Enzimas : Cinética, inibição e regulação

1. Enzimas: Cinética, inibição e regulação

2. CONDIÇÕES FUNDAMENTAIS DA VIDA: • Autorreplicação; • Catálise de reações químicas com eficiência e seletividade

3. Enzimas • Moléculas catalisadoras que aumentam a velocidade das reações, sem sofrerem alterações no processo global; • Na faixa de 5 a 17 ordens de magnitude. Praticamente todas as reações que caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas.

4. Enzimas RESÍDUOS DE AAS COM GRUPOS DE CADEIAS LATERAIS QUE SE LIGA AO SUBSTRATO CATALISA A TRANSFORMAÇÃO BIOQUÍMICA http://www.youtube.com/watch?v=s4jEZ9Os6QM

5. Enzimas Estado de transição • OS CATALISADORES AUMENTAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES POR DIMINUÍREM AS ENERGIAS DE ATIVAÇÃO (interação covalente e fracas entre enzima e substrato); • NA EVOLUÇÃO, AS ENZIMAS DESENVOLVERAM-SE PARA DIMINUIR SELETIVAMENTE AS ENERGIAS DE ATIVAÇÃO DAS REAÇÕES NECESSÁRIAS PARA A SOBREVIVÊNCIA CELULAR

6. Enzimas • Ribozima Molécula de RNA com atividade catalítica

7. Nomenclatura SUFIXO ASE UREASE_ CATÁLISE DA UREIA DNA POLIMERASE_ POLIMERIZAÇÃO DNA PEPSINA_ DO GREGO PEPIS (DIGESTÃO) ACORDO INTERNACIONAL EM BIOQUÍMICA

8. Classificação das Enzimas

9. Classificação das Enzimas

10. Isozimas Isozimas - enzimas que catalisam a mesma reação mas apresentam estruturas diferentes (primária e/ou quaternária). Podem ser : - constituem diferentes enzimas produzidas por diferentes genes; Desidrogenase lática

11. SÍTIO ATIVO PROPRIEDADES DAS ENZIMAS • Cadeias laterais de AAs (fenda ou bolso_3D) • Eficiência catalítica • Especificidade • Sítio de ligação do substrato; • Sítio catalítico.

12. Um ou mais íons inorgânicos ou molécula orgânica ou metalorgânica complexa (coenzima). PROPRIEDADES DAS ENZIMAS COFATOR

13. Cofator (inorgânico) PROPRIEDADES DAS ENZIMAS Algumas enzimas requerem a presença de íons metálicos para que a reação catalítica ocorra (Mg, Zn, Fe, Ca, Cu, Mn). Anidrase carbônica é uma enzima que tem um papel importante no transporte do CO2 e no controle do pH do sangue. Zinco

14. Coenzima_ carreadores transitórios de grupos funcionais específicos. A maioria deles é derivada das vitaminas (deve estar na dieta em pequenas quantidades).

15. Coenzima Grupo prostético (coenzima) As enzimas quando ligadas covalentemente ou não-covalentemente às coenzimas, são chamadas de holoenzimas Holoenzima Apoenzima

16. PROPRIEDADES DAS ENZIMAS Regulação Localização específica

17. Especificidade enzimática Modelos enzimáticos 1. Chave-fechadura Não é o ideal, estabiliza o substrato.

18. Especificidade enzimática Modelos enzimáticos 2. Encaixe induzido Interações ótimas só ocorrem no estado de transição.

20. Modelos enzimáticos • Especificidade enzimática

21. CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO Unidade de enzima (U) - quantidade de enzima que catalisa a transformação de 1 µmol de substrato por min [ES] SÍTIOS DE LIGAÇÃO OCUPADOS

22. Temperatura e estabilidade molecular FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO A temperatura ótima para a maioria das enzimas humanas está entre 35 e 40ºC. Acima de 40ºC, as enzimas desnaturam. Bactérias termófilas apresentam temperaturas ótimas acima de 70ºC.

23. Efeito do pH FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA REAÇÃO Cadeias laterais ionizáveis ou não ionizáveis

24. É obtida pela determinação da velocidade da reação catalisada pela enzima sob condições definidas. Atividade enzimática

25. Equação de Michaelis-Menten Cinética enzimática reversível • É baseado nos seguintes pressupostos: • E, S e ES estão em equilíbrio; • a conversão de ES em E + P é uma etapa irreversível e limitante da velocidade. • Velocidade inicial é calculada quando a enzima é misturada ao substrato, sendo nesse momento o produto muito pequeno. Km= K2 + K3/K1

28. A velocidade da reação é diretamente proporcional à concentração da enzima

29. Constante de Michaelis-Menten (Km) Afinidade da enzima e do seu substrato específico Qual correlação entre Km e Vmáx? Km=Vmáx/2 Km=[S] Experimentalmente (grandes qtdes de substrato)

30. Gráfico de Lineweaver-Burk Cinética enzimática A inversão de Vo e [S] possibilta a determinação de Vmax e Km

31. Inibidores irreversíveis Inibidores reversíveis Inibição enzimática Inibidores enzimáticos são substâncias que interferem na atividade das enzimas, bloqueando o processo catalítico. Inibidores fisiológicos Fármacos Substâncias tóxicas

32. Inibidores Irrevesíveis Inibição enzimática Gases tóxicos derivados de Ácidos fluor-fosfórico (HPO2F2, H2PO3F) organofosforados carbamatos Sítio ativo da colinesterase

33. Inibidores Irrevesíveis

34. Inibição Competitiva Inibição enzimática • Inibidores reversíveis E + S + I ⇄ ES + EI • Os inibidores competitivos são geralmente substâncias análogas à do substrato; • A enzima pode complexar ou o substrato ou o inibidor mas não ambos simultaneamente; • Ocorre aumento do Km (Km aparente), sem modificação da Vmáx; • A ação dos inibidores competitivos é abolida a concentrações elevadas do substrato. • Reversão (aumento do substrato).

35. Inibição Não-competitiva Inibição enzimática E + S + I ⇄ ES + EI + EIS • O inibidor se liga à enzima num local diferente do sítio ativo; • A enzima pode combinar-se simultaneamente com o substrato e o inibidor; • Ocorre diminuição aparente do Vmáx (menos enzimas); • O inibidor afeta a configuração mais apropriada à catálise. Ex: metais pesados

38. Controle alostérico Regulação enzimática

39. Modificação covalente Regulação enzimática A modificação covalente pode ser ocorrer pela adição de diferentes radicais, pelos processos denominados fosforilação, glicosilação, galactosilação, metilação, entre outros. quinase e fosfatase

40. Imunoensaio ELISA (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) Aplicações clínicas

41. Aplicações clínicas Busca por atividade de isozimas

42. Aplicações clínicas Busca por atividade de isozimas

43. Biossensores enzimáticos Aplicações clínicas glicose oxidase