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O que so enzimas?
Catalizadores biolgicos- Aceleram reaes qumicas especficassem a formao de produtos colaterais
SUBSTRATO
SITIO ATIVOCOMPLEXOENZIMA SUBSTRATO
PRODUTO
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Caractersticas das enzimas
2 - Funcionam em solues aquosas diludas, emcondies muito suaves de temperatura e pH(mM, pH neutro, 25 a 37oC)Pepsina estmagopH 2Enzimas de organismos hipertermfilos (crescem emambientes quentes) atuam a 95oC
1 - Grande maioria das enzimas so protenas(algumas molculas de RNA tem atividade cataltica)
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3 - Apresentam alto grau de especificidade porseus reagentes (substratos)
Regio da enzimaonde ocorre areao = stio ativo
Molcula que se
liga ao stio ativoe que vai sofrera ao daenzima =substrato
4 - Peso molecular: varia de 12.000 1 milho daltons(Da), so portanto muito grandes quando comparadas
ao substrato.
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glicose
hexoquinase
catalase
Tetrmero60KDa ~ 500aa
98000 Da 920aa
5 - A atividade cataltica das Enzimas depende daintegridade de sua con fo rmao pro tica nat iva
local de atividade cataltica (sitio ativo)
Stio ativo e toda a molcula proporciona um ambienteadequado para ocorrer a reao qumica desejada
sobre o substrato
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Enzima ativa = Holoenzimas
Parte protica das enzimas + cofator
Apoenzima ou apoprotenaon inorgnico
Molcula complexa (coenzima)
Covalentemente ligados apoenzima
GRUPO PROSTTICO
A atividade de algumas enzimas podem depender deoutros componentes no proteicos
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COFATORES
Elemento com ao complementar ao sitio ativo asenzimas que auxiliam na formao de um ambiente ideal
para ocorrer a reao qumica ou participamdiretamente dela (transferncia de grupos)
Apoenzima(poro proteica)
Holoenzima(enzima ativa)
Cofator(poro no proteica)
Substrato
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ons cofatores de algumas enzimas
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Coenzimas molculas biolgicas que participam dociclo cataltico das enzimas recebendo ou fornecendo
grupos qumicos para a reao
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Nomes comuns de enzimas
Normalmente se adiciona o sufixo ase aonome do substrato ou atividaderealizada:
Amilasehidrolisa o amidoAmido sintetasesntese do amido
DNA-polimerasepolimeriza DNA
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Como chama uma enzima que faz a transfernciade um grupo amino de um aminocido
aminotransferase ou transaminase
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Como chama uma enzima que quebra a ligaopeptdica de uma protena?
Hidrolase (reao qumica)
Peptidase ou Protease (funo)
Aminopeptidase
Endopeptidase
Carboxipeptidase
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classe grupo Reao catalisada
EC 1 Oxidorredutase Transferncia de eltrons (onshidreto ou tomos de H)
EC 2 Transferase Transferncia de grupos
EC 3 Hidrolase Hidrlise (transferncia de gruposfuncionais envolvendo gua)
EC 4 Liase Adio de grupos funcionais adupla ligao ou formao dedupla ligao pela remoo degrupos
EC 5 Isomerase Transferncia de grupos dentro damesma molcula formando
ismerosEC 6 Ligase Formao de ligaes C-C, C-S, C-
O e C-N por meio de ligaes decondensao e quebra de ATP
Classificao das enzimas6 Classes de acordocom o tipo de reao/funo
Comit de Nomenclatura da Unio Internacional de Bioqumica e
Biologia Molecular http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/
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EC 2.6.1.1aspartate transaminase
EC 2.6.1.2alanine transaminase
EC 2.6.1.3cysteine transaminase
EC 2.6.1.4glycine transaminaseEC 2.6.1.5tyrosine transaminase
EC 2.6.1.6leucine transaminase
EC 2.6.1.7kynurenineoxoglutarate
transaminase
EC 2.6.1.82,5-diaminovalerate transaminase
EC 2.6.1.9histidinol-phosphate transaminase
EC 2.6.1.10deleted, included in EC 2.6.1.21
EC 2.6.1.11acetylornithine transaminase
EC 2.6.1.12alanineoxo-acid transaminase
EC 2.6.1.13ornithine aminotransferase
EC 2.6.1.14asparagineoxo-acid
transaminase
EC 2.6.1.15glutaminepyruvate transaminase
EC.....
EC 2.1 Transferring one-carbon groups
EC 2.1.1 Methyltransferases
EC 2.1.2Hydroxymethyl-, Formyl- and Related
Transferases
EC 2.1.3 Carboxy- and Carbamoyltransferases
EC 2.1.4 AmidinotransferasesEC 2.2 Transferring aldehyde or ketonic groups
EC 2.2.1 Transketolases and Transaldolases
EC 2.3 Acyltransferases
EC 2.3.1Transferring groups other than amino-
acyl groups
EC 2.3.2 Aminoacyltransferases
EC 2.3.3Acyl groups converted into alkyl on
transfer
EC 2.4 GlycosyltransferasesEC 2.4.1 Hexosyltransferases
EC 2.4.2 Pentosyltransferases
EC 2.4.99 Transferring other glycosyl groups
EC 2.5 Transferring alkyl or aryl groups, otherthan methyl groups
EC 2.5.1Transferring Alkyl or Aryl Groups, Other
than Methyl Groups
EC 2.6 Transferring nitrogenous groups
EC 2.6.1 Transaminases
EC 2.6.2 Amidinotransferases
EC 2.6.3 Oximinotransferases
http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/1.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/2.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/3.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/4.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/5.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/6.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/7.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/8.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/9.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/10.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/21.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/11.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/12.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/13.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/14.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/15.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/19.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/19.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/15.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/14.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/13.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/12.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/11.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/21.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/10.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/9.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/8.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/7.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/6.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/5.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/4.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/3.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/2.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/1.html -
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EC 2.6.1.2 alanine transaminase
http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/2.htmlhttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC2/6/1/2.html -
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Enzimas fornecemum ambiente especficopara tornar uma reao
biolgicatermodinamicamentemais favorvel.
Como as enzimas agem?
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Vrias ligaes e interaes entre os resduos de aado centro ativo e o substrato proporcionam a
ocorrncia da reao qumica necessriaaumentando a velocidade da reao qumica
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Como ocorre uma reao enzimtica?
S + E ES EP P + E
O equilbrioreflete a diferena de energia livre entreo estado fundamental do [S] e [P] (espontnea ou
no), determina o caminho da reao
Enzimas no alteram o equilbrio da reaoapenas aumentam a velocidade dela
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Reactants
Energy
Products
Progress of the reaction
Amount ofEnergy released(G< 0)
Free
ener
gy
Reao espontneaenergia livre do produto
menor que do reagente
Reactants
Energy
Products
Progress of the reaction
Amount of
energy required(G> 0)
Free
energyReao no espontneaenergia livre do produto
maior que do reagente
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A velocidadeda reao estrelacionada energia de ativao
As enzimas aumentam a velocidade das
reaes qumicas
O que a energia de ativao?
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Equilbrio
Velocidade
Energia de ativao dada pela diferena energticaentre o estado fundamental e o de transio
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As enzimas aumentam a velocidade dasreaes diminuindo a energia de ativao
das reaes
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Como as enzimas diminuem a energia de ativao?
Direcionam osubstrato para a
posio adequadados grupos reativos
Proporciona aassociao e a aquisio
de cargas eltricasimportantes para areao
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Modelo chave-fechadura
Explica especificidade
mas no a termodinmicadas reaes catalisadaspelas enzimas nemresultados experimentaisde estrutura.
COMO EXPLICAR A ATUAO DAS ENZIMAS NAVELOCIDADE DAS REAES???
Enzimas apresentam stio de ligao com configuraocomplementar ao estado de transio da reao
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Considere a reao de quebra de um basto demetal por uma enzima - bastonase
Sem enzima
Substrato Estado detransio
Produto
Se no houver a participao de uma enzima adobradura e quebra do basto no vai ocorrer
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Enzima com stio complementar estruturado substrato (Modelo Chave-fechadura)
Interaes magnticas =interaes fracas
Interaes entre E e S estabilizam o substrato e odobramento do basto impedido por tais
interaes
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Enzima com stio complementar estrutura doestado de transio do substrato
A bastonase possui uma estrutura que ajuda a
desestabilizar (dobrar) o basto pela ao das interaesfracas contribuindo para a quebra do substrato
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Os centro ativos das enzimas so regies complementares
aos estados de transio, formam muitas ligaes fracas como substrato
A energia liberada pelas interaes fracas (energia de ligao)entre o Substrato e a Enzima proporcionam a energia
suficiente para que a energia de ativao da reao sejadiminuda.
As interaes fracas entre a Enzima e o Substrato tambmcontribuem para a especificidade da reao
Como as enzimas aumentam a velocidade da reao?
Uma vez estando o substrato posicionado no stio ativo daenzima grupos catalticos funcionais auxiliam a quebra e aformao de ligaes por meio de uma variedade emecanismos
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Quais so os grupos catalticos ecomo a catlise ocorre?
Trs tipos de mecanismos catalticos:
Catlise cido-base geral (transferncia de prtonsde um substrato ou de um intermedirio)
Catlise covalente (formao de ligao covalentetransitria entre o substrato e a enzima)
Catlise por ons metlicos (ons metlicosligados s enzimas auxiliam a reao)
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Catlise cido-base geral
Reagentes
Forma intermedirio
carregado e instvelreao se desloca
para o lado dosreagentes
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gua ou outros grupospodem doar prtons (oureceber) e estabilizar ointermedirio
proporcionando a formaode molculas que sequebram nos produtos maisrapidamente
Grupamentos das
cadeias laterais deaminocidos noscentros ativos dasenzimas
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Aminocidos que recebem ou doam prtonsnos centro ativos das enzimas
Esse tipo de catlise ocorre na maioria das enzimas
Isso explica adependncia
do pH naatividade dasenzimas
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Catlise covalente
Nesse tipo de catlise ocorre a formao de uma
ligao covalente entre a enzima e o substrato(ex: hidrlise)
A B A B+H2O
A B+H2OA B + X: A X B+ + X:
Na presena de uma enzima com um gruponucleoflico essa reao acontece em dois passos
Aminocidos mostrados anteriormente e alguns grupos
funcionais de coenzimas agem como nuclefilos
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Catlise por ons metlicos
Nesse tipo de catlise o on (zinco, magnsio ouclcio) esto ligados a aminocidos do centro ativoe participam da catlise como nas catlises cido-base orientando o substrato ou estabilizando ocomplexo ES eletricamente.
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Tarefa
Pesquise e escreva resumidamentesobre um tema do uso de enzimas no
setor industrial e um no setor agrcoladescritos a seguir.
Coloque referncia bibliogrfica eno copie (plagio crime).
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Segmento Industrial Enzima Aplicao
Detergentes proteases, amilases,
celulase
Remoo de manchas, lavagem
e clarificao de cores
Alimentos proteases,amilases,lactases,trasnsglutaminase,
lipoxigenase
Coagulao do leite (frmulasinfantis), queijo, remoo da
lactose, branqueamento eamolecimento do po, etc.
Bebidas Amilase, -glucanase,Acetolactato
descarboxilase, lacase
Tratamento de sucos, maturaode cervejas,
Textil Celulase, Amilase,Catalase
Amolecimento do algodo,remoo de tintas em excesso
Higiene pessoal ebeleza
Amiloglicosidase,Glicose oxidase,
Peroxidase
Atividade antimicrobiana
Uso tecnolgico das enzimas
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Uso de enzimas na rea agronmica
Identificao de cultivares soja, feijo, milho(isoenzimas)Uso de inibidores enzimticos para controle depragas (Inibidores de enzimas digestivas dos insetos com plantastransgnicas)
Biologia molecular e engenharia genetica (produo deorganismos modificados ou transgnicos)Extrao de leo de soja, amendoim, algodo, etc.(rompimento da parede celular e vacolos com leo sem solventesorgnicos ou prensas mecnicas)
Compostagem (
degradao de resduos e produo de
adubos)Utilizao da biomassa para produo de etanol(Amilase, Amidoglucosidase, Glucose isomerase, Celulase)