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Enzimas : Cinética, inibição e regulação

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Enzimas : Cinética, inibição e regulação

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  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.

  19. 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

  20. 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.

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

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

  23. 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

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

  25. 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)

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

  27. 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

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

  29. Inibidores Irrevesíveis

  30. 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).

  31. Síntese bacteriana tetraidrofolato Síntese das bases de ácidos nucléicos

  32. Inibe DNA polimerase

  33. 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 SH proteínas

  34. Controle alostérico Regulação enzimática

  35. Modificação covalente Regulação enzimática A atividade de muitas enzimas é regulada por modificações de natureza covalente que se conjugam com as interações alostéricas (não covalentes) e as ampliam. A modificação covalente pode ser ocorrer pela adição de diferentes radicais, pelos processos denominados fosforilação, glicosilação, galactosilação, metilação, entre outros. quinase e fosfatase