Profa. Gabriela MacedoTA 514

Os inibidores enzimáticos são compostos que podem diminuir a atividade de uma enzima.

Várias substâncias podem inibir as enzimas. Papel regulador importante: Metabolismo Fármacos Tecnologia

Depende da concentração do inibidor e regula a velocidade da reação.

Estudos elucidam estrutura do sítio ativo, seqüência das reações, etc.

Exemplos: Produtos químicos Metais tóxicos presentes na água ou em alimentos Venenos Medicamentos Antibióticos Produtos metabólicos

A (Substrato Inicial)

BEnzima B

C

D ( Produto final)

Produto final inibe a atividade da 1a. enzima da sequência

Medicamentos: Inibidores de enzimasEx: Ácido acetilsalicílico (Aspirina)Inibe a enzima que catalisa o primeiro passo da síntese de prostaglandina, composto envolvido em muitos processos, incluindo a dor.

Ác. Araquidônico Prostaglandina

Enzima (ativa) + Enzima (inativa) + Aspirina (Inibidor) Ác. salicílico

Prostaglandina Sintetase

Irreversíveis: E + I EI

Reversíveis:segundo a estabilidade de ligação com a molécula

E + I EI

Competitivo : Compete pelo centro ativo. Inibidor combina com EIc. Aumenta o Km da reação: menor afinidade pelo substrato

Não Competitivo: Alteram a estrutura da enzima, inviabilizando a reação. Inibidor combina com E e ES. Não altera Km.

Incompetitivo: Inibidor combina com ES

Quando o inibidor se liga reversivelmente ao mesmo sítio de ligação do substrato;O efeito é revertido aumentando-se a concentração de substrato. Este tipo de inibição depende das concentrações de substrato e de inibidor.

Formaldeído danifica tecidos: cegueira Ingestão de etanol: diminui formaldeído e

metanol excretado pela urina sem perigo. Etanol compete com metanol no sítio ativo

da enzima: quanto mais etanol, menos formação de formaldeído.

Etanol é oxidado para acetaldeído no fígado

Acetaldeído oxidado para acetato pela enzima mitocondrial aldeido desidrogenase.

Metanol: muito tóxico, 30mL pode causar morte humana.

Toxidade: não é do metanol, mas do formaldeído, que é produto metabólico.

Metanol é oxidado para formaldeído pela enzima alcool desidrogenase no fígado.

Tratamento: Ministrar ao paciente etanol, através de via oral ou intravenosa, em grandes quantidades.

Metanol + NAD Formaldeído + NADH

Etanol + NAD Acetaldeído + NADH

Alcool desidrogenase

Alcool desidrogenase

substrato S inibidor competitivo I

E+S ES E + P

Metanol + NAD Formaldeído + NADH

Etanol + NAD Acetaldeído + NADH

+I

 ⇅EI

K1

Alcool desidrogenase

Alcool desidrogenase

Quando o inibidor liga-se reversivelmente à enzima em um sítio próprio de ligação, podendo estar ligado à mesma ao mesmo tempo que o substrato;

Este tipo de inibição depende apenas da concentração do inibidor.

substrato Ssubstrato S

inibidor nãocompetitivo I

Inibidores de tripsina presentes em soja: não competitivos.

Inibidores de proteases: arroz, trigo, milho, batata inglesa, batata doce.

Ascaris Lumbricoides: produz inibidores de pepsina e tripsina. O verme não é digerido no intestino.

Há modificação covalente e definitiva no sítio de ligação ou no sítio catalítico da enzima, ou seja,acaba com a atividade enzimática.

Inibidor se liga com resíduo de aminoácido ou outro componente da enzima e bloqueia sítio ativo

Concentração da enzima ativa e velocidade da reação são diminuídas na mesma proporção que a concentração do inibidor.

Inibidor se liga a enzima: não é liberado por diluição nem diálise. Adição de substrato não altera o efeito da inibição

Inibição de enzimas por metais pesados (Ag+, Hg+, Pb+)

Metais tóxicos presentes em resíduos e efluentes de indústrias: solo e alimentos

Ex: Contaminação de peixes com mercúrio na ilha de Minamata(Japão), contaminação do solo com mercúrio em garimpos em Serra Pelada.

Os metais pesados se complexam com as enzimas sulfidrílicas e formam mercaptídeos

Enzima – SH Enzima-S-Ag

(Proteases, papaína,Bromelina)

(Enzima inativa)

Ag+, Hg+

Exemplo: Armas Químicas DIPF = Diisopropilfluorofosfato ( gás dos

nervos)Inibe a enzima acetilcolinesterase, que tem papel importante na transmissão do impulso nervoso.

Enzimas com múltiplas subunidades têm estrutura quarternária.

Cada subunidade catalítica tem seu próprio sítio ativo. Isso significa que pode ligar mais de uma molécula de substrato.

Alosteria significa "forma diferente". Enzimas alostéricas mudam de forma entre uma forma ativa e outra inativa como resultado da ligação dos substratos no sítio ativo ou de moléculas regulatórias em outros sítios.

Enzimas alostéricas podem ter subunidades regulatórias capazes de ligar moléculas ativadoras ou inibidoras.

Ativadores e inibidores são denominados "efetores". Os inibidores fazem com que a enzima alostérica adote a forma inativa. Os ativadores promovem a passagem à forma ativa.

Existe um equilíbrio entre as formas ativa e inativa. A quantidade de enzima que está no estado ativo ou inativo depende das concentrações relativas de substrato e inibidor, como sugere o diagrama.

Tem sítio para ligação do substrato, do inibidor e do ativador

Inibidor ligado: substrato e ativador desligado

Ativador ligado: Enzima ativa, liga o substrato.

Ligação do substrato ou efetor (inibidor ou ativador) modifica estrutura ou carga elétrica da enzima, de tal forma que altera a afinidade do subtrato aos sítios vagos

Regulação Alostérica: Inibitória: Produto final inibe a enzima

alostérica Estimulatória: A ligação de uma

molécula de substrato facilita a ligação da próxima molécula de substrato

À medida que a concentração do substrato é aumentada, o substrato se liga à enzima e desencadeia a mudança de conformação da enzima para a forma ativa. Na presença de inibidor, uma concentração mais elevada de substrato é necessária para mudar a conformação para a forma ativa. Entretanto, uma vez atingida uma concentração de substrato suficientemente alta para promover à passagem à forma ativa, o substrato se liga cooperativamente (daí a curva em forma de S), e atinge-se a mesma velocidade máxima observada sem inibidor. 

Síntese de isoleucina a partir de Treonina: reação ocorre em 5 etapas, onde a primeira enzima, a Treonina deaminase é inibida pela L-Isoleucina.

São compostos orgânicos, quase sempre derivados de vitaminas, que atuam em conjunto com as enzimas. Podem atuar segundo 3 modelos:

- Ligando-se à enzima com afinidade semelhante à do substrato- Ligando-se covalentemente em local próximo ou no próprio sítio catalítico da apoenzima

- Atuando de maneira intermediária aos dois extremos acima citados.

1. Temperatura: A atividade enzimática pode ser controlada por baixa ou alta temperatura

2. Quantidade de água e atividade de água: A quantidade disponível para uma enzima e seu substrato tem um papel importante na regulação da atividade de água.Baixa atividade de água pode restringir a atividade enzimática ou alterar o padrão de atividade.

3.pH Extremos: Condições altamente acídicas ou alcalinas podem ser usadas para inativar reversivelmente ou irreversivelmente as enzimas.

4.Reagentes Químicos: Certos aditivos podem ser usados para inibir ou prevenir a ação enzimática

Ex: Agentes quelantes podem ligar íons metálicos essenciais para a atividade enzimática.

EDTA: Ácido etilenodiaminotetraacético –Forma complexos fortemente com cátions divalentes ou de maior estado de oxidação como Fe2+, Zn2+, Cu2+, Co2+, Mn2+, Mg2+, Ca2+, Fe3+, Mo6+.

Ex. Ácido Cítrico: inibidor da PFO que causa escurecimento em frutas.

5. Alterações dos substratos: Algumas vezes a lavagem do tecidos pode remover compostos reativos indesejáveis ou enzimas

A remoção de cofatores e oxigênio podeser importante na minimização de reações enzimáticas não desejadas envolvendo oxigênio

6.Alterações dos produtos: Produtos iniciais de uma reação pode ser seletivamente canalizados em produtos não reativos ou convertidos de volta a sua forma original.

Ex: Redução do intermediário quinona de volta para o

composto fenólico original por ácido ascórbico pode retardar a reação de escurecimento em frutas e vegetais.

7. Controle do Processamento: controle enzimático do tecidos da matéria prima, juntamente com agrônomos e geneticistas

Ex: Cultivar pêssego com menos PFO para sucos Controle enzimático germinação e brotamento

cevada para malte de cervejaria Evitar brotamento de batatas