aula-6_enzimas---mecanismo-de-acao.pdf

7/24/2019 aula-6_enzimas---mecanismo-de-acao.pdf

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O que so enzimas?

Catalizadores biolgicos- Aceleram reaes qumicas especficassem a formao de produtos colaterais

SUBSTRATO

SITIO ATIVOCOMPLEXOENZIMA SUBSTRATO

PRODUTO


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Caractersticas das enzimas

2 - Funcionam em solues aquosas diludas, emcondies muito suaves de temperatura e pH(mM, pH neutro, 25 a 37oC)Pepsina estmagopH 2Enzimas de organismos hipertermfilos (crescem emambientes quentes) atuam a 95oC

1 - Grande maioria das enzimas so protenas(algumas molculas de RNA tem atividade cataltica)


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3 - Apresentam alto grau de especificidade porseus reagentes (substratos)

Regio da enzimaonde ocorre areao = stio ativo

Molcula que se

liga ao stio ativoe que vai sofrera ao daenzima =substrato

4 - Peso molecular: varia de 12.000 1 milho daltons(Da), so portanto muito grandes quando comparadas

ao substrato.


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glicose

hexoquinase

catalase

Tetrmero60KDa ~ 500aa

98000 Da 920aa

5 - A atividade cataltica das Enzimas depende daintegridade de sua con fo rmao pro tica nat iva

local de atividade cataltica (sitio ativo)

Stio ativo e toda a molcula proporciona um ambienteadequado para ocorrer a reao qumica desejada

sobre o substrato


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Enzima ativa = Holoenzimas

Parte protica das enzimas + cofator

Apoenzima ou apoprotenaon inorgnico

Molcula complexa (coenzima)

Covalentemente ligados apoenzima

GRUPO PROSTTICO

A atividade de algumas enzimas podem depender deoutros componentes no proteicos


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COFATORES

Elemento com ao complementar ao sitio ativo asenzimas que auxiliam na formao de um ambiente ideal

para ocorrer a reao qumica ou participamdiretamente dela (transferncia de grupos)

Apoenzima(poro proteica)

Holoenzima(enzima ativa)

Cofator(poro no proteica)

Substrato


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ons cofatores de algumas enzimas


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Coenzimas molculas biolgicas que participam dociclo cataltico das enzimas recebendo ou fornecendo

grupos qumicos para a reao


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Nomes comuns de enzimas

Normalmente se adiciona o sufixo ase aonome do substrato ou atividaderealizada:

Amilasehidrolisa o amidoAmido sintetasesntese do amido

DNA-polimerasepolimeriza DNA


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Como chama uma enzima que faz a transfernciade um grupo amino de um aminocido

aminotransferase ou transaminase


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Como chama uma enzima que quebra a ligaopeptdica de uma protena?

Hidrolase (reao qumica)

Peptidase ou Protease (funo)

Aminopeptidase

Endopeptidase

Carboxipeptidase


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classe grupo Reao catalisada

EC 1 Oxidorredutase Transferncia de eltrons (onshidreto ou tomos de H)

EC 2 Transferase Transferncia de grupos

EC 3 Hidrolase Hidrlise (transferncia de gruposfuncionais envolvendo gua)

EC 4 Liase Adio de grupos funcionais adupla ligao ou formao dedupla ligao pela remoo degrupos

EC 5 Isomerase Transferncia de grupos dentro damesma molcula formando

ismerosEC 6 Ligase Formao de ligaes C-C, C-S, C-

O e C-N por meio de ligaes decondensao e quebra de ATP

Classificao das enzimas6 Classes de acordocom o tipo de reao/funo

Comit de Nomenclatura da Unio Internacional de Bioqumica e

Biologia Molecular http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/


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EC 2.6.1.1aspartate transaminase

EC 2.6.1.2alanine transaminase

EC 2.6.1.3cysteine transaminase

EC 2.6.1.4glycine transaminaseEC 2.6.1.5tyrosine transaminase

EC 2.6.1.6leucine transaminase

EC 2.6.1.7kynurenineoxoglutarate

transaminase

EC 2.6.1.82,5-diaminovalerate transaminase

EC 2.6.1.9histidinol-phosphate transaminase

EC 2.6.1.10deleted, included in EC 2.6.1.21

EC 2.6.1.11acetylornithine transaminase

EC 2.6.1.12alanineoxo-acid transaminase

EC 2.6.1.13ornithine aminotransferase

EC 2.6.1.14asparagineoxo-acid

transaminase

EC 2.6.1.15glutaminepyruvate transaminase

EC.....

EC 2.1 Transferring one-carbon groups

EC 2.1.1 Methyltransferases

EC 2.1.2Hydroxymethyl-, Formyl- and Related

Transferases

EC 2.1.3 Carboxy- and Carbamoyltransferases

EC 2.1.4 AmidinotransferasesEC 2.2 Transferring aldehyde or ketonic groups

EC 2.2.1 Transketolases and Transaldolases

EC 2.3 Acyltransferases

EC 2.3.1Transferring groups other than amino-

acyl groups

EC 2.3.2 Aminoacyltransferases

EC 2.3.3Acyl groups converted into alkyl on

transfer

EC 2.4 GlycosyltransferasesEC 2.4.1 Hexosyltransferases

EC 2.4.2 Pentosyltransferases

EC 2.4.99 Transferring other glycosyl groups

EC 2.5 Transferring alkyl or aryl groups, otherthan methyl groups

EC 2.5.1Transferring Alkyl or Aryl Groups, Other

than Methyl Groups

EC 2.6 Transferring nitrogenous groups

EC 2.6.1 Transaminases

EC 2.6.2 Amidinotransferases

EC 2.6.3 Oximinotransferases
http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/1.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/2.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/3.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/4.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/5.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/6.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/7.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/8.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/9.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/10.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/21.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/11.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/12.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/13.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/14.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/15.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/19.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/19.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/15.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/14.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/13.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/12.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/11.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/21.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/10.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/9.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/8.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/7.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/6.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/5.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/4.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/3.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/2.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/1.html


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EC 2.6.1.2 alanine transaminase
http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/2.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/2.html


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Enzimas fornecemum ambiente especficopara tornar uma reao

biolgicatermodinamicamentemais favorvel.

Como as enzimas agem?


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Vrias ligaes e interaes entre os resduos de aado centro ativo e o substrato proporcionam a

ocorrncia da reao qumica necessriaaumentando a velocidade da reao qumica


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Como ocorre uma reao enzimtica?

S + E ES EP P + E

O equilbrioreflete a diferena de energia livre entreo estado fundamental do [S] e [P] (espontnea ou

no), determina o caminho da reao

Enzimas no alteram o equilbrio da reaoapenas aumentam a velocidade dela


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Reactants

Energy

Products

Progress of the reaction

Amount ofEnergy released(G< 0)

Free

ener

gy

Reao espontneaenergia livre do produto

menor que do reagente

Reactants

Energy

Products

Progress of the reaction

Amount of

energy required(G> 0)

Free

energyReao no espontneaenergia livre do produto

maior que do reagente


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A velocidadeda reao estrelacionada energia de ativao

As enzimas aumentam a velocidade das

reaes qumicas

O que a energia de ativao?


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Equilbrio

Velocidade

Energia de ativao dada pela diferena energticaentre o estado fundamental e o de transio


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As enzimas aumentam a velocidade dasreaes diminuindo a energia de ativao

das reaes


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Como as enzimas diminuem a energia de ativao?

Direcionam osubstrato para a

posio adequadados grupos reativos

Proporciona aassociao e a aquisio

de cargas eltricasimportantes para areao


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Modelo chave-fechadura

Explica especificidade

mas no a termodinmicadas reaes catalisadaspelas enzimas nemresultados experimentaisde estrutura.

COMO EXPLICAR A ATUAO DAS ENZIMAS NAVELOCIDADE DAS REAES???

Enzimas apresentam stio de ligao com configuraocomplementar ao estado de transio da reao


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Considere a reao de quebra de um basto demetal por uma enzima - bastonase

Sem enzima

Substrato Estado detransio

Produto

Se no houver a participao de uma enzima adobradura e quebra do basto no vai ocorrer


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Enzima com stio complementar estruturado substrato (Modelo Chave-fechadura)

Interaes magnticas =interaes fracas

Interaes entre E e S estabilizam o substrato e odobramento do basto impedido por tais

interaes


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Enzima com stio complementar estrutura doestado de transio do substrato

A bastonase possui uma estrutura que ajuda a

desestabilizar (dobrar) o basto pela ao das interaesfracas contribuindo para a quebra do substrato


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Os centro ativos das enzimas so regies complementares

aos estados de transio, formam muitas ligaes fracas como substrato

A energia liberada pelas interaes fracas (energia de ligao)entre o Substrato e a Enzima proporcionam a energia

suficiente para que a energia de ativao da reao sejadiminuda.

As interaes fracas entre a Enzima e o Substrato tambmcontribuem para a especificidade da reao

Como as enzimas aumentam a velocidade da reao?

Uma vez estando o substrato posicionado no stio ativo daenzima grupos catalticos funcionais auxiliam a quebra e aformao de ligaes por meio de uma variedade emecanismos


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Quais so os grupos catalticos ecomo a catlise ocorre?

Trs tipos de mecanismos catalticos:

Catlise cido-base geral (transferncia de prtonsde um substrato ou de um intermedirio)

Catlise covalente (formao de ligao covalentetransitria entre o substrato e a enzima)

Catlise por ons metlicos (ons metlicosligados s enzimas auxiliam a reao)


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Catlise cido-base geral

Reagentes

Forma intermedirio

carregado e instvelreao se desloca

para o lado dosreagentes


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gua ou outros grupospodem doar prtons (oureceber) e estabilizar ointermedirio

proporcionando a formaode molculas que sequebram nos produtos maisrapidamente

Grupamentos das

cadeias laterais deaminocidos noscentros ativos dasenzimas


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Aminocidos que recebem ou doam prtonsnos centro ativos das enzimas

Esse tipo de catlise ocorre na maioria das enzimas

Isso explica adependncia

do pH naatividade dasenzimas


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Catlise covalente

Nesse tipo de catlise ocorre a formao de uma

ligao covalente entre a enzima e o substrato(ex: hidrlise)

A B A B+H2O

A B+H2OA B + X: A X B+ + X:

Na presena de uma enzima com um gruponucleoflico essa reao acontece em dois passos

Aminocidos mostrados anteriormente e alguns grupos

funcionais de coenzimas agem como nuclefilos


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Catlise por ons metlicos

Nesse tipo de catlise o on (zinco, magnsio ouclcio) esto ligados a aminocidos do centro ativoe participam da catlise como nas catlises cido-base orientando o substrato ou estabilizando ocomplexo ES eletricamente.


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Tarefa

Pesquise e escreva resumidamentesobre um tema do uso de enzimas no

setor industrial e um no setor agrcoladescritos a seguir.

Coloque referncia bibliogrfica eno copie (plagio crime).


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Segmento Industrial Enzima Aplicao

Detergentes proteases, amilases,

celulase

Remoo de manchas, lavagem

e clarificao de cores

Alimentos proteases,amilases,lactases,trasnsglutaminase,

lipoxigenase

Coagulao do leite (frmulasinfantis), queijo, remoo da

lactose, branqueamento eamolecimento do po, etc.

Bebidas Amilase, -glucanase,Acetolactato

descarboxilase, lacase

Tratamento de sucos, maturaode cervejas,

Textil Celulase, Amilase,Catalase

Amolecimento do algodo,remoo de tintas em excesso

Higiene pessoal ebeleza

Amiloglicosidase,Glicose oxidase,

Peroxidase

Atividade antimicrobiana

Uso tecnolgico das enzimas


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Uso de enzimas na rea agronmica

Identificao de cultivares soja, feijo, milho(isoenzimas)Uso de inibidores enzimticos para controle depragas (Inibidores de enzimas digestivas dos insetos com plantastransgnicas)

Biologia molecular e engenharia genetica (produo deorganismos modificados ou transgnicos)Extrao de leo de soja, amendoim, algodo, etc.(rompimento da parede celular e vacolos com leo sem solventesorgnicos ou prensas mecnicas)

Compostagem (

degradao de resduos e produo de

adubos)Utilizao da biomassa para produo de etanol(Amilase, Amidoglucosidase, Glucose isomerase, Celulase)

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