Cinética enzimática. Cinética enzimática. Cinética enzimática 20/03/2012. Classificação sistemática das enzimas

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1 Processo enzimático mais antigo conhecido é o da fermentação da glicose até etanol leveduras. (Pasteur, 1850). Enzima grego na levedura (Pasteur, 1877). Isolamento de todas as enzimas associadas a fermentação da glicose (Büchner, 1897). Prof. Dr. Bruno Lazzari de Lima Isolamento da urease Proteína (Summer, 1926). Atualmente enzimas. Grande maioria são proteínas. Pequeno grupo de ácidos nucléicos (RNA). Para funcionarem sua estrutura deve estar intacta. Características: Alto grau de especificidade. São catalisadores que não reagem com o substrato. Atual em soluções específicas, de temperatura e ph moderados (37 C e 7,4). Classificação sistemática das enzimas Sistema internacional, elaborado pela Comissão de da IUB (International Union of Biochemistry). Classificação sistemática das enzimas 1. Oxidorredutases transferem elétrons (oxidação e redução). Baseia-se no tipo de reação catalisada, estabelecendo 6 classes. Subclasses. Sub-subclasses. 2. Transferases transferem grupos funcionais. 3. Hidrolases participam em reações de hidrólises. 1

2 Classificação sistemática das enzimas 4. Liases adicionam grupos a ligações duplas, ou formam ligações duplas pela remoção de grupos. Energia de ativação. Diminuição da energia de ativação. 5. Isomerases produzem formas isométricas mediante a transferência de grupos. 6. Ligases Condensam grupos em reações acopladas com hidrólise do ATP formando uniões C-C, C-S, C-O e C-N. Catalise ocorre no sítio ativo da enzima. Não ocorre o equilíbrio termodinâmico. Velocidades aumentadas na ordem de até vezes (urease). Efeito da concentração do substrato na velocidade da reação enzimática. Vo (velocidade inicial) aumenta com o incremento na [S] (concentração de substrato). Até o ponto de V max (velocidade máxima) Saturação da enzima. 2

3 Efeito do ph e da temperatura. O grau de ionização dos grupos ionizáveis da enzima, o qual dependem do ph, influi na interação do sítio ativo da enzima. Nem sempre ph do meio é o ph ótimo. Pepsina. ph ótimo = 1,6. ph do estômago = 1-2. Glicose-6-fosfatase. ph ótimo = 7,8. ph do hepatócito = 7,2. Efeito do ph e da temperatura. Aumento da temperatura. Velocidade duplicada a cada 10 C de aumento. Teoria de Arrhenius duas partículas devem se colidir na orientação correta e com energia cinética suficiente para que os reagentes sejam transformados em produtos. Efeito do ph e da temperatura. Em baixas temperaturas, as reações são mais lentas devido à queda da energia cinética do sistema. Porém, como as enzimas são proteínas, o aumento da temperatura não causa apenas o aumento da velocidade de reação mas, sim, dois efeitos opostos: até determinada temperatura, ocorre um AUMENTO da velocidade de reação. a partir de determinada temperatura, há uma DIMINUIÇÃO na velocidade de reação. Maioria das enzimas são termolábeis. Células são isotérmicas catalisação por enzimas. 3

4 Seus estudos contribuem para o conhecimento da especificidade dos substratos enzimáticos. Mecanismos de atividade. Vias metabólicas. Vias de controle. Aplicação farmacêutica. Tipos de inibição. Inibição reversível competitiva. O inibidor compete com o substrato pelo sítio ativo da enzima. A forma de reversão consiste no aumento da concentração do subtrato. Exemplos:» Succinato desidrogenase Succinato Fumarato. Malonato.» Alcool desidrogenase. Metanol Formaldeido. Etanol. Tipos de inibição. Inibição reversível não-competitiva (alostérica). O inibidor liga-se a um sítio diferente do sítio ativo, afetando sua atividade. Indução a uma mudança conformacional na enzima. Moduladores celulares de ação enzimática. Exemplo: Enzima Treonina desidratase» Treonina α-cetobutanoato + NH 3 + H 2 O» Isoleucina. 4

5 Tipos de inibição. Inibição irreversível. Composto une-se irreversivelmente a grupos funcionais do sítio ativo da enzima. Formação de complexos inativos. Exemplo: Enzima Acetilcolinesterase Organofosforados resido de serina da enzima. Regulação enzimática Regulação enzimática alostéricas. inibidas ou estimuladas pelo produto final da via metabólica. Feedback positivo ou negativo. Ligação do produto final a um sítio alostério da enzima. Isoenzimas São enzimas que diferem na sequência de aminoácidos, mas que catalisam a mesma reação química. Estas enzimas podem mostrar propriedades de regulação diferentes. Permite o ajuste do metabolismo para satisfazer as necessidades particulares de um determinado tecido ou etapa de desenvolvimento. Em muitos casos, são codificadas por genes homólogos que divergiram com o tempo. Aloenzimas. Representam enzimas de diferentes alelos de um mesmo gene Isoenzimas. Representam enzimas de diferentes genes cujos produtos catalisam a mesma reação. Cofatores enzimáticos Cofatores sao pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser necessárias para a função de uma enzima Estes cofatores não estão ligados permanentemente a molécula da enzima, mas, na ausência deles, a enzima e inativa. A fração proteica de uma enzima, na ausência do seu cofator, e chamada de APOENZIMA. Enzima + Cofator, chamamos de HOLOENZIMA. Coenzimas são compostos orgânicos, quase sempre derivados de vitaminas, que atuam em conjunto com as enzimas. 5

6 Cofatores enzimáticos Cofatores enzimáticos que precisão de íons são chamadas de metaloenzimas. Como centro catalítico primário, no sítio ativo da enzima. Como complexo de coordenação ou grupo de união entre substrato e a enzima. Como estabilizadores da conformação enzimática. Exemplo: Anidrase carbônica (Zn). Fosfotransferases (Mg ou Mn). Citocromo (Fe). Citocromo oxidase (Cu). Piruvato quinase (K, Mg). Exercícios Localize nas aulas anteriores diferentes tipos (classificações) de enzimas presentes nos processos de metabolismo das proteínas. Como variações no ph afetam a atividade enzimática? Cite exemplos. Porque o aumento na temperatura aumenta a atividade enzimática? Porque existe uma temperatura limite? Explique a correlação entre os gráficos presentes nos slides 18 e 19. O que são isoenzimas? O que são cofatores enzimáticos? Cite exemplos presentes nas aulas anteriores. Quais são os tipos de inibição enzimática? Cite exemplos. Explique o mecanismo de feedback positivo. 6