QBQ 0102 Educação Física. Carlos Hotta. Enzimas 17/03/15

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1 QBQ 0102 Educação Física Carlos Hotta Enzimas 17/03/15

2 Previously... Proteínas são polímeros de aminoácidos A estrutura primária de uma proteína determina sua estrutura terciária e, portanto, sua função As estruturas das proteínas são flexíveis e podem se modificar As proteínas podem atuar de forma estrutural, auxilar o transporte de moléculas, no sistema imune ou como enzimas

3 O que são enzimas? Enzimassãoproteínasquecatalizamreaçõescom elevado grau de eficiência e especificidade Anidrase carbônica acelera a reação x

4 O que são enzimas? S + E ES EP 1 P 2 E + P 1 + P 2

5 Como funcionam enzimas? Reações precisam de ultrapassar a energia livre de ativação para acontecer Enzimas criam caminhos alternativos para que eas reações acontecerem Reações enzimáticas acontecem mais rápido mas o equilíbrio da reação não muda

6 Como funcionam enzimas? O local de ligação das moléculas envolvidas na reação se chama sítio ativo Sítios ativos têm estrutura tridimensional

7 Enzimas selecionam isômeros Todos aminoácidos são canhotos

8 Como funcionam enzimas? Para uma reação acontecer, reagentes precisam: 1) se encontrar; 2) estar na orientação correta; e 3) colidir com força suficiente para a ligação ocorrer Enzimas garantem a aproximação dos reagentes na orientação e distância corretas; fornecemosarredoresnecessáriospara propiciara reação; alémde imobilizar as moléculas envolvidas em posições favoráveis para que a reação ocorra.

9 Como funcionam enzimas? Enzimas mudam de conformação de acordo com as moléculas que estão ligadas à elas

10 Existem 6 tipos reações enzimáticas 1. Oxidoredutases- reações de óxido-redução H A A B B H 2. Transferases- transfere grupos funcionais A A B B 3. Hidrolases- reações de hidrólise H 2 O

11 Existem 6 tipos reações enzimáticas 4. Liases- eliminação de grupos para formar ligações duplas 5. Isomerases- isomerização NH 6. Ligase-formação de ligações novas com o gasto de ATP ATP ADP

12 Que tipo de enzima é a anidrasecarbônica? + Classificação Tipos de reação catalisadas 1. Oxidoredutases Reações de óxido-redução 2. Transferases Transfere grupos funcionais 3. Hidrolases Reações de hidrólise 4. Liases Eliminação de grupos para formar ligações duplas 5. Isomerases Isomerização 6. Ligases Formação de ligações novas com o gasto de ATP

13 Nomenclatura das enzimas + Enzimas são classificadas por um sistema chamado Enzyme Comission Number EC 4. Liases EC 4.2 Liase Carbono-Oxigênio EC Hidro-Liases EC Carbonato Desidratase

14 Nomenclatura das enzimas Nome recomendado: substrato + ASE Ex.: urease; arginase; fosfatase Nome usual: consagrado pelo uso; Ex.: pepsina, tripsina

15 Enzimas podem precisar de cofatores Apoenzima (incompleta) cofator holoenzima (ativa)

16 Enzimas podem precisar de cofatores Cofatores inorgânicos Metais: cobre, ferro, magnésio, manganês, molibdênio, etc. Complexos ferro-enxofre Cofatores orgânicos Vitaminas e derivados: tiamina (B1); NAD+ (niacina, B3); biotina, ácido fólico, flavinas(riboflavina, B2), etc. Outros cofatores: glutationa, heme, coenzima A, etc.

17 Mecanismos de catálise anidrase carbônica + Zn 2+ O zinco fica alojado entre três resíduos de histidina O zinco interage com uma quarta molécula: H 2 O, que fica com o oxigênio levemente negativo, enfraquecendo a molécula Uma quarta histidina aceita um próton da água, deixando OH ligado ao zinco CO 2 é aproximado do OH, permitindo a formação de bicarbonato -> catálise ácida

18 Regulação da atividade enzimática Temperatura, ph e outros fatores no meio Síntese da enzima em forma de precursor inativo Ex.: Zimogênio precursores de enzimas proteolitícas Modificação covalente Inibição retroativa pelo produto final Controle da expressão gênica

19 Regulação de enzimas enzimas alostéricas A ligação de substâncias à enzima fora de seu sítio ativo pode alterar a sua atividade Pode haver efeito cooperativo entre as diferentes subunidades de uma proteína

20 Regulação de enzimas ligações covalentes Ligações covalentes podem alterar a estrutura de uma enzima A fosforilação é a principal alteração covalente para fins regulatórios Enzimas podem ser fosforiladasem resíduos de serina, treonina ou tirosina,

21 Cinética enzimática

22 Cinética enzimática é o estudo das taxas na quais reações enzimáticas ocorrem Quefatores devem influenciar a taxa de uma reação enzimática?

23 Por quê estudar cinética enzimática? Comparar as características de enzimas diferentes que catalizem a mesma reação Comparar a atividade de uma enzima ao catalisar substratos diferentes Descrever o modo de ação de inibidores

24 A maneira mais simples de se caracterizar a cinética de uma enzima é medir como a sua velocidade de reação varia em relação à concentração de substrato

25 Avelocidade de reação (v 0 ) tem que ser medida enquanto menos de 5% do substrato é utilizado e a [P] é baixa. Assume-se que [ES] está em steady-state

26 Dois parâmetros são obtidos ao se plotar a V 0 pela [S]: o K M e ov max Esta curva é descrita pela equação de Michaelis-Menten

27 A equação de Michaelis-Menten assume que: v 1 v 2 E + S ES E + P v -1 v Estamos medindo v 0 (ES está em steadystate) 2. v -2 é desprezível (v -2 = 0) 3. K -1 >>>>> K 2

28 A equação de Michaelis-Menten assume que: v 1 v 2 E + S ES E + P v -1 v S >>>>> P de modo que v 1 não seja limitante 5. v 1 <<<<<v 2 6. [E total ] = [E] + [ES]

29 A equação de Michaelis-Menten: Se [S] >>>> K M, então v 0 = Vmax Se [S] = K M, então v 0 = Vmax/2 K M é a concentração de substrato onde obtemos metade da velocidade máxima

30 A constante catalítica (K cat ) equivale ao número de moléculas que um centro ativo consegue converter por segundo K cat = V max /[E total ]

31 A relação K cat /K M indica a eficiência catalítica de uma enzima e indica se o fator limitante em uma reação é quantidade de substrato ou a velocidade de formação de P

32 Um K cat /K M na ordem de 10 8 a 10 9 M -1 s -1 indica que a enzima é cineticamente perfeita A SOD tem sítios ativos carregados eletricamente que atraem os substratos de cargas opostas Mas isso não quer dizer que essas enzimas são as mais rápidas possíveis...

33 Ográfico dos recíprocos de Lineweaver-Burk é uma maneira de se obter V max e K M na prática 0

34 Inibidoressão substâncias que interferem na atividade enzimática Exitem dois tipos de inibidores: reversíveise os irreversíveis Entre os inibidores reversíveis, duas classes se destacam: os competitivose os não competitivos

35 Inibidores irreversíveis inativam as enzimas de forma definitiva ou por um longo período Inibidores irreversíveis inativam as enzimas de forma definitiva ou por um longo período

36 Inibidorescompetitivos se ligam ao mesmo sítio ativo que o substrato

37 Em altas concentrações de substrato, o inibidor competitivo quase se liga à enzima, logo a V max não se altera mas o K M aumenta V max

38 Inibidoresnão-competitivos nãose ligam ao mesmo sítio ativo que o substrato mas alteram a atividade da enzima mesmo assim

39 O inibidor não-competitivo altera a V max da enzima mas, como não mexe no sítio ativo, o K M não se altera K M

40 Existem inibidores mistos e inibidores acompetitivos inibidores mistos inibidores acompetitivos

41 Enzimas alostéricas Enzimas alostéricasnão são michaelianas, ou seja, não se comportam de acordo com o modelo de Micghaelis-Menten A ligação de substâncias à enzima fora de seu sítio ativo pode alterar a sua afinidade com o substrato A velocidade máxima continua inalterada