1 / 88

ENZIMAS

ENZIMAS. Eng ª . Química Gisanara Dors Estágio de Docência. ENZIMAS - HISTÓRICO. Catálise biológica  início séc. XIX digestão da carne: estômago; digestão do amido: saliva. Década de 50

Thomas
Download Presentation

ENZIMAS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. ENZIMAS Engª. Química Gisanara Dors Estágio de Docência

  2. ENZIMAS - HISTÓRICO • Catálise biológica  início séc. XIX • digestão da carne: estômago; • digestão do amido: saliva. • Década de 50 • Louis Pasteur - concluiu que a fermentação do açúcar em álcool pela levedura era catalisada por “fermentos” = enzimas. • Eduard Buchner (1897) • extratos de levedo podiam fermentar o açúcar até álcool; • enzimas funcionavam mesmo quando removidas da célula viva.

  3. ENZIMAS - HISTÓRICO • James Sumner (1926) • Isolou e cristalizou a urease; • Cristais eram de proteínas; • Postulou que “todas as enzimas são proteínas”. • John Northrop (década 30) • Cristalizou a pepsina e a tripsina bovinas; • Década de 50 – séc. XX • 75 enzimas  isoladas e cristalizadas; • Ficou evidenciado caráter protéico. • Atualmente + 2000 enzimas são conhecidas.

  4. Aminoácidos: H R C* COOH NH2 ENZIMAS • Definição: • Catalisadores biológicos; • Longas cadeias de pequenas moléculas chamadas aminoácidos. • Função: • Viabilizar a atividade das células, quebrando moléculas ou juntando-as para formar novos compostos. • Com exceção de um pequeno grupo de moléculas de RNA com propriedades catalíticas, chamadas de RIBOZIMAS, todas as enzimas são PROTEÍNAS.

  5. ENZIMAS – PROTEÍNA Classificação proteínas Proteínas globulares Proteínas fibrosas Estrutura das proteínas Primaria Secundaria Terciária Quaternária ENZIMAS Proteínas globulares Estrutura terciária • Proteínas com alto peso molecular, maioria entre 15 a 1000 Kilo Daltons Unit (KD) • OBS: 1 Dalton = 1 unidade de peso molecular (AMU)

  6. Holoenzima Estrutura Enzimática Cofator Proteína Ribozimas Apoenzima ou Apoproteína • Pode ser: • íon inorgânico • molécula orgânica RNA Coenzima Se covalente Grupo Prostético ENZIMAS – ESTRUTURA

  7. ENZIMAS – CARACTERÍSTICAS GERAIS • Apresentam alto grau de especificidade; • São produtos naturais biológicos; • Reações baratas e seguras; • São altamente eficientes, acelerando a velocidade das reações (108 a 1011 + rápida); • São econômicas, reduzindo a energia de ativação; • Não são tóxicas; • Condições favoráveis de pH, temperatura, polaridade do solvente e força iônica.

  8. ENZIMAS • Comparação das enzimas com catalisadores químicos.

  9. ENZIMAS – NOMENCLATURA • Século XIX - poucas enzimas identificadas - Adição do sufixo ”ASE”ao nome do substrato: *gorduras (lipo - grego) – LIPASE * amido (amylon - grego) – AMILASE - Nomes arbitrários: *Tripsina e pepsina – proteases

  10. ENZIMAS – NOMENCLATURA • 1955 - Comissão de Enzimas (EC) da União Internacional de Bioquímica (IUB)  nomear e classificar. • Cada enzima  código com 4 dígitos que caracteriza o tipo de reação catalisada: • 1° dígito - classe • 2° dígito - subclasse • 3° dígito - sub-subclasse • 4° dígito - indica o substrato

  11. ENZIMAS – CLASSIFICAÇÃO • Classificação das enzimas segundo a Comissão de Enzimas.

  12. ENZIMAS – CLASSIFICAÇÃO • Classificação das enzimas segundo a Comissão de Enzimas.

  13. ENZIMAS – CLASSIFICAÇÃO • Subclasses

  14. ENZIMAS – NOMENCLATURA ATP + D-Glicose ADP + D-Glicose-6-fosfato IUB - ATP:glicose fosfotransferase E.C. 2.7.1.1 2 - classe - Transferase 7 - subclasse - Fosfotransferases 1 - sub-subclasse - Fosfotransferase que utiliza grupo hidroxila como receptor 1 - indica ser a D-glicose o receptor do grupo fosfato Nome trivial: Hexoquinase

  15. Catalase Condições da Reação Energia livre de Ativação KJ/mol Kcal/mol Velocidade Relativa H2O2 O2 H2O + Sem catalisador Platina Enzima Catalase 1 2,77 x 104 6,51 x 108 75,2 18,0 48,9 11,7 23,0 5,5 ENZIMAS – CATALISADORES • Aceleram reações químicas Ex: Decomposição do H2O2

  16. Catalase H2O2 O2 H2O + E+P E +S ENZIMAS – CATALISADORES • Não são consumidos na reação

  17. ENZIMAS – CATALISADORES • Atuam em pequenas concentrações decompõe 5 000 000 de moléculas de H2O2 pH = 6,8 em 1 min 1 molécula de Catalase Número de renovação =n° de moléculas de substrato convertidas em produto por uma única molécula de enzima em uma dada unidade de tempo.

  18. Energia de ativação sem enzima Energia Energia de ativação com enzima S Diferença entre a energia livre de S e P P Caminho da Reação ENZIMAS – CATALISADORES • Não alteram o estado de equilíbrio • Abaixam a energia de ativação; • Keq não é afetado pela enzima. • Não apresenta efeito termodinâmico global • G não é afetada pela enzima.

  19. E+SESP + E ENZIMAS – COMPONENTES DA REAÇÃO Substrato se liga ao SÍTIO ATIVO da enzima

  20. Ativador:Íons inorgânicos que condicionam a ação catalítica das enzimas. Fe²+ Ativador:Íons inorgânicos que condicionam a ação catalítica das enzimas. Fe²+ Porção protéica APOENZIMA Porção protéica APOENZIMA Cofator Cofator Coenzima: molécula orgânica complexa.NAD+ HOLOENZIMA HOLOENZIMA Grupamento prostético Grupamento prostético ENZIMAS – SÍTIO ATIVO • Região da molécula enzimática que participa da reação com o substrato. • Pode possuir componentes não protéicos:cofatores. • Possui aminoácidos auxiliares e de contato.

  21. ENZIMAS – COFATOR • Algumas enzimas que contêm ou necessitam de elementos inorgânicos como cofatores

  22. ENZIMAS – COENZIMAS • Maioria deriva de vitaminas hidrossolúveis • Classificam-se em: - transportadoras de hidrogênio - transportadoras de grupos químicos • Transportadoras de hidrogênio

  23. ENZIMAS – COENZIMAS • Transportadoras de grupos químicos

  24. ENZIMAS –LIGAÇÃO ENZIMA - SUBSTRATO • Emil Fischer (1894): alto grau de especificidade das enzimas originou  Chave-Fechadura , que considera que a enzima possui sitio ativo complementar ao substrato.

  25. ENZIMAS –LIGAÇÃO ENZIMA - SUBSTRATO • Koshland (1958): Encaixe Induzido , enzima e o o substrato sofrem conformação para o encaixe. O substrato é distorcido para conformação exata do estado de transição.

  26. ENZIMAS –ATIVIDADE ENZIMÁTICA • Enzyme Commission: “uma unidade (U) de atividade é a quantidade de enzima que catalisa a transformação de 1 micro mol de substrato ou a formação de 1 micro mol de produto por minuto”. • Expressa: U = micro moles produto/minuto Atividade específica = U/mg de proteína • Enzima pura, condições que permita a velocidade da reação seja máxima  o substrato [S] de modo a permitir que toda a enzima [E]  [ES]. V = K[E] = K[ES]

  27. ENZIMAS –ATIVIDADE ENZIMÁTICA • Fatores que alteram a velocidade de reações enzimáticas: - pH; - temperatura; - concentração das enzimas; - concentração dos substratos; - presença de inibidores.

  28. ENZIMAS – INFLUÊNCIA DO PH • O efeito do pH sobre a enzima deve-se às variações no estado de ionização dos componentes do sistema à medida que o pH varia. • Enzimas  grupos ionizáveis, existem em ≠ estados de ionização.

  29. ENZIMAS – INFLUÊNCIA DO PH • A estabilidade de uma enzima ao pH depende: - temperatura; - força iônica; - natureza química do tampão; - concentração de íons metálicos contaminantes; - concentração de substratos ou cofatores da enzima; - concentração da enzima.

  30. ENZIMAS – INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA •  temperatura dois efeitos ocorrem: • a taxa de reação aumenta, como se observa na maioria das reações químicas; • a estabilidade da proteína decresce devido a desativação térmica. • Enzima  temperatura ótima para que atinja sua atividade máxima, é a temperatura máxima na qual a enzima possui uma atividade cte. por um período de tempo.

  31. ENZIMAS – INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA • O efeito da temperatura depende: - pH e a força iônica do meio; - a presença ou ausência de ligantes. • Acima desta temperatura, o  velocidade de reação devido a temperatura é compensado pela perda de atividade catalítica devido a desnaturação térmica.

  32. ENZIMAS – INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA • Ea  Lei de Arrehenius • Ea pode ser determinada medindo-se a cte de velocidade da reação em ≠ temperaturas. • Curva A: gráfico usual. • Curva B: o gráfico mostra uma variação definida na inclinação, se em determinada temperatura, uma etapa ≠ se torna limitante da velocidade. • Curva C: uma queda brusca na curva indica inativação enzimática.

  33. ENZIMAS – INFLUÊNCIA DA [E] • Velocidade de transformação do S em P  qtidade de E. • Desvios da linearidade ocorrem: • Presença de inibidores na solução de enzima; • Presença de substâncias tóxicas; • Presença de um ativador que dissocia a enzima; • Limitações impostas pelo método de análise. • Recomenda-se: • Enzimas com alto grau de pureza; • Substratos puros; • Métodos de análise confiável.

  34. vo Vmax [S] ENZIMAS – INFLUÊNCIA DA [S] • [S] varia durante o curso da reação à medida que S é convertido em P. • Medir Vo= velocidade inicial da reação. • [E] = cte. • [S] pequenas  Vo linearmente. • [S] maiores  Vo por incrementos cada vez menores. • Vmax  [S]  Vo insignificantes. • Vmax é atingida  E estiverem na forma ES e a [E] livre é insignificante, então, E saturada com o S e V não com  de [S].

  35. ENZIMAS – CINÉTICA ENZIMÁTICA • Victor Henri (1903): E + S ES • 1913 Leonor Michaelis -Enzimologista Maud Menten - Pediatra K1 Kp E + S ES E + P K-1 Etapa rápida Etapa lenta

  36. ENZIMAS – CINÉTICA ENZIMÁTICA • Cinética Enzimática • Determinar as constantes de afinidade do S e dos inibidores; • Conhecer as condições ótimas da catálise; • Ajuda a elucidar os mecanismos de reação; • Determinar a função de uma determinada enzima em umarota metabólica.

  37. Vmax [S] v = Vmax Km + [S] v = Vmax [S] 2 v Km v = Vmax 1 2 1- [S]  Km>>[S] 2- [S]  [S]>>Km 3- v = Vmax 3 2 Km [S] ENZIMAS – CINÉTICA ENZIMÁTICA

  38. ENZIMAS – CINÉTICA ENZIMÁTICA • Afinidade da enzima ao substrato. • Km depende: • aspectos específicos do mecanismo de reação; • n° de passos da reação; • velocidades relativas dos passos individuais.

  39. K1 Kp ES E + P E + S K1 K2 K-1 E + S ES K-1 K3 V E + P EP Vmax [2E] K-2 Vmax [E] [S] ENZIMAS – CINÉTICA ENZIMÁTICA • Vmax: Vmax = Kp[Et] Vmax = K3[Et]

  40. v = Vmax [S] Km V [S] Enzimas – ordem da reação Quando a formação de P for proporcional à [S] a velocidade da reação é de 1a ORDEM [S]  [S] <<Km v = K[S] Quando a velocidade da reação independe da [S] a reação é de ORDEM ZERO [S]  [S]>>Km v = Vmax

  41. Inclinação = 1 1 -1 1 Km [S] v Km Vmax Vmax ENZIMAS – MÉTODOS GRÁFICOS • Gráfico dos Recíprocos de Lineweaver-Burk

  42. Vmax Inclinação = v -Km Vmax v Km [S] ENZIMAS – MÉTODOS GRÁFICOS • Gráfico de Eadie-Hofstee

  43. Inclinação = [S] Km 1 v Vmax Vmax -Km [S] ENZIMAS – MÉTODOS GRÁFICOS • Gráfico de Hanes-Woolf

  44. 2,3log[S]o Inclinação = t [S] -1/Km Vmax Vmax ([S]o-[S]) Km t ENZIMAS – MÉTODOS GRÁFICOS • Gráfico da equação integrada de Michaelis-Menten

  45. INIBIDORES REVERSÍVEIS IRREVERSÍVEIS COMPETITIVOS NÃO COMPETITIVOS INCOMPETITIVOS ENZIMAS – INIBIÇÃO ENZIMÁTICA • Qualquer substância que reduz a velocidade de uma reação enzimática.

  46. I compostos com estrutura molecular lembra S afinidade da enzima pelo substrato [substrato] necessária para obter a mesma [ES] ENZIMAS – INIBIÇÃO COMPETITIVA • Inibidor competitivo concorre com o S pelo sitio ativo da E livre. • I  análogo não metabolizável, derivado de um S verdadeiro, S substituto da E ou um P da reação. Km aparente da enzima

  47. K1 K2 E + S ES E + P + I KI EI ENZIMAS – INIBIÇÃO COMPETITIVA Michaelis-Menten Lineweaver-Burk

  48. ENZIMAS – INIBIÇÃO COMPETITIVA 1- sem inibidor 2- com inibidor na concentração [I1] 3- com inibidor na concentração [I2] > [I1]

  49. I não tem semelhança estrutural com o S [substrato] não diminui a inibição Km da enzima NÃO se altera Vmax na presença do inibidor ENZIMAS – INIBIÇÃO NÃO-COMPETITIVA • Inibidor não-competitivo se liga reversivelmente, aleatória e independentemente em um sítio que lhe é próprio.

  50. + + I I ENZIMAS – INIBIÇÃO NÃO-COMPETITIVA K2 KS E + S ES E + P KI KI KS EIS EI+ S Michaelis-Menten Lineweaver-Burk

More Related