Enzimas

São catalisadores das reações dos sistemas biológicos.

Praticamente todas as reações do corpos são mediadas por enzimas (proteínas catalisadoras) aumentam a velocidade das reações sem serem elas próprias alteradas nesse processo.

Atuam diminuindo a energia de ativação.


Sufixo ASE é usado para caracterizar enzimas.
Exemplo:
- ATP-Glicose-fosfo-Transferase: Indica uma enzima que catalisa a transferência de um grupo fosfato do ATP à glicose. Nome trivial: hexocinase.

Nome usual de enzimas: tripsina, pepsina, ptialina.

Classificação

- Oxirredutases: São enzimas que fazem transferência de elétrons (pode ser íons de hidreto ou átomos de H)
- Transferases: Fazem reações de transferência de grupos.
- Hidrolases: Catalisam reações de hidrolise (transferência de grupos funcionais da água H+/OH-)
- Liases: Adição de grupos de ligações duplas ou formação de ligações duplas removendo grupos.
- Isomerases: Catalisam a transferência de grupos intramoleculares produzindo formas isoméricas.
- Ligases: Catalisam a formação de ligações C-C, C-S, C-O e C-N.

Sítio enzimático é a região da molécula da enzima que participa da reação com o substrato.
O sítio ativo (na enzima) pode possuir componentes que participam da reação do substrato que são componentes não proteicos, são chamados de cofatores.


Ligação da enzima ao substrato:

- Modelo chave-fechadura: Onde encaixa exatamente o substrato próprio à ela no sítio ativo.

Enzima + Substrato -> ES (complexo enzima-substrato) -> Enzima + Produto.
Liberação do produto e enzima inalterada.

Alem do modelo chave-fechadura existem um outro tipo de encaixe chamado "encaixe induzido".

- Modelo encaixe induzido:



Número de Turnover é o numero de moléculas convertidas em produto por segundo.
As enzimas são capazes de transformar de 100 a 1000 moléculas de substrato em produto por segundo. Pois reações com catalisações enzimáticas podem ocorrer de 103 a 108 vezes mais rápidas do que sem enzimas catalisadoras.

As enzimas são altamente seletivas, só interagindo e ligando substratos específicos e catalisando unicamente esse tipo de reação química.

Os cofatores: Muitas enzimas necessitam da associação com outras moléculas não-proteicas para realizar a catalisação.
Esses componentes são chamados de cofatores, podem ser íons metálicos ou moléculas orgânicas, são moléculas não-proteicas e de complexidade variada.

Coenzimas são moléculas orgânicas, normalmente vitaminas que atuam como cofatores (se associam a enzimas para realizar algum processo catalítico).
Metaloenzimas são enzimas que necessitam de íons metálicos.


A concentração de substrato é um fator que aumenta a velocidade da reação, como o pH e a temperatura.


Quanto mais for aumentado o substrato mais rápida será a velocidade da reação (formação de produtos maior e mais rápida), mas terá um momento em que por mais que aumente a quantidade de substrato não aumentará a velocidade pois todas as enzimas destinadas àquele tipo de reação já estarão sendo usadas.

O aumento da temperatura em acima de 40 graus faz com que ocorra a inativação térmica da enzima por uma desnaturação, já que é uma proteína.


O aumento da temperatura também pode ser benéfico, pois aumenta o número de moléculas com energia para atravessar barreira de energia e formar os produtos da reação.

Mudanças no pH:

Cinética Enzimática

Constante de Michaelis-Menten (Km) mede a afinidade do substrato com a enzima.
Quanto menor o Km, maior é a afinidade da enzima no substrato.

O valor correspondente a concentração de substrato no momento em que a ação enzimática atinge metade da sua velocidade máxima, então você encontrará nesse valor da concentração do substrato, também é o valor de afinidade da enzima pelo substrato.


Inibição enzimática pode ser inespecífica ou específica.

- Inibição enzimática inespecífica: Abaixa a atividade de todas as enzimas, pode ser provocado por um agente desnaturante por exemplo, como descrito acima a ação de altas temperaturas.

- Inibição enzimática específica: Diminui a atividade de uma enzima ou de um grupo restrito. Podendo ocorrer irreversivelmente ou reversivelmente.
No modo reversível existem inibidores competitivos e os não-competitivos.

* No irreversível: O inibidor e a enzima formam um complexo estável.

É o caso da aspirina (ácido acetilsalicílico) que inibe irreversivelmente enzimas de catalisação de prostaglandinas (é um mediador químico que hipersensibiliza os nociceptores deixando-os capazes de transformar qualquer estímulo em dor).
Ácido araquidônico passa pelo processo enzimático ciclo-oxigênase transformando-se em prostaglandinas.

* No reversível:
Pode ser dividido em:

- O inibidor reversível não-competitivo é quando o substrato pode se ligar a diferentes tipos de sítios ativos.



Vmax diferente. Km igual

A velocidade da reação enzimática na presença inibidor não-competitivo nunca poderá ser a máxima, portanto diminuirá, pois terá enzimas que mesmo com o aumento do substrato ficaram inativadas, pois o inibidor se ligou a outro sítio ativo do qual o substrato não consegue interferir, mas altera a ação catalítica da enzima.

- Os inibidores reversíveis competitivos se ligam somente a um sítio específico competindo diretamente com o substrato por aquele sítio.



Vmax igual e Km diferente.

O km aumenta porque é necessário mais substrato para atingir a velocidade máxima (Vmax: quando completa todas as enzimas).
Pois com mais substratos sendo eles competitivos, terão mais facilidade conseguindo tirar cada vez mais os inibidores das enzimas, até que estejam ligados a todas, ocasionando a velocidade máxima do processo.

Esses processos podem se reverter, como no caso do inibidor competitivo que é revertido com o aumento do substrato.


*Exemplos:

A penicilina e amoxacilina, antibióticos, atuam como inibidores de uma ou mais enzimas da síntese da parede celular bacteriana.
O captopril, enalapril e lisinopril também são inibidores, inibem a enzima que catalisa a angiotensina I na formação de angiotensina II que é um potente vasoconstritor, fazendo assim que a pressão arterial diminua.


Enzimas reguladoras que se ligam a substratos por ligações não covalentes são chamadas de alostéricas.
Moléculas que se ligam a essas enzimas reguladoras (enzimas alostéricas) por ligações não covalentes em lugares diferentes do sítio ativo são chamadas de efetores.
Os efetores podem ser positivos: que aumentam a atividade dessa enzima. Ou negativos que inibem diminuindo a atividade dessa enzima.

Isoenzimas são enzimas com a mesma função, mas que diferem na composição de aminoácidos. Apresentam múltiplas formas.

Zimogênio são precursores inativos de proteínas que precisam ser clivados em certo ponto por enzimas para dar origem a uma proteína funcional. É um mecanismo de defesa do corpo já que, por exemplo, proteínas digestivas não poderiam ficar ativas no citosol, pois senão começariam a digerir outras proteínas por lá, então são produzidas na forma inativa, zimogênios.