Enzimas

1. Enzimas

2. Enzimas Introdução • Definição • Proteínas • exceção: grupo de RNA catalítico • Catalisadores • Características • Alto poder catalítico • Alta especificidade • Funcionam em solução aquosa • Atividade em temperatura e pH fisiológicos • Mais eficientes que vários catalisadores não biológicos

3. Enzimas Introdução • Importância • Aceleram reações • Coordenam cadeias de reações • Respondem a estímulos locais e à distância • Estudo de patologias genéticas • Acompanhamento de doenças e tratamentos • Diagnóstico de doenças • Processamento de alimentos

4. Enzimas Introdução Holoenzima • Definições Proteína Cofator Apoenzima ou Apoproteína • Pode ser: • íon inorgânico • molécula orgânica Coenzima Se covalente Grupo Prostético

5. Enzimas Classificação

6. Enzimas Mecanismos de ação • Variação de energia livre padrão (G0) • G0 em pH 7,0 (G0’) • Estado de transição • Energia de ativação (G*) • Conceitos • Velocidade de reação • Equilíbrio • Substrato • Sítio ativo • Estado inicial • Energia livre (G) G

7. Enzimas Mecanismos de ação • Reações catalisadas por enzimas • Sem interferência no equilíbrio • Atingem o equilíbrio mais rápido • Redução da energia de ativação • Intermediários • Passo limitante G

8. Enzimas Mecanismos de ação • Poder catalítico e especificidade • Interações entre grupo funcional e substrato • Energia para baixar energia de ativação: deriva de interações fracas • Complexo enzima-substrato • Energia de ligação • Complementaridade • Modelo inicial: chave e fechadura • Sítio ativo x estado de transição • Modelo da quebra do bastão

9. Enzimas Mecanismos de ação

10. Enzimas Mecanismos de ação

11. Enzimas Cinética enzimática • Definição • Estudo das velocidades de uma reação e suas mudanças em resposta a alterações em valores experimentais • Efeito da concentração do substrato

12. Enzimas Cinética enzimática • Equação de Michaelis-Menten • Duplo recíproco y = a x + b

13. k3 k1 E+S ES E+P k2 Enzimas Cinética enzimática • Conceitos • Cinética de Michaelis-Menten • VMax e KM característicos para cada enzima • reações com mais de 2 intermediários • exceções • KM • depende da constante de passos intermediários da reação • KM =(k2+k3)/k1 • Constante de dissociação do complexo KM só representa a afinidade da enzima pelo substrato se k3<<k2 (KM=k2/k1) quando é chamado de KS

14. Enzimas Cinética enzimática • Conceitos • Número de turnover • constante de velocidade da etapa limitante • kcat=VMax/[Et] ; Vmax=k3[Et] • número de moléculas de substrato que são convertidas a produto, por segundo, por uma única molécula de enzima • ex: 1 moléc. de catalase converte 40.000.000 moléculas de H2O2 em 1 segundo • só é válido p/ enzima saturada de substrato • Se [S] << KM • enzima não saturada

15. Enzimas Inibição • Substratos múltiplos • Caminhos diferentes • Intermediários ternários • Inibição • Reversível • competitiva • S e I ligam-se ao mesmo sítio

16. Enzimas Inibição • Inibição • Reversível • não-competitiva • I liga-se a outro sítio sem independente da ligação de S • Diminui a concentr. de enzima ativa

17. Enzimas Inibição • Inibição • Reversível • incompetitiva • I liga-se a outro sítio somente no complexo ES • formas mistas em substratos múltiplos

18. Enzimas Inibição • Inibição • Irreversível • inibidores suicidas • inicia reação • converte-se e liga-se à enzima • inativadores baseados no mecanismo • Inativo até estar no sítio ativo

19. Enzimas Inibição

20. Enzimas Inibição

21. Enzimas Exemplo - DHL • Tetrâmero • Isoformas

22. Enzimas Exemplo - DHL • NAD(P)

23. Enzimas Exemplo - DHL

24. Enzimas Enzimas Regulatórias • Definição • Controlam a etapa limitante em uma cadeia de reações • Atividade aumentada ou diminuída em função de sinais • Classificação • Alostéricas • Reguladas por modificações covalentes reversíveis

25. Enzimas Enzimas Alostéricas • Características • Moduladores não-covalentes • Feedback • Exceções a várias regras • Sítio alostérico (pode coincidir com o sítio catalítico) • Não seguem a cinética proposta por Michaelis-Menten • Classificação • Homotrópicas • o substrato é o modulador (efetor) • Heterotrópicas • o modulador não é o substrato

26. Enzimas Enzimas Alostéricas • Características • Curva de saturação sigmoidal • Múltiplas sub-unidades • Interações cooperativas • homotrópicas

27. Enzimas Enzimas Alostéricas • Modelos de cinética • Simetria • enzima inteira ativa ou inativa • cada molécula de S ligada aumenta a probabilidade de transição para a forma ativa

28. Enzimas Enzimas Alostéricas • Modelos de cinética • Sequencial • cada sub-unidade (su) : ativa ou inativa • Ligação de S: aumenta a probabilidade de transição da su para a forma ativa • Ativação de uma su aumenta a probabilidade de transição da su vizinha para a forma ativa

29. P O OH OH CH2 CH2 CH2 Enzimas Enzimas Regulatórias • Moduladas por modificação covalente • Grupos são ligados (ou removidos) às enzimas • Ligações catalisadas por outras enzimas • Clivagens proteolíticas P Fosforilase quinase O CH2 Fosforilase fosfatase Fosforilase a (ativa) Fosforilase b (inativa)

30. Enzimas Resumo • Definição • Classificação • Mecanismo de ação • Velocidade x Equilíbrio • Especificidade • Estado de transição • Cinética • Michaelis Menten • Duplo recíproco • Substratos múltiplos • Inibidores • Enzimas regulatórias