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ENZIMAS ENZIMAS São catalisadores biológicos→ aceleram a velocidade das reações, sem alterar a proporção entre reagente e produtos encontrada no final da reação e sem serem consumidos durante o processo. A maioria das enzimas são proteínas Exceção: RNAs que tem ação enzimática (ribozima) A manutenção da vida celular depende de um conjunto de reações químicas que devem ocorrer com alta especificidade e a velocidades adequadas. Enzimas Estrutura Enzimática Ribozimas RNAs Proteínas Conjugadas Cofator + apoenzima Holoenzima Simples Apoenzima Enzimas - Nomenclatura No século XIX - poucas enzimas identificadas • Adicionava-se sufixo ASE ao nome do substrato – enzima que hidrolisam • gorduras (lipo - grego) - LIPASE • amido (amylon - grego) - AMILASE • proteínas - PROTEASE • • Nomes arbitrários • Tripsina e pepsina - proteases • Catalase - H2O2 Enzimas - Nomenclatura • Sistema Oficial IUB (União Internacional de Bioquímica) • Cada enzima - no de código (E.C.- Enzime Comission) com 4 dígitos que caracterizam o tipo de reação •1o •2o dígito - classe dígito - subclasse •3o dígito - sub-subclasse •4odígito - indica o substrato Enzimas - Classificação N0 Classe Tipo de reação catalisada 1 Oxirredutases Transferência de elétrons (íons hidreto ou átomos H) 2 Transferases Reações de transferência de grupos 3 Hidrolases Reações de hidrólise 4 Liases Adição de grupos em ligações duplas ou remoção de grupos com a formação de ligações duplas 5 Isomerases Transferência de grupos dentro da mesma molécula para formar isômeros 6 Ligases Formação de ligações C-C, C-S, C-O, C-N pelo acoplamento da clivagem do ATP Enzimas - Classificação 1.AH Oxirredutases – transferência de elétrons + B A + BH 2 2 Exemplo Ácido Lático Desidrogenase Lactato desidrogenase COOH CO CH3 NADH Ácido Pirúvico NADox COOH H-C- OH CH3 Ácido Lático Enzimas - Classificação 2. Transferases transferência de grupos Exemplo: Hexoquinase Enzimas - Classificação 3. Hidrolases - reações de hidrólise (quebra) Exemplo: Lactase Lactose (-D-glicopironosil--Dgalactopiranose ) H2O Glicose + Galactose Enzimas - Classificação 4. Liases – adição ou remoção de grupos (H2O, NH4+, CO2). Ex: Fumarase Enzimas - Classificação 5. Isomerase – transferência de grupos dentro da mesma molécula, formação de isômeros Triose Phosphate Isomerase Enzimas - Classificação 6. Ligases – reações de síntese com consumo de ATP Exemplo: Piruvato carboxilase Resumo das 6 classes Enzimas - Nomenclatura ATP + D-Glicose ADP + D-Glicose-6-fosfato IUB - ATP:glicose fosfotransferase E.C. 2.7.1.1 2 - classe - transferase 7 - sub-classe - fosfotransferase 1 - sub-subclasse - fosfotransferase que utiliza grupo hidroxila como receptor 1 - indica ser a D-glicose o aceptor do grupo fosfato Hexoquinase Como as enzimas trabalham? • A enzima possui uma cavidade denominada centro ativo ou sítio catalítico. • Região na qual o substrato se liga. • Formados por aminoácidos trazidos à proximidade uns dos outros pelos dobramentos da cadeia polipeptídica. • Permite o reconhecimento do substrato. • O substrato deve ter a forma espacial adequada para alojar-se no centro ativo e grupos químicos capazes de estabelecer ligações precisas com os radicais do centro ativo. Enzimas Centro Catalítico / 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 Enzimas Catalisadores Aumentam a velocidade das reações Atuam diminuindo a energia de ativação Enzimas Componentes da Reação Enzimática E+S ES E+P E - Enzima S - Substrato(s) ES - Complexo Enzima -Substrato P – Produto(s) Enzimas Componentes da Reação Enzimática E+S ES Substrato se liga ao SÍTIO ATIVO da enzima P+E Enzimas • Energia de ativação – Diferença entre os níveis de energia do estado basal e do estado de transição Energia de ativação sem enzima Diferença entre a energia livre de S e P S Energia de ativação com enzima P Caminho da Reação Enzimas Ligação da Enzima ao Substrato Reação imaginária: Sem catálise enzimática esta reação não ocorreria, pois a energia de ativação a ser transposta é muito alta. Modelo chave-fechadura Neste modelo o complexo ES seria muito estável, impedindo a transformação do substrato em produto. A catálise não ocorreria. Modelo do encaixe induzido Uma enzima complementar ao estado de transição da reação ajudará a desestabilizar o bastão, resultando em catálise da reação. As interações entre substrato e enzima fornecem a energia que compensa o aumento de energia livre necessária para dobrar o bastão. Modelo do encaixe induzido Encaixe induzido: enzima e o substrato sofrem conformação para o encaixe. O substrato é distorcido para conformação exata do estado de transição. Sítio ativo Inúmeras interações fracas entre enzimas e substratos são formadas (pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas, pontes iônicas) A energia livre liberada pela formação destas interações parcialmente supre a energia para atingir o topo da colina energética. Esta mesma energia de ligação faz com que a enzima seja específica
