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Estrutura Função

1. Função proteica envolve a ligação reversível com outras moléculas. A molécula que se liga reversivelmente à proteina→ LIGANTE

2. O ligante se liga na proteína e um sítio específico, chamado SÍTIO DE LIGAÇÃO. Sítio de ligação: complementar ao ligante em tamanho, forma, carga, hidrofilicidade/hidrofobicidade, “específico”

3. A adaptação estrutural resultante da ligação da proteína aoligante→ “Adaptação Induzida” ou “Encaixe Induzido”.

4. No caso da ENZIMA,

Ligante = Substrato

Sítio de ligação = Sítio Ativo, Sítio Catalítico

Enzimas

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1. Duas condições fundamentais para a vida :

(1) capacidade de se autoreplicar

(2) capacidade de catalisar reações químicas eficiente e

seletivamente

Ex. : Açúcar pode ser estocado por anos, mas no organismo ele

libera energia química em segundos “ catálise”

Introdução

Energia

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 2870 kJ of energy

“ ENZIMAS” - Proteínas altamente especializadas que

possuem as seguintes propriedades:

Eficiência catalítica extraordinária

Alto grau de especificidade

Podem ser reguladas

Enzimas

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Eficiência Catalítica

Eficiência catalítica: enzimas são catalizadores capazes de aumentar enormemente a velocidade de reações químicas específicas sem serem consumidos no processo.

Sítio Ativo: Região específica, em forma de fenda ou bolso, ondecadeias laterais de aminoácidos criam um ambientetridimensional complementar ao substrato.

Quimotripsina

SÍTIO ATIVO

SUBSTRATO (ligante)

Especificidade

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A concentração e a atividade da enzima podem ser reguladas.

Regulação

Isso permite que a célula ajuste o metabolismo de acordo com as necessidades.

Regulação da expressão gênica

- pH, temperatura

-Interação com moduladores/reguladores

-Interação com inibidores

São classificadas de acordo com o tipo de reação que catalisam

Classificação

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Algumas enzimas precisam de outras moléculas além da proteína

para sua atividade enzimática.

Grupos Prostéticos

Cofatores : compostos inorgânicos

Cofatores e Coenzimas

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Cofatores e Coenzimas

Cofatores : compostos orgânicos

Enzimas: Como funcionam?

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A função termodinâmica denominada de energia livre (G) é importante

para compreender como as enzimas trabalham.

Enzimas diminuem a energia de ativação

Parâmetros termodinâmicos que deve-se considerar:

1) A variação de energia livre (∆G) entre produtos e reagentes. ∆G: indica

a espontaneidade da reação

2) A energia necessária (energia de ativação) para iniciar a conversão dos

reagentes em produtos. Determina a velocidade da reação

Energia Livre de Ativação

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O Sítio Ativo funciona como um “molde molecular flexível”, que se liga ao substrato em uma estrutura geométrica similar ao estado de transição…

Glicose

Sítio de Ligação do Substrato“SÍTIO ATIVO”

A ligação do substrato ao sítio ativo induz alterações na conformação da proteína,

amoldando sua estrutura e a do substrato de modo a favorecer a catálise.

Estabilização do estado de transição

Cinética

Enzimática

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“Estuda o mecanismo de reações catalisadas

enzimaticamente através do estudo da

velocidade da reação enzimática e como

ela se altera em função de mudanças nos

parâmetros experimentais”

Cinética Enzimática

Fatores que afetam a velocidade da reação

enzimática:

Cinética Enzimática

Concentração do Substrato

Temperatura

pH

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1913: Teoria geral da ação das enzimas (Michaelis&Menten)

1. Inicialmente a enzima (E) se combina reversivelmente

com o substrato (S) para formar o complexo ES, um

passo relativamente rápido;

2. A seguir, o complexo ES se rompe liberando o produto

(P) e regenerando a enzima livre (E) - uma etapa lenta.

ETAPA LIMITANTE DA REAÇÃO!

1913: Teoria geral da ação das enzimas (Michaelis&Menten)

E + S ⇌ ES E + P1 2

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1. A [S] é muito maior do que a [E]

2. [ES] não varia com o tempo, isto é a velocidade de formaçãode ES é igual ao da degradação (“Estado Estacionário”).

3. Velocidade inicial: As velocidades iniciais (V0) são utilizadas naanálise de reações enzimáticas. A Velocidade é medida assimque o substrato é adicionado.

Equação de Michaelis-Menten

As seguintes considerações são feitas ao derivar-se a equação de Michaelis & Menten:

E + S ⇌ ES E + P1 2

Onde:

Vo: velocidade no tempo inicial quando a [S] >>> [E]

Vmax: V máximo

[S]: concentração do substrato

Km: constante de Michaelis

Equação de Michaelis-Menten

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E + S ↔ ES ↔ E + P

[S] >>Km: Enzima está saturada com S (todas as enzimas econtram-secomplexadas com o substrato). A velocidade independe da [S]

[S] << Km: Grande quantidade de enzimas livres. A velocidade é proporcional à [S].

Efeito da [S] sobre a Velocidade da Reação (Vo)

Transformação da equação de Michaelis e Mentem

Gráfico dos Duplos-Recíprocos (Equação de Lineweaver- Burk)

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Km

• KM = [S] quando vo = 1/2 Vmax .

• Em geral, quanto menor o KM, mais forte é ligação do

substrato pela enzima.

• KM é usado como uma medida da afinidade da

enzima pelo substrato

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1. Importância Farmacêutica do estudo da inibição enzimática

Inibidores enzimáticos são agentes moleculares que interferem na

catálise, diminuindo a velocidade da reação… esse é o mecanismo de

ação da grande maioria de agentes farmacêuticos.

Ex. : Aspirina→ Inibidor da síntese de Prostaglandinas → Antiinflamatório

2. Classificação:

1) Inibição Reversível: Inibição Competitiva

Inibição Não-Competitiva

Inibição Inconpetitiva

Inibição Mista

2) Inibição Irreversível

Inibição da Atividade Enzimática

Inibição Competitiva

Inibidor compete (reversívelmente) com o substrato pelo sítio ativo

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Cinética na presença de [I] crescentes

1. Vmax → não se altera

2. Km → aumenta

Inibição Competitiva

[I]

5[I]

10 [I]

Exemplos: Intoxicação por Metanol

Desidrogenase alcoolica converte metanol em formaldeído (tóxico!) que

pode resultar em cegueira.

Tratamento: ETANOL

O etanol compete com o metanol pelo sítio ativo da enzima

Inibição Competitiva

Exemplos: Fármacos que reduzem o colesterol

- Lovastatina compete com a HMG-CoA pelo sítio ativo da HMG-CoA

Redutase

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Inibidor e substrato ligam-se a sítios diferentes!

Inibição Não-Competitiva

1. Vmax → diminui2. Km → não se altera

Inibição Não-Competitiva

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Inibidores irreversíveis LIGAM-SE COVALENTEMENTE à enzima

São úteis como ferramentas no estudo de mecanismo de reação,

principalmente para a identificação de aminoácidos importantes para a

catálise no sítio ativo.

Quimotripsina

(Diisopropylfluorophosphate)

Ligação covalente

Inibição IRREVERSÍVEL