Noções Básicas de Enzimas

Descrição Geral

Definição

Uma enzima é uma proteína que apresenta sítios ativos que realizam reações diminuindo a energia de ativação dessa reação.

Características da enzima

• Proteína complexa e biocatalisador (catalisador de origem biológica)
• Permanece inalterado após a reação
• Identificado pela presença do sufixo “-ase” (por exemplo, lactato desidrogenase)
• Altamente específico para substratos e produtos específicos:
  • Substrato (S): uma substância sobre a qual a enzima atua
  • Complexo enzima-substrato (ES) : molécula temporária formada pela ligação não covalente da enzima e substrato via:
    • Interações iônicas: conexões entre moléculas carregadas
    • Interações hidrofóbicas
    • Forças de Van der Waals: atrações intermoleculares fracas entre moléculas não carregadas
    • Ligação de hidrogênio
  • Produto (P): molécula criada pela reação enzimática
• O pH e a temperatura podem alterar a função enzimática.

Site ativo

• Área de uma enzima que se liga a moléculas de substrato específicas para facilitar uma reação
• Consiste em sítios de ligação e catalíticos
• Sítios de ligação: a área onde o substrato se liga
• Sítio catalítico: a área que reduz a energia de ativação (energia necessária para que uma reação ocorra)

Especificidade da Enzima

• Especificidade do substrato: Cada enzima pode converter apenas um substrato particular. Isso é baseado no modelo de “ajuste induzido”, no qual o sítio de ligação da enzima muda para corresponder a um substrato específico.
• Estereoespecificidade: Os substratos devem ser um isômero específico (por exemplo, a lactato desidrogenase só pode converter L-lactato em piruvato e não sua imagem espelhada, D-lactato).
• Especificidade do grupo: As enzimas reagem com um grupo químico específico (por exemplo, um grupo amino) localizado no substrato.
• Especificidade da reação: Cada enzima pode catalisar apenas um tipo específico de reação (por exemplo, hidrólise).

Classificação

Nomenclatura de enzimas

A primeira parte do nome descreve o substrato. A última parte descreve a função da enzima. A primeira parte descreverá o produto se o seguinte for verdadeiro:

• O produto é bioquimicamente importante (por exemplo, piruvato quinase).
• A enzima está na categoria de ligase descrita na tabela abaixo (por exemplo, glutamina sintetase).
• Uma enzima com a mesma função já existe e atua sobre o substrato (por exemplo, piruvato desidrogenase e lactato desidrogenase).

Classificação enzimática

Isoenzimas, Coenzimas e Grupos Prostéticos

As enzimas podem ser modificadas de maneiras comuns para permitir que diferentes órgãos tenham as mesmas atividades ou que substâncias fora da sequência de substrato/enzima/produto influenciem as enzimas.

Isoenzimas

• Catalisam os mesmos tipos de reações, mas diferem ligeiramente na sua estrutura (diferente sequência de aminoácidos) e nos órgãos em que atuam
• Exemplo: glicogênio fosforilase nos músculos versus α-glicosidase no coração

Coenzimas

• Pequenas moléculas auxiliares muitas vezes necessárias para iniciar a reação enzimática:
  • Estas moléculas têm a capacidade de se ligar/desligar da enzima.
  • Servir a uma variedade de funções (e.g., transferência de eletrões, transferência de materiais orgânicos)
  • As vitaminas muitas vezes servem como precursores de muitos cofatores orgânicos.
• Reutilizável (não consumido na reação)

Grupos protéticos

• Unidades não polipeptídicas específicas firmemente ligadas à enzima e necessárias para a função biológica de algumas enzimas
• Estas moléculas estão permanentemente ligadas à enzima.

Relevância Clínica

As seguintes condições são causadas por uma deficiência enzimática:

• Deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase : herdada de forma recessiva ligada ao X. Pode causar anemia hemolítica intravascular episódica quando desencadeada por infecções, certos medicamentos, estresse ou alimentos como favas, com todos os sintomas e sinais de anemia hemolítica, como icterícia, palidez, dispneia, fadiga e taquicardia. Também pode produzir icterícia neonatal em recém-nascidos.
• Galactosemia : forma mais comum e grave de galactosemia. Produzido devido a uma deficiência de galactose-1 fosfato uridiltransferase. Apresenta-se dias após o nascimento com manifestações clínicas como letargia, déficit de crescimento, icterícia e outras características de lesão hepática
• Doença granulomatosa crônica : distúrbio crônico caracterizado pela formação de granuloma. As células fagocíticas são incapazes de produzir superóxido bactericida devido a um defeito na nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato oxidase nas células.
• Doenças de depósito lisossômico: um grupo de distúrbios metabólicos genéticos causados por defeitos lisossômicos que resultam em acúmulo de metabólitos não digeridos e morte celular
  • Doença de Gaucher : distúrbio hereditário que leva ao acúmulo de substratos glicolipídicos não degradados nas células devido a uma deficiência de β-glicosidase ácida
  • Doença de Krabbe: Também conhecida como leucodistrofia de células globóides, esta condição é produzida devido a uma atividade deficiente da galactocerebrosidase, que produz um acúmulo de galactosilceramida.
  • Doença de Tay-Sachs : Produzida devido a uma deficiência de hexosaminidase A, esse distúrbio autossômico recessivo de armazenamento de lipídios pode causar cegueira, hipotonia, declínio cognitivo progressivo e convulsões.