Pontifícia Universidade Católica de Goiás Departamento de Biologia Bioquímica Metabólica ENZIMAS

Transcrição

1 Pontifícia Universidade Católica de Goiás Departamento de Biologia Bioquímica Metabólica ENZIMAS

2 Origem das proteínas e de suas estruturas

3 Níveis de Estrutura Protéica Estrutura das proteínas

4 Conformação estrutural estrutura terciária estrutura quaternária

5 Enzimas Organismos vivos precisam de energia para: 1. Desempenho de trabalho mecânico e contração muscular e outros movimentos celulares 2. Transporte ativo de moléculas e íons 3. Síntese de moléculas a partir de precursores mais simples

6 Enzimas - nomenclatura

7 Enzimas - conceitos Propriedades: São catalisadores protéicos que aumentam a velocidade de uma reação química e não são consumidos durante a reação. Sítio ativo: Fenda que contém cadeias laterais de aminoácidos que criam superfície tridimensional complementar ao substrato. Liga-se ao substrato e depois é convertido em produto e, então liberado da enzima. Eficiência catalítica: É grande 100 a 1000 moléculas substrato/segundo Ocorre mais de 100 vezes mais rápido que reações não catalisadas.

8 Enzimas - velocidade

9 Enzimas - velocidade

10 Enzimas sítio ativo

11 Enzimas estrutura

12 Enzimas - sítio ativo

13 Enzimas - substrato

14 Enzimas - cofatores

15 Enzimas - cofatores

16 Enzimas - inibição COMPETITIVA: inibidor liga reversivelmente à enzima e compete com o substrato pelo sítio ativo NÃO COMPETITIVA: Inibidor e substrato ligam-se em locais diferentes da enzima. O inibidor pode ligar-se a enzima livre ou ao ES, impedindo a reação.

17 Enzimas - inibição

18 Enzimas - inibição

19 Enzimas - inibição

20 Enzimas regulação LIGAÇÃO ALOSTÉRICA: efetores (reguladores) ligam não covalentemente em local que não o sítio ativo, alterando afinidade da enzima pelo substrato e/ou a atividade catalítica. Efetores negativos e positivos MODIFICAÇÃO COVALENTE: adição ou remoção de grupos fosfato de resíduos específicos de serina, treonina e tirosina. Fosforilação e desfosforilação Quinases e Fosfatases Indução ou repressão da síntese Leva horas para ocorrer aumento. Comum em enzimas de uso específico em uma fase ou momento (não constitutivas).

21 Cinética enzimática

22 Cinética enzimática As enzimas: NÃO alteram a constante de equilíbrio da reação. Keq depende apenas da diferença de nível de energia entre reagentes e produtos. NÃO mudam o ΔG da reação. As enzimas apenas abaixam a energia de ativação, mas não mudam a diferença entre os níveis de energia dos reagentes e dos produtos. NÃO transformam uma reação não-espontânea numa reação espontânea. As enzimas aceleram as reações abaixando sua energia de ativação

23 Cinética enzimática A velocidade da reação é diretamente proporcional a concentração do reagente (A) V = k [A] Para uma velocidade efetivamente proporcional a concentração inicial de A adota-se a medida de Vo (velocidade inicial) Vo é obtida medindo-se a quantidade de produto formado em tempos curtos em que no máximo 5% de A tenha sido transformado em B

24 Cinética enzimática A velocidade inicial Vo é medida no estado estacionário Estado estacionário: - velocidade constante - conc. substrato [S] aprox. constante (gasto apenas ~5% S) - conc. produto [P] é baixa - concentração dos intermediários é constante

25 Equação de Michaelis-Menten

26 Fatores que afetam a velocidade da reação Cofatores Concentração do Substrato - Velocidade máxima - Gráfico de Michaelis-Menten Temperatura - Aumento da velocidade com a temperatura - Diminuição da velocidade com a temperatura ph - Ionização do sítio ativo - Desnaturação da enzima - ph ótimo

27 Questão de prova I!

28 Questão de prova II!

29 Questão de prova III!

30 Metabolismo Transformação da matéria e da energia. A seqüência das reações enzimáticas são chamadas de rota ou via metabólica. Nas rotas metabólicas o produto de uma reação é o substrato da reação subseqüente. As reações metabólicas ocorrem essencialmente no citoplasma ou na mitocôndria (compartimentalização).

31 Metabolismo Processo geral por meio do qual os sistemas vivos adquirem e usam energia livre para realizarem suas Funções - Catabolismo: reações que convertem energia para as formas biologicamente utilizáveis (Alimento = CO 2 + H 2 O + energia utilizável) -Anabolismo: necessitam de energia para ocorrerem (síntese de glicose, DNA, lipídeos)

32 Metabolismo reações de oxi-redução

33 Metabolismo (co-enzimas)

34 Metabolismo (co-enzimas)

35 NAD + NADH + H + Nicotinaminda adenina dinucleotídeo Principal aceptor de elétrons NAD + forma reduzida (NADH+H+) Aceita 1 íon H e 2 elétrons.

36 Metabolismo (co-enzimas)

37 Metabolismo (co-enzimas)

38 Metabolismo (co-enzimas) FAD + aceptor de elétrons Aceita 2 hidrogênios (prótons e elétrons). Flavina adenina dinucleotídeo (FAD) Unidade FMN (Flavina Mononucleotídeo)

39 Metabolismo (co-enzimas)

40 ATP + H 2 O = ADP + Pi + H + G= - 7,3 kcal/mol ATP + H 2 O = AMP + PPi + H+ G= - 7,3 kcal/mol Condições fisiológicas G= - 12 kcal/mol

41 Metabolismo (co-enzimas)

42 Metabolismo (co-enzimas) b-mercaptoetilamina Ácido pantotênico Adenosina R C S - CoA " O Acil CoA (Acido graxo) H 3 C C S - CoA " O Acetil CoA (acetato)

43 Metabolismo - regulação Sinais regulatórios: Hormônios Sistema Nervoso Disponibilidade de Nutrientes Sinais provenientes de dentro da célula: Ativado por substrato Inibidores e ativadores alostéricos Elicitam respostas rápidas regulação momento a momento Sinais entre células: Elicitam respostas mais lentas Mediada por contato superfícies Sinalização química (hormônios ou neurotransmissores)

44 Vias metabólicas Consistem em uma série de reações enzimáticas relacionadas que produzem produtos específicos Os reagentes, os intermediários e os produtos são chamados metabólitos Há mais de 2 mil reações metabólicas conhecidas, cada uma catalisada por uma enzima diferente

45 Vias metabólicas

46 Vias metabólicas

47 Vias metabólicas

48 Controle da rota metabólica

49 Controle da rota metabólica