Enzimas

Enzimas

1. Importância

   • Media maioria dos processos químicos biológicos
   • ↑velocidade↓energia
   • Ajuda no diagnóstico e prognóstico de doenças
     • Aumento na produção de enzimas plasmáticas intracelulares (lesões teciduais)
       • Fígado
         • alanina aminotransferase(ALT)
       • Músculo
       • Coração
         • Isoenzimas
           • Padrão encontrado no plasma p/ sítio da lesão
         • creatina-cinase (CK) /lactato-desidrogenase (LDH)
           • isoenzima híbrida (após o infarto-4 a 8hrs, pico em 24hrs)
           • LDH (pico:36 a 40hrs)para mais de 48hrs
         • Troponina T/ troponina I
   • Escassez em quant. ou ativ. gera: defeito genético, déficits nutricional ou toxina
   • Defeituosas geram mutações genéticas ou infecção(patógeno viral/bacteriano)
   • Estereoespecificidade

2. Nomeclatura

   • Curto
     • Sufixo "ase"+nome do substrato(ou descrição da ação)
   • Sistemático
     • Oxidorredutases: catalisam reações de oxirredução
     • Transferases: catalisam a transferência de grupos contendo C-, N- ou P-
     • Hidrolases: catalisam a quebra de ligações adição de água
     • Liase: catalisam a quebra de ligações C-C, C-S, e algumas ligações C-N
       • Eliminação de átomo--> duplas ligações
     • Isomerases:catalisam alterações geométricas ou estruturais dentro de uma molécula
     • Ligases: catalisam a ligação de duas moléculas nas reações acopladas à hidrólise da ATP
     • Descrição da reação+ sufixo "ase"

3. Toda enzima é proteínas(exceção: Ribozimas)

4. Propriedades

   • Sítio ativo/bolso
     • Interação: ES ↑estabilidade térmica e EP
       • Sítio ativo="fechadura"
         • grupamento prostético+cadeia lateral AA
         • proteger o substrato(água) e gerar um ambiente específico(polaridade,hidrofobicidade,pH)
         • Catálise
           • Proximidade
             • Maior concen.-->maior frequên.= ↑velocidade reação
           • Acidobásico
             • Grupa. funcionais ionizáveis de cadeias laterais aminoacil e dos grupa. prostéticos agem como ácidos ou bases
           • Tensão
             • Enzimas em reações líticas ligam-se em seus substratos que é desfavorável para clivagem(estado intermediário de transição)
               • Tensão resultante estira/distorce(enfraquece) a ligação-alvo deixando propensa à clivagem
           • Covalente
             • Comum entre as enzimas que catalisam as reações de transferência de grupamento.
   • Eficiência catalítica
     • 1 E. trans. 100 a 1000
       • Número de renovação(turnover)
   • Especificidade
     • Interagem com um ou alguns substratos
   • Co-fatores
     • Íons metálicos(Zn2+ ou Fe2+) e coenzimas
       • Enzima+co-fator=holoenzima
         • Apoenzima=porção proteica
         • grupo prostético: coenzima ligada firmemente a uma enzima
       • NAD/ FAD
   • Regulação
     • Ativada
       • Sítios alostéricos de ligação
         • Efetores e enzimas alostéricas
           • ligação ñ covalente a outros sítios por subunidades da Ez. mudando a afinidade ou atv.
             • Efetores negativos
             • Efetores positivos
             • Efetores homotrópicos
               • substrato atua como efetor
                 • Geralmente são efetores positivos
                   • afetam Vmax e Km
                     • curva sigmoidal com V0 v.s. [S]
             • Efetores heterotrópicos
               • Efetor ≠ do S
                 • Inibição por retroalimentação
                   • Ez. inicial é inibida com ↑ S(ultimo)
         • Reação rápida: seg./min.
       • Modificação Covalente
         • Adição ou remoção do fosfato em resíduos
           • serina, treonina ou tirosina
           • Fosforilação e desfosforilação
             • Proteína-cinases a partir ATP para doar fosfato
               • Clivagem pela fosfoproteínas-fosfatases
             • Resposta
               • dependendo da Ez. ↑ ou ↓ sua atividade
                 • Glicogênio-fosforilase(↑)
                 • Glicogênio-sintase(↓)
       • Indução/repressão na síntese de Ez.
         • Célula altera a V. de síntese da Ez.
           • Altera a população de sítio ativo
             • Geralmente Ez. responsável pelo estágio de desenvolvimento ou cond. especiais
               • Altos índices de glicose no sangue ↑ síntese de enzima-chave no metabolismo de glicose
         • Reação lenta: hr./dias
     • Inibida
       • Inibidores reversíveis(ñ covalentes)
         • Ez. recupera sua atividade
       • Inibidores irreversíveis
       • Competitiva(comum)
         • O inibidor compete com substrato pelo mesmo sítio
           • Efeito no Vmax: revertido com o ↑[S] a velocidade atinge o Vmax
           • Efeito no Km: o inibidor ↑Km, logo é necessário de mais subs. para atingir 1/2V max
           • Efeito na curva de Lineweaver-Burke: reação inibida e ñ inibida interceptam o eixo "Y" em 1/Vmax(ñ é alterada) e o eixo "X" em pontos diferentes. indica que ↑Km com o inibidor competitivo
         • Ex. Estatinas (anti-hiperlipidêmicas)
           • Comprometimento da síntese do colesterol com Zocor e Liptor (estruturas análogas)
       • Ñ competitiva(comum)
         • Inibidor afeta Vmax ligando em sítios diferentes ou com ES
           • Efeito no Vmax: ñ é superada pelo aumento de [S]
           • Efeito no Km: inibidor não interfere na ligação ES, por tanto o Km permanece o mesmo com ou sem presença de inibidor
           • Efeito na curva de Lineweaver-Burke: o Vmax↓ e o Km ñ é alterado
         • Ex. inseticidas, chumbo
           • chumbo: ferroquelatase e a inserção do Fe²+ em grupos heme (ex.protoporfirina)
           • Inseticidas: a ligação irreversível ao sítio da acetilcolinesterase (responsável pela clivagem do acetilcolina).
       • Inibidor como Droga
         • Antibióticos de β-lactâmcos
           • Penicilina e amoxicilina
             • parede celular bacteriana
         • Conversoras de angiotensinas I
           • captopril, enalapril e o lisinopril
             • vasodilatação
   • Localização na célula
     • Organelas específicas
       • Separa Subs./Prod. de reações competitivas
         • Mitocôndia: ciclo do ácido cítrico, oxidação de ácidos graxos, descarboxilação do piruvato
         • Citosol: glicólise, ciclo de hexoses, síntese de ácidos graxos
         • Núcleo: síntese de DNA e RNA
         • Lisossoma: degradação de macromoléculas complexas

5. Funcionamento

   • Alterações de energia
     • velocidade da reação
       • Deve haver energia que superar a barreira de energia
         • Velocidade da reação= N° de moléculas "energizadas"
           • ↓ energia livre de ativação, mais moléculas com energia p/ superar o estado de transição ↑ velocidade da reação.
     • Energia livre de ativação
       • Lentas
     • Rota alternativa
       • Condições normais da célula
         • Ñ altera o equil. da reação
   • Sítio ativo
     • Estabilização do estado de transição
       • Estabiliza o substrato no estado de transição, a Ez. ↑concentração do intermediário reativo convertido em produto e acelerando a reação
     • Outros mecanismos
       • Catálise ácido-básico geral
         • Res. de AA doam ou aceitam prótons
       • Formação transitória do complexo covalente ES
     • Visualização do estado de transição
       • cooperativo e ñ cooperativo
         • Posição improvável
     • Molde molecular flexível
   • Fatores que interferem a velocidade de uma reação
     • Concentração do substrato
       • Velocidade máxima
       • Formato hiperbólico da curva de cinética enzimática
         • Enzimas alostéricas (sigmóide=S)
         • Cinética de Michaelis-Menten
     • Temperatura
       • ↑velocidade junto a ↑temperatura até o pico
         • Moléculas com energia para ultrapassar a barreira de energia
       • Elevação da temperatura=↓velocidade
         • Desnaturação da Ez.
     • pH
       • Ionização no sítio ativo
       • Desnaturação da Ez.
         • Estrutura de proteínas cataliticamente atv depende do caráter iônico de cadeias laterais de AA
       • Enzima varia o pH ótimo

6. EQUAÇÃO DE MICHAELIS-MENTEN

   • Modelo de reação
     • Formação da ES de forma reversiva. Degrada-se(EP) e reconstitui a Ez.
     • Constante de Michaelis-Menten= afinidade da Ez. com o sub.
       • Km=conc. de sub.
         • Km baixo: alta afinidade da Ez. com sub.
         • Km alto: baixa afinidade da Ez. com sub.