ENZIMAS Enzimas Localizao n Organelas especficas dentro e

ENZIMAS

Enzimas- Localização n Organelas específicas dentro e fora da célula.

ENZIMAS-PROPRIEDADES Especificidade Atuam em condições suaves de temperatura e p. H Catalisadores biológicos altamente eficientes (109 a 1012 x vel. ) Possuem todas as características de proteínas Algumas enzimas necessitam de cofatores para suas atividades Atuam em concentrações muito baixas Podem ter atividade reguladaativadas ou inibidas

Como é a atuação de uma enzima? 1 - Substratos fazem contato com o sítio ativo da superfície da molécula da enzima. Forma: complexo enzima-substrato 2 - As moléculas de substrato são decompostas originando produtos da reação. Forma: complexo enzima- produto os 3 - Após a reação ter sido completada, os produtos se afastam da enzima, a enzima inalterada fica livre para se ligar a outras moléculas de substrato

Muitas enzimas precisam de outras moléculas para se tornarem ativas

Íons metálicos: metálicos Ferro, zinco, magnésio Moléculas orgânicas pequenas(coenzimas): Geralmente são derivadas de vitaminas; *NAD+, FAD

Nomenclatura e classificação das enzimas Século XIX - poucas enzimas identificadas n Adição do sufixo “ASE” ao nome do substrato: * gorduras (lipo - grego) – LIPASE * amido (amylon - grego) – AMILASE n Nomes arbitrários: * Tripsina e pepsina – proteases

Classificação das Enzimas 1. Oxido-redutases (Reações de oxidação/Redução) 1. 1. CH-OH 1. 2. C=O 1. 3. C=O 1. 4. atuando em CH-NH 2 1. 5. atuando em CH-NH 1. 6. atuando em NADH, NADPH 2. Transferases (Transferência de grupos) 2. 1. um carbono 2. 2. aldeído ou cetona 2. 3. acil 2. 4. glicosil 2. 7. fosfatos 2. 8. enxofre

Classificação das Enzimas 3. Hidrolases (Reações de Hidrólise) 3. 1. ésteres 3. 2. ligações glicosídicas 3. 4. ligações peptídicas 3. 5. outras ligações C-N 3. 6. anidridos ácidos 4. Liases (Adição ou remoção de grupos) 4. 1. =C=C= 4. 2. =C=O 4. 3. =C=N-

Classificação das Enzimas 5. Isomerases (Transferência de grupos dentro da mesma molécula, formação de isômeros) 5. 1. racemases 5. 2. Cis-Trans isomerases 5. 3. Oxirredutases Intramoleculares 5. 4. Transferases Intramoleculares (Mutases) 5. 5. Liases Intramoleculares 6. Ligases (catalisam a ligação de duas moléculas com hidrólise da ligação pirofosfato na molécula de ATP (ou uma semelhante, igualmente trifosfatada) 6. 1. C-O 6. 2. C-S 6. 3. C-N 6. 4. C-C

Classificação das Enzimas Exemplo: ATP + D-Glicose ADP + D-Glicose-6 -fosfato Glicose fosfotransferase E. C. 2 - Classe - Transferase Nome trivial: Hexoquinase

Outras formas de classificar atuam no interior da célula Enzimas intracelulares sintetizam o material celular realizam reações catabólicas que suprem as necessidades energéticas da célula. atuam fora da célula Enzimas extracelulares executando as alterações necessárias à penetração dos nutrientes para o interior das células.

Outras formas de classificar Agem dentro das moléculas. Endoenzimas Agem nas extermidades das moléculas. Ex: exoamilases, que hidrolisam, sucessivamente, ligações glicosídicas a partir da extremidade não redutora das mesmas. Ex: endoamilases, que hidrolisam ligações glicosídicas ao acaso ao longo das cadeias de amilose. Exoenzimas

Outras formas de classificar Enzimas habituais ou constitutivas Enzimas indutivas Isoenzimas As células sempre as sintetizam As células só as sintetizam quando estão na presença do substrato da enzima. Enzimas que têm a mesma função, ou seja, catalisam uma mesma reação, porém apresentam estruturas diferentes.

Propriedades Gerais n Condições reacionais mais brandas o p. H o Temperatura Desnaturação

Energia do sistema (G) Reações Catalisadas por Enzimas Não catalisada Energia de Ativação na ausência de enzima Catalisada Energia de Ativaçao na presença de enzima Reagentes ∆G reação Produtos Progresso da Reação

Co-fatores Quase 1/3 das enzimas requerem um componente não protéico para sua atividade, denominado cofator Porção protéica APOENZIMA HOLOENZIMA Cofator Íons metálicos Moléculas orgânicas Coenzimas

Co-fatores Algumas enzimas que contêm ou necessitam de elementos inorgânicos como cofatores. ENZIMA COFATOR PEROXIDASE Fe+2 ou Fe+3 CATALASE Fe+2 CITOCROMO OXIDASE Cu+2 ÁLCOOL DESIDROGENASE Zn+2 HEXOQUINASE Mg+2 UREASE Ni+2

Co-fatores - Coenzimas Maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis n Muitos organismos não conseguem sintetizar certas porções das coenzimas essenciais. Tais substâncias devem estar presentes na dieta desses organismos e são, portanto, chamadas de vitaminas. Classificam-se em: n transportadoras de hidrogênio n transportadoras de grupos químicos

Co-fatores - Coenzimas Transportadoras de hidrogênio

Co-fatores - Coenzimas Transportadoras de grupos químicos

Regulação da Atividade Enzimática Um organismo deve poder regular as atividades catalíticas de suas enzimas: n n n coordenar seus processos metabólicos, responder às mudanças no meio, crescer e diferenciar-se, de maneira ordenada. Há duas maneiras pelas quais isso pode ocorrer: n Controle da disponibilidade da enzima. n Controle da atividade da enzima.

Regulação da Atividade Enzimática Controle da disponibilidade da enzima. n A quantidade de uma enzima em uma célula depende velocidade de síntese velocidade de degradação. Cada uma dessas velocidades é diretamente controlada pela célula e esta sujeita a mudanças drásticas em períodos minutos (em bactérias) até horas (em organismos superiores).

Regulação da Atividade Enzimática Controle da atividade da enzima. n n n A atividade pode ser regulada por meio de alterações estruturais que influenciem a afinidade da ligação do substrato à enzima. A afinidade de ligação – varia com a ligação de pequenas moléculas (efetores alostéricos) aumentar / diminuir a atividade. Um modelo muito comum de regulação alostérica é a inibição por "feed-back”.

Regulação enzimática Atividades reguladas - moduladoras do metabolismo celular. Essencial na coordenação dos inúmeros processos metabólicos pela célula. Mecanismos de controle Indução: A presença do substrato A induz a síntese da enzima A.

Regulação enzimática Substrato inicial A C B Enzima a 1 Enzima b D Enzima c E Enzima d Produto final Mecanismos de controle Retroinibição: O produto final E, inibe a ação da enzima A.

Regulação enzimática Substrato inicial A C B Enzima a 1 Enzima b D Enzima c E Enzima d Produto final Mecanismos de controle Repressão catabólica: Caso haja um caminho mais conveniente, a síntese de todas as enzimas é reprimida.

Regulação enzimática Substrato inicial A C B Enzima a 1 Enzima a 2 Enzima a 3 Enzima b D Enzima c E Enzima d Produto final Mecanismos de controle Cada isoenzimas pode ser regulada independentemente Controle fino do metabolismo

Comparação das enzimas com catalisadores químicos Característica Enzimas Catalisadores Químicos alta baixa Natureza da estrutura complexa Simples Sensibilidade à T e p. H alta Baixa suaves drástica (geralmente) alto Moderado Natureza do processo batelada Contínuo Consumo de energia baixo Alto Formação de subprodutos baixa Alta difícil/cara simples Atividade Catalítica (temperatura ambiente) alta baixa Presença de cofatores sim não Estabilidade do preparado baixa alta Energia de Ativação baixa alta baixa Especificidade ao substrato Condições de reação (T, P e p. H) Custo de obtenção (isolamento e purificação) Separação catalisador/ produtos Velocidade de reação

Comparação das enzimas com catalisadores químicos Característica Enzimas Catalisadores Químicos alta baixa Natureza da estrutura complexa Simples Sensibilidade à T e p. H alta Baixa suaves drástica (geralmente) alto Moderado Natureza do processo batelada Contínuo Consumo de energia baixo Alto Formação de subprodutos baixa Alta difícil/cara simples Atividade Catalítica (temperatura ambiente) alta baixa Presença de cofatores sim não Estabilidade do preparado baixa alta Energia de Ativação baixa alta baixa Especificidade ao substrato Condições de reação (T, P e p. H) Custo de obtenção (isolamento e purificação) Separação catalisador/ produtos Velocidade de reação

Comparação das enzimas com catalisadores químicos Característica Enzimas Catalisadores Químicos alta baixa Natureza da estrutura complexa Simples Sensibilidade à T e p. H alta Baixa suaves drástica (geralmente) alto Moderado Natureza do processo batelada Contínuo Consumo de energia baixo Alto Formação de subprodutos baixa Alta difícil/cara simples Atividade Catalítica (temperatura ambiente) alta baixa Presença de cofatores sim não Estabilidade do preparado baixa alta Energia de Ativação baixa alta baixa Especificidade ao substrato Condições de reação (T, P e p. H) Custo de obtenção (isolamento e purificação) Separação catalisador/ produtos Velocidade de reação

Comparação das enzimas com catalisadores químicos Característica Enzimas Catalisadores Químicos alta baixa Natureza da estrutura complexa Simples Sensibilidade à T e p. H alta Baixa suaves drástica (geralmente) alto Moderado Natureza do processo batelada Contínuo Consumo de energia baixo Alto Formação de subprodutos baixa Alta difícil/cara simples Atividade Catalítica (temperatura ambiente) alta baixa Presença de cofatores sim não Estabilidade do preparado baixa alta Energia de Ativação baixa alta baixa Especificidade ao substrato Condições de reação (T, P e p. H) Custo de obtenção (isolamento e purificação) Separação catalisador/ produtos Velocidade de reação

Inibição enzimática Inibidores Substâncias que reduzem a atividade de uma enzima de forma a influenciar a ligação do substrato. Grande parte do arsenal farmacêutico Ex. : tratamento da AIDS feito com drogas que inibem a atividade de certas enzimas virais.

Inibição enzimática Classificação: Irreversível Competitiva Reversível Não Competitiva

Inibição Irreversível O inibidor liga-se tão fortemente à enzima que a dissociação é muito lenta. Podem destruir grupos funcionais que são essenciais para a atividade enzimática. A enzima não retoma a sua atividade normal. Ex. : Inseticidas organofosforados na acetilcolinesterase (enzima importante na transmissão dos impulsos nervosos).

Inibição Irreversível Ex: Inibição da enzima ciclo-oxigenase pelo acetilsalicilato Ciclo-oxigenase SÍNTESE Prostaglandinas Processo biológicos, ex. sensação de dor

Inibição Reversível Competitiva Uma substância que compete diretamente com o substrato pelo sitio de ligação de uma enzima. Inibidor normalmente é semelhante ao substrato, de modo que se liga especificamente ao sitio ativo, mas difere do substrato por não poder reagir com ele. O inibidor liga-se a enzima formando o complexo EI cataliticamente inativo.

Inibição Reversível Não Competitiva O inibidor não competitivo pode ser uma molécula que não se assemelha com o substrato, mas apresenta uma grande afinidade com a enzima. Esta ligação pode distorcer a enzima tornando o processo catalítico ineficiente.