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) 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) nzima holoenzima ativa Grupo prostético Apoenzima parte proteica metal cofator coenzima Distinção entre cofator e coenzima depende da força de ligação com a apoenzima. x: o NAD + pode ser cofator de uma enzima (ligação fraca) e ser coenzima de outra (ligação forte). inativa 1
PROPRDAD - TORA DA CATÁL QULÍBRO - as velocidades das reações se igualam ( v1 = v-1) - as concentrações de todos os reagentes não se alteram mais - nesse momento pode se dizer que a reação terminou CATALADOR ACLRA as velocidades nos dois lados da reação - o ponto do equilíbrio é atingido mais rápido - o equilíbrio não se altera, pois a [reagentes] e [produtos] ao final se iguala à inicial - termodinâmica da reação não se altera Os catalisadores não são consumidos A + B v1 v-1 podem atuar em [ ] baixas. C 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. 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. MODLO D AÇÃO NZMÁTCA Modelo Chave-Fechadura Modelo de ncaixe induzido Formas rígidas e deformam-se, para otimizar o encaixe 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 Kosland (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. 2
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) 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). Velocidade da reação x Acima da temperatura (Y) ocorre a desnaturação da enzima e a diminuição da velocidade da reação química. Para se estudar o efeito isolado de um dos fatores acima, é necessário que todos os outros fatores sejam mantidos fixos. y Temperatura em ( o C) 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 ou abaixo do ph (Y) ocorre redução da atividade enzimática, e consequentemente diminuição da velocidade da reação química. y ph Pepsina: ph 2,0 Ptialina: ph 7,0 Tripsina: ph 8,5 3
FATOR QU NTRFRM NA RAÇÕ NZMÁTCA MCANMO D RGULAÇÃO 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 atividade enzimática pode ser regulada por diferentes mecanismos, que muitas vezes atuam em conjunto na mesma enzima. 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. 1. Regulação por nibição a) irreversível b) reversível competitiva c) reversível não competitiva 2. Regulação por Alosteria ativadores e inibidores cooperatividade MCANMO D RGULAÇÃO NZMÁTCA 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 1.b) nibidores RVRÍV 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 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 ativo da enzima. meia vida 23 anos 4
MCANMO D RGULAÇÃO NZMÁTCA MCANMO D RGULAÇÃO NZMÁTCA 1.c) nibidores RVRÍV NÃO COMPTTVO 2. Reguladores Alostéricos nibidor não é análogo estutural do substrato (não se liga ao sítio ativo) nibidor se liga à e ao 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. Aumento da [substrato] não diminue a inibição pois não há competição Redução da Vmáx diminui P Ativador alostérico nibidor alostérico 5