derivada da interação ES é chamada de ENERGIA DE LIGAÇÃO;
•A energia de ligação é a principal fonte de energia usada para diminuir a
energia de ativação das reações
i d i d i ã ?
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Como as enzimas reduzem a energia de ativação?
Grupos catalícos participam da reação
Energia de ligação E + S ES E + P
Ajuste induzido (maximização das ligações ES)
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Como as enzimas reduzem a energia de ativação?
Ligação fracas são otimizados no estado de transição
Sem Enzima
Enzima complementar ao substrato
Substrato Estado de
TransiçãoProduto
E n e r g i a L i v r e , G
E n e r g i a L i v r e ,
G
E n e r g i a L i v r e ,
GEnzima complementar ao estado de transição
Sem Enzima
Enzima complementar ao substrato
Substrato Estado de
TransiçãoProduto
E n e r g i a L i v r e , G
E n e r g i a L i v r e ,
G
E n e r g i a L i v r e ,
GEnzima complementar ao estado de transição
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A enzima sofre mudanças conformacionais quando osubstrato se liga, induzida por múltiplas interações
fracas com o substrato.
Isto é conhecido como AJUSTE INDUZIDO.
Importante***
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Importante
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1) EFEITO DA TEMPERATURA SOBRE A ATIVIDADE ENZIMÁTICA
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO
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2) EFEITO DO pH SOBRE A ATIVIDADE ENZIMÁTICA
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3) EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO SOBRE AATIVIDADE ENZIMÁTICA
A velocidade da reação enzimáticaaumenta com o aumento daconcentração do substrato .
A saturação dos sítios de ligaçãoda enzima ocorre no platô, ondetem-se a Vmax.
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Mecanismos de catálise enzimática
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Mecanismos de catálise enzimática
1. Proximidade e orientação (físico)
Os substratos se aproximam dos grupos funcionais
catalíticos da enzima em uma orientação espacial
apropriada para que a reação possa ocorrer.
Após o correto posicionamento do substrato, umamodificação na conformação da enzima resulta em um
complexo enzima substrato orientado. Essa orientação leva
o complexo enzima substrato ao ESTADO DE TRANSIÇÃO.
MOVIMENTOS DE TRANSLAÇÃO, DE ROTAÇÃOMOLECULAR E DE ROTAÇÃO INTERNA NOS
SUBSTRATOS.
2 C táli á id b
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Reagentes
Intermediário
instável
Produtos
2. Catálise ácido-base
A catálise ácido-base específica envolve o H+ e o OH- da água. Em geral,outras espécies reativas atuam como doadores e aceptores de elétrons. Nos
dois caso, a enzima permite a formação de um estado de transição maisestável através da transferência de elétrons.
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2. Catálise ácido base – aminoácidos importantes
3 Catálise covalente
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3. Catálise covalente
Um substrato ou fragmento faz ligação covalente com o aminoácido do
sítio ativo ou um co-fator enzimático.
Os intermediários podem apresentar alguma estabilidade, mas sãooriginados os produtos, a enzima, ou co-factor são regenerados.
Catálise das proteases de serina, como a tripsina, quimotripsina, ou
elastase. Estas enzimas hidrolisam as ligações amida de cadeias
polipeptídicas.A-B + X: A-X + B A + X: + B
Quimiotripsina
4 Catálise utilizando metais
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4. Catálise utilizando metais
1/4 a 1/3 de todas as enzimas necessitam de um íon metálico para suafunção.É freqüente o uso de co-fatores metálicos, como K+, Mg2+ e Ca2+. Dãoestabilidade à conformação ativa ou permitem a ligação do substrato ao sitioativo.Quando o íon metálico (Zn2+, Cu1,2+, Fe2,3+ e Co2,3+) é ligado ao sítio ativo, aenzima é conhecida como metaloenzima.
Atuam como mediadores da reação de oxidação-redução (REDOX),alterando seu estado durante a reação ou atuam como eletrófilos.Participam de interação iônica com substrato ou intermediários
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