ENZIMAS

1. ENZIMAS Estágio em Docência: Janaina Duarte Baumer Siannah Maria Mas Diego Prof. Agenor Furigo Jr. Setembro/2008

2. INTRODUÇÃO Os sistemas vivos são formados por uma enorme variedade de reações bioquímicas, e quase todas elas são mediadas por uma série de extraordinários catalisadores biológicos ENZIMAS

3. HISTÓRICO • A atividade catalítica de enzimas tem sido utilizada pelo homem há milhares de anos • Fermentação do suco de uva para obtenção do vinho; • Fabricação de queijo; • Fabricação de pão. • No entanto, estas eram apenas aplicações práticas, uma vez que o conhecimento do modo de ação dos catalisadores biológicos só recentemente foi elucidado.

4. HISTÓRICO • 1833 - A primeira hidrólise enzimática do amido • Os franceses Payen e Persoz isolaram um complexo enzimático do malte que catalisava a transformação do amido em glicose, denominando-o "diastase" (do grego "separar"). • O sufixo ase de diastase passou a ser usado. • 1835 - o químico sueco Berzelius descreveu a hidrólise enzimática do amido. • Demonstrou que o amido pode ser mais eficientemente decomposto usando-se extrato de malte preferencialmente ao ác. sulfúrico e cunhou o termo catálise.

5. HISTÓRICO • 1836 - Schwann descobre a enzima digestiva Pepsina • 1860 - Debate: Qual é o papel da levedura no processo de fermentação? Pauster X Lienberg • Pasteur, defendia que a fermentação alcoólica só ocorria em presença de células vivas de levedura. • Lienberg defendia que os processos fermentativos eram reações químicas. • 1897 - A polêmica foi resolvida. Os irmãos Buchner demonstraram que um extrato de levedura livre de células era capaz de fermentar o açúcar. • O extrato continha catalisadores da fermentação alcoólica.

6. HISTÓRICO • 1878 - William Kuhne propôs que o nome enzima (na levedura) • 1894 - Primeira produção comercial de alimentos com enzimas • O japonês Dr. Jokichi Takamine começou a produção comercial de koji a partir do fungo Aspergillus oryzae. • 1894 - Cientistas definem a teoria Fechadura e Chave • 1913 - Michaelis e Lyn descreveu cinética enzimática matematicamente. • 1914 - É lançado o primeiro detergente compacto

7. HISTÓRICO • 1926 - Cientistas descobrem que as enzimas são proteínas - James Summer’s isolou e cristalizou a primeira enzima, a uréase. • A partir 1960 - A evolução no estudo das enzimas, acompanhado por avanços tecnológicos, possibilitou o isolamento e a identificação de propriedades das enzimas. • Caracterização e o estudo cinético de milhares de enzimas de diferentes fontes: animais, vegetais e de microrganismos. • 1986 - A primeira enzima a partir de organismo geneticamente modificado (OGM)

8. PROPRIEDADES GERAIS Enzimas Proteínas RNA

9. PROPRIEDADES GERAIS • RNA • 1989 - Canadense Sidney Altman e o norte-americano Thomas Cech: RNA Prêmio Nobel de Química Atividade Catalítica • Como seria possível o início da vida, uma vez que as moléculas de DNA só podem ser reproduzidas e decifradas com a ajuda de proteínas? • “A vida começou com uma molécula de RNA”

10. PROPRIEDADES GERAIS • RNA • Esquema Geral da Síntese de Proteínas Transcrito em RNA DNA (Núcleo) RNA traduzido em uma sequência de polipeptídeos (proteínas) Enviado p/ o citoplasma

11. PROTEÍNAS A vida está intimamente ligada às proteínas. Estas moléculas realizam as mais variadas funções no nosso organismo: • Reserva alimentar: albumina • Transporte: hemoglobina (transporte O2) • Contrácteis: miosina • Protetoras: anticorpos • Toxinas: venenos de cobras ou insetos • Estruturais: glicoproteínas (parede celular), queratina (pele, unha) • Função hormonal: insulina • Enzimas: catalase, hidrolases, isomerases, etc.

12. ESTRUTURA PROTEICA Apesar da complexidade de suas funções, as proteínas são relativamente simples: Repetições de 20 unidades básicas, os aminoácidos (aminoácidos-padrão) • α-aa: pois possuem um grupo amino 1ário e um grupo carboxílico como substituintes no mesmo átomo de carbono (exceção: prolina grupo amino 2ário). Estrutura geral de um α-aminoácidos.

13. ESTRUTURA PROTEICA Apesar da complexidade de suas funções, as proteínas são relativamente simples: Repetições de 20 unidades básicas, os aminoácidos (aminoácidos-padrão) • α-aa: pois possuem um grupo amino 1ário e um grupo carboxílico como substituintes no mesmo átomo de carbono (exceção: prolina grupo amino 2ário). Estrutura geral de um α-aminoácidos.

14. ESTRUTURA PROTEICA Apesar da complexidade de suas funções, as proteínas são relativamente simples: Repetições de 20 unidades básicas, os aminoácidos (aminoácidos-padrão) • α-aa: pois possuem um grupo amino 1ário e um grupo carboxílico como substituintes no mesmo átomo de carbono (exceção: prolina grupo amino 2ário). Estrutura geral de um α-aminoácidos.

15. ESTRUTURA PROTEICA Apesar da complexidade de suas funções, as proteínas são relativamente simples: Repetições de 20 unidades básicas, os aminoácidos (aminoácidos-padrão) • α-aa: pois possuem um grupo amino 1ário e um grupo carboxílico como substituintes no mesmo átomo de carbono (exceção: prolina grupo amino 2ário). Estrutura geral de um α-aminoácidos.

16. ESTRUTURA PROTEICA Apesar da complexidade de suas funções, as proteínas são relativamente simples: Repetições de 20 unidades básicas, os aminoácidos (aminoácidos-padrão) • α-aa: pois possuem um grupo amino 1ário e um grupo carboxílico como substituintes no mesmo átomo de carbono (exceção: prolina grupo amino 2ário). Estrutura geral de um α-aminoácidos.

17. AMINOÁCIDOS Os aa podem ser polimerizados para formar cadeias • Reação de condensação • grupo carboxil de uma molécula reage com o grupo amina de outra, liberando uma molécula de H2O. • Ligação peptídica.

18. ESTRUTURA PROTEICA

19. ESTRUTURA PROTEICA • Outro tipo de ligação importante: Ligações Dissulfeto entre Cisteínas

20. AMINOÁCIDOS • Comportamento químico anfótero ácidos bases (doadores de prótons) (receptores de prótons) adquirindo carga elétrica efetiva dependendo da [H+] (pH). • PI: pH cujo determinado aa encontra-se eletricamente neutro.

21. AMINOÁCIDOS pH > pI • pH do meio esta alcalino; • concentração reduzida de íons H+ no meio; • os aa liberam H+, ficando eletricamente negativo. pH < pI • pH do meio esta ácido; • excesso de íons H+ no meio; • os aa recebem H+, ficando eletricamente positivo.

22. AMINOÁCIDOS • Polímeros compostos de - 2 aa= dipeptideo - 3 aa = triptideo - 3-10 aa = oligopeptideo - Muitos aa = polipeptideo • Classificação: polaridade de suas cadeias laterais. • apolares, • polares não carregados e • polares carregados. Peptídeos

23. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais apolares Glisina Alanina Valina Leucina Isoleucina Fenilalanina Triptofano Metionina Prolina

24. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais apolares Glisina Alanina Valina Leucina Isoleucina Menor Fenilalanina Triptofano Metionina Prolina

25. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais apolares Glisina Alanina Valina Leucina Isoleucina Alifáticos Fenilalanina Triptofano Metionina Prolina

26. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais apolares Glisina Alanina Valina Leucina Isoleucina Aromáticos Fenilalanina Triptofano Metionina Prolina

27. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais apolares Glisina Alanina Valina Leucina Isoleucina tiol éter Fenilalanina Triptofano Metionina Prolina

28. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais apolares Glisina Alanina Valina Leucina Isoleucina Grupo pirrolidina cíclico Fenilalanina Triptofano Metionina Prolina

29. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais polares não carregadas Serina Treonina Asparagina Tirosina Cisteína Glutamina

30. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais polares não carregadas Serina Treonina Asparagina Grupos carboxílicos Tirosina Cisteína Glutamina

31. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais polares não carregadas Serina Treonina Asparagina Grupos amino Tirosina Cisteína Glutamina

32. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais polares não carregadas Serina Treonina Asparagina Grupos fenólico Tirosina Cisteína Glutamina

33. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais polares não carregadas Serina Treonina Asparagina Grupo tiol q pode formar ponte dissulfeto com outra cisteina Tirosina Cisteína Glutamina

34. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais carregadas Histidina Lisina Arginina Ac. glutâmico Ac. aspártico

35. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais carregadas BÁSICOS: carregadas + em valores de pH fisiologicos Histidina Lisina Arginina Ac. glutâmico Ac. aspártico

36. AMINOÁCIDOS • Cadeias laterais carregadas ÁCIDOS: Carregado - acima de pH 3 Histidina Lisina Arginina Ac. glutâmico Ac. aspártico

37. AMINOÁCIDOS • Tabela de aa.

38. ESTRUTURA PROTEICA • As proteínas podem ter 4 tipos de estrutura dependendo do tipo de aa que possui, do tamanho da cadeia e da configuração espacial da cadeia polipeptídica. • Estruturas Primária Secundária Terciária Quaternária

39. ESTRUTURA PROTEICA • Estrutura Primária • Sequência dos aa, sem se preocupar com a orientação espacial da molécula. • Determina a forma e a função da proteína.

40. ESTRUTURA PROTEICA • Estrutura Primária • Sequência dos aa, sem se preocupar com a orientação espacial da molécula. • Determina a forma e a função da proteína. As interações intermoleculares fazem com que a cadeia protéica assuma uma estrutura 2ária e, algumas vezes, uma 3ária

41. ESTRUTURA PROTEICA • Estrutura Secundária • Dada pelo arranjo espacial de aa próximos entre si na seqüência primária da proteína. • É o último nível de organização das proteínas fibrosas mais simples estruturalmente. • Ocorre graças à possibilidade de rotação das ligações entre os carbonos a dos aminoácidos e seus grupamentos amina e carboxila.

42. ESTRUTURA PROTEICA • Estrutura Secundária • Alfa-hélice: • Forma mais comum de estrutura 2ária; • Caracteriza-se por uma hélice em espiral; as cadeias laterais dos aa se distribuem para fora da hélice; • Principal força de estabilização é a ponte H.

43. ESTRUTURA PROTEICA • Estrutura Secundária • Folha - beta: ou folha pregueada. • Ao contrário da alfa-hélice, a folha - beta envolve 2 ou mais segmentos polipeptídicos da mesma molécula ou de moléculas diferentes, arranjados em paralelo ou no sentido anti-paralelo. • As pontes H são a principal força de estabilização.

44. ESTRUTURA PROTEICA • Estrutura Terciária • Conformação tridimensional, • Resulta do enovelamento (proteína globosa) ou dobramento (proteína filamentosa) da estrutura 2ária.

45. ESTRUTURA PROTEICA • Estrutura Terciária • Esta estrutura confere a atividade biológica às proteínas. • Enquanto a estrutura 2ária é determinada pelo relacionamento estrutural de curta distância, a 3ária é caracterizada pelas interações de longa distância entre aa.

46. ESTRUTURA PROTEICA • Estrutura Terciária • Estas dobras são mantidas em posição por ligações entre os diversos radicais -R dos aa. • Forças fracas, podem ser facilmente quebradas desnaturação

47. ESTRUTURA PROTEICA • Estrutura Quaternária • Associação de várias subunidades, iguais ou diferentes, através de ligações não covalentes. • Nível superior de complexidade que se pode encontrar na estrutura proteica tanto em proteínas globulares (hemoglobina) com em fibrosas (colágeno). • São guiadas e estabilizadas pela mesmas interações da 3ária • O tamanho da proteína reflete sua função. A função da enzima requer uma estrutura muito grande.

48. ESTRUTURA PROTEICA • Estrutura Quaternária • Um dos principais exemplos de estrutura quaternária é a hemoglobina.

49. PROTEÍNAS Se uma enzima é quebrada em seus aa constituintes, a sua atividade catalítica é sempre destruída. Assim, a estrutura protéica primária, secundária, terciária e quaternária das enzimas são essenciais para sua atividade catalítica.

50. PROTEÍNAS • Simples Constituida somente por aa