ENZIMAS ENZIMAS ENZIMAS ENZIMAS ENZIMAS 31/03/2018. PROFº STUART - 1 TEORIA DA CATÁLISE A + B DEFINIÇÃO

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1 DFNÇÃO nzimas são proteínas que atuam como catalisadores biológicos o Aceleram a velocidade das reações químicas o Não alteram os produtos finais das reações o Zimogênio (inativas) / nzima (ativas) Composto B (produto) Centro ativo (ou sítio catalítico) de uma enzima é a região da molécula onde ocorre a atividade catalítica Reação pela enzima Composto A (substrato) PROFº TUART PROFº TUART CLAFCAÇÃO TRUTURAL a. imples (formada apenas por aminoácidos) b. Conjugadas (formada por uma parte proteica e outra não protéica) o Parte protéica = apoenzima o Parte não protéica = coenzima / cofator o Holoenzima = Apoenzima + Coenzima (ativa) (nativa) (nativa) A + B TORA DA CATÁL QULÍBRO - - quando a reação termina, as concentrações dos reagentes não se alteram mais. As velocidades das reações se igualam ( v 1 = v -1 ) v 1 v -1 C O CATALADOR ACLRA os dois lados da reação - o ponto do equilíbrio é atingido mais rapidamente - o equilíbrio não se altera pois a [reagentes] = [produtos] - termodinâmica da reação não se altera As enzimas não são consumidas podem atuar em [ ] baixas PROFº TUART PROFº TUART PROFº TUART - 1

2 PROPRDAD - TORA DA CATÁL nergia nergia de ativação stado de transição Progresso da reação Reação não ubstrato () Reação Produto (P) nergia de ativação (barreira energética) Quantidade de energia necessária para a reação ocorrer. stado de transição (complexo ativado) Forma molecular intermediária entre reagente e produto. xiste somente no alto da barreira energética. É altamente instável. Um catalisador diminui a barreira energética criando percursos alternativos da reação para formação do estado de transição. PROFº TUART COMO ATUAM A 1. Promovem aumento da concentração dos reagentes na superfície da enzima Os reagentes são atraídos para próximos à enzima. 2. Orientam corretamente os reagentes (substratos) Parte da energia de ativação representa o posicionamento adequado dos reagentes para que haja contato entre os átomos corretos. 3. Aumentam a reatividade dos reagentes As cadeias laterais (R) dos aminoácidos da enzima podem interagir diretamente com os substratos, dando-lhes carga elétrica ou polarizando-os. 4. nduzem deformações físicas no substrato O contato com as cadeias laterais (R) dos aminoácidos das enzimas desestabiliza a molécula do substrato e facilita o rompimento de ligações covalentes. PROFº TUART MODLO D AÇÃO NZMÁTCA Modelo Chave-Fechadura Modelo de ncaixe induzido Formas rígidas e deformam-se, para otimizar o encaixe PROFº TUART mil Fisher (1950) MODLO CHAV-FCHADURA O sítio ativo da enzima é préformado e tem a forma complementar à molécula do substrato, de modo que outras moléculas não teriam acesso a ela. No entanto, o modelo chavefechadura não explica a interação das enzimas com inibidores e análogos dos substratos. Daniel Koshland (1970) MODLO D NCAX NDUZDO O contato com a molécula do substrato induz mudanças conformacionais na enzima, que otimizam as interações com os resíduos do sítio ativo. FATOR QU NTRFRM NA RAÇÕ NZMÁTCA 1. Condições do meio que afetam estabilidade protéica a) Temperatura b) ph 2. Concentração dos reagentes enzima, substrato ou co-fatore(s) Para se estudar o efeito isolado de um dos fatores acima, é necessário que todos os outros fatores sejam mantidos fixos. PROFº TUART PROFº TUART - 2

3 FATOR QU NTRFRM NA RAÇÕ NZMÁTCA 1.a Temperatura A velocidade das reações químicas tende a aumentar com o aumento da temperatura até atingir uma velocidade máxima (X) em uma temperatura ótima (Y). FATOR QU NTRFRM NA RAÇÕ NZMÁTCA 1.b ph (Potencial Hidrogeniônico) As enzimas exigem um ph ótimo (Y) no qual a velocidade da reação seja máxima (X). Acima ou abaixo deste ponto elas diminuem sua atividade até que a reação química não mais ocorra. Velocidade da reação x Acima da temperatura (Y) ocorre a desnaturação da enzima e a diminuição da velocidade da reação química. Velocidade da reação x Acima ou abaixo do ph (Y) ocorre redução da atividade enzimática, e consequentemente diminuição da velocidade da reação química. y Temperatura em ( o C) PROFº TUART y PROFº TUART ph Pepsina: ph 2,0 Ptialina: ph 7,0 Tripsina: ph 8,5 FATOR QU NTRFRM NA RAÇÕ NZMÁTCA 2.Concentração do Reagentes (enzima, substrato ou co-fator) O gráfico abaixo ilustra como as concentrações de, e P variam ao longo do tempo da reação. A [substrato] cai na mesma razão em que a [produto] aumenta em função do tempo. A enzima existe sob duas formas: enzima livre e complexo enzima-substrato. No início da reação, a [] livre cai e a do complexo [] aumenta e atinge um máximo, em que não há mais [] livre no meio. Nessa situação (indicada no retângulo cinza), diz-se que a enzima está saturada (só existe no complexo ). A velocidade da reação é a máxima. PROFº TUART PROFº TUART PROFº TUART - 3

4 MCANMO D RGULAÇÃO NZMÁTCA A atividade enzimática pode ser regulada por diferentes mecanismos, que muitas vezes atuam em conjunto na mesma enzima. 1. Regulação por nibição a) irreversível b) reversível competitiva c) reversível não competitiva 2. Regulação por Alosteria ativadores e inibidores cooperatividade PROFº TUART MCANMO D RGULAÇÃO NZMÁTCA 1.a) nibidores RRVRÍV NÃO PROTÉCO Algumas substâncias se ligam covalentemente às enzimas deixando-as inativas. Na maioria dos casos a substância reage com o grupo funcional no sítio ativo bloqueando o local de encaixe do substrato, deixando a enzima cataliticamente inativa. nseticidas organofosforados dose letal: 3-13 mg/kg, oral Acetilcolinesterase pode ser complexada com o sarin ou gás dos nervos (dose letal 0,01 mg/kg, oral), um organofosforado altamente tóxico e volátil, reagindo com o resíduo de erina ativoda enzima. PROFº TUART meia vida 23 anos MCANMO D RGULAÇÃO NZMÁTCA 1.b) nibidores RVRÍV COMPTTVO MCANMO D RGULAÇÃO NZMÁTCA 1.c) nibidores RVRÍV NÃO COMPTTVO O inibidor é análogo estrutural do substrato e compete com ele pela ligação ao sítio ativo. Com aumento da [substrato], ocorre redução da inibição caracterizando uma competição entre e. Não há alteração da Vmáx P nibidor não é análogo estutural do substrato (não se liga ao sítio ativo) nibidor se liga à e ao Aumento da [substrato] não diminue a inibição pois não há competição Redução da Vmáx diminui P PROFº TUART PROFº TUART PROFº TUART - 4

5 MCANMO D RGULAÇÃO NZMÁTCA 2. Reguladores Alostéricos Possuem uma região diferente do sítio ativo que se liga a um receptor alostérico. A mudança conformacional decorrente da ligação do efetor alostérico se propaga pela molécula e afeta o sítio ativo, ativando-o ou inibindo-o. Observe nas figuras. Ativador alostérico PROFº TUART nibidor alostérico PROFº TUART - 5