Depto. Ciências Biológicas

LCB 208  BIOQUIMICA    

ENZIMAS

 

Prof. Dr. Luiz Antonio Gallo 

Textos e videos adicionais sobre enzimas

ENZIMAS 2   

VIDEOS SOBRE ENZIMAS


http://pt.scribd.com/doc/54228162/Uso-de-enzimas-na-industria-alimenticia

http://www.brasilagro.com.br/index.php?noticias/detalhes/17/36031

http://www.youtube.com/watch?v=cbRk_2dWuNU

 Conceitos Gerais:
 

Nomenclatura das enzimas:  

 
 

Classificação das Enzimas:  

 

1. Oxidorredutases: São enzimas que catalisam reações de transferência de elétrons, ou seja: reações de oxi-redução. São as Desidrogenases e as Oxidases

2. Transferases : Enzimas que catalisam reações de transferência de grupamentos funcionais como grupos amina, fosfato, acil, carboxil, etc. Como exemplo temos as Quinases e as Transaminases

3. Hidrolases : Catalisam reações de hidrólise de ligação covalente. Ex: As peptidades

4. Liases è Catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas de água, amônia e gás carbônico. As Dehidratases e as Descarboxilases são bons exemplos

5. Isomerases è Catalisam reações de interconversão entre isômeros ópticos ou geométricos. As Epimerases são exemplos.

6. Ligases è Catalisam reações de formação e novas moléculas a partir da ligação entre duas já existentes, sempre às custas de energia (ATP). São as Sintetases.

Propriedades das Enzimas:
 

As enzimas :

o      São catalisadores biológicos extremamente eficientes è Aceleram em média 109 a 1012 vezes a velocidade da reação, transformando de 100 a 1000 moléculas de substrato em produto por minuto de reação.

o      Atuam em concentrações muito baixas

o      Atuam em condições suaves de temperatura e pH

o      Possuem todas as características das proteínas

o      Podem ter sua atividade regulada

o      Estão quase sempre dentro da célula, e compartimentalizadas.

Cofatores Enzimáticos:
 

·  Ligando-se à enzima com afinidade semelhante à do substrato

·  Ligando-se covalentemente em local próximo ou no próprio sítio catalítico da apoenzima

·  Atuando de maneira intermediária aos dois extremos acima citados.

 

 

Especificidade Substrato \ Enzima: o Sítio Ativo:
 

o      Modelo Chave/Fechadura : Prevê um encaixe perfeito do substrato no sítio de ligação, que seria rígido como uma fechadura.

o      Modelo do Ajuste Induzido : Prevê um sítio de ligação não totalmente pré-formado, nas sim moldável à molécula do substrato; a enzima se ajustaria à molécula do substrato na sua presença.

o      Evidências experimentais sugerem um terceiro modelo que combina o ajuste induzido a uma "torção" da molécula do substrato, que o "ativaria" e o prepararia para a sua transformação em produto.

Mecanismo Geral de Catálise:
 

1.     Catálise Ácido-Base : Ocorre com a participação de AA com cadeias laterais ionizáveis, capazes de doar ou liberar prótons durante a catálise. A histidina, a cisteína, a tirosina e os AA ácidos são importantes aminoácidos nestes processos.

2.     Torção de Substrato : Já citada anteriormente, depende da torção do substrato induzida pela ligação do mesmo com o sítio de ligação da enzima, alcançando o estado de transição e estimulando sua conversão em produto.

3.     Catálise Covalente : Resulta do ataque nucleofílico ou eletrofílico de um radical do sítio catalítico sobre o substrato, ligando-o covalentemente à enzima e induzindo a sua transformação em produto. Envolve com freqüência a participação de coenzimas.

4.     Efeito de Diminuição da Entropia : As enzimas ajudam no posicionamento e na definição da estequiometria correta da reação, facilitando os mecanismos anteriores.

Cinética Enzimática:
 

E + S  <==> [ES]  ==> E + P

Equação de Michaelis-Menten:
 

                V =  Vmax.  *  ( S )
              
           Km   +  (S) 

Fatores Externos que Influenciam na Velocidade de uma Reação Enzimática:  

1.     Temperatura : Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação, até se atingir a TEMPERATURA ÓTIMA; a partir dela, a atividade volta a diminuir, por desnaturação da molécula.  

2.     pH : Ídem à temperatura; existe um pH ÓTIMO, onde a distribuição de cargas elétricas da molécula da enzima e, em especial do sítio catalítico, é ideal para a catálise.

Inibição Enzimática:
 

1.     Inibição Enzimática Reversível Competitiva:

2.  Inibição Enzimática Reversível Não-Competitiva:

Regulação Enzimática:
 

1.     Modulação Alostérica 

o                   Ocorre nas enzimas que possuem um SÍTIO DE MODULAÇÃO, ou ALOSTÉRICO, onde se liga de forma não-covalente um modulador alostérico que pode ser positivo (ativa a enzima) ou negativo (inibe a enzima).

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

o                   Um modelo muito comum de regulação alostérica é a inibição por "FEED-BACK", onde o próprio produto da reação atua como modulador da enzima que a catalisa.

1.  Modulação Covalente:

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

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

 

 

Enzimas na Clínica:
 

1.     Como reagentes altamente específicos e sensíveis em reações colorimétricas quantitativas

2.     Como indicadoras de lesão celular e tecidual è O extravasamento de enzimas do meio intra para o meio extracelular leva a um aumento da atividade destas no sangue; Esta atividade pode ser medida e fornece importante informação diagnóstica e de evolução de um quadro clínico.

A distribuição órgão-específica de algumas destas enzimas permite a localização da lesão com bastante precisão.

Exemplos de doenças que podem ser diagnosticadas e acompanhadas enzimaticamente são:
 

§         O Infarto Agudo do Miocárdio

§         As Hepatites

§         A Pancreatite

§         As Colestases

§         Doenças Ósseas, etc.

Enzima em Agricultura:

 

·        Caracterização de variedades de milho, feijão. Soja, etc, através de isoenzimas.

·        Transformação industrial de dissacarídeos em frutose pelo frutose isomerase

·        Uso em Biologia e Genética Molecular - Engenharia Genética - Enzimas de restrição, etc.

·        Fabricação de pães, vinhos, cervejas, etc, produtos fermentados.

 


Figura 1 – Enzima mais substrato mais cofator

 






Figura 2 - EQUAÇÃO DE MICHAELIS MENTEN  

 

   

  V =  Vmax.  *  ( S )

            Km   +  (S) 

 

 

Figura 3 – Modelo de ajuste induzido  / Modelo chave fechadura para a enzima 

 

 

 

Figura 4 – Inibição  competitiva (Modelo de Linewaver Burk)







Figura 5 - Transformação de Lineweaver - Burk

 

Figura 6 – Inibição não competitiva 

 

                   

 

 

                   Figura 7 – pH ótimo para a enzima

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 8 – Efeito da temperatura sobre a atividade  enzimática

 

 




 

 

 









 

 

 

                   Figura 9 – Modelo tridimensional de uma enzima