Bioquímica - Aula 09 - Enzimas

[Música] o [Música] olá pessoal hoje vamos falar sobre enzimas as enzimas são substâncias extremamente importantes no nosso organismo porque elas auxiliam praticamente quase todas as reações do nosso corpo sem a presença das enzimas é não seria viável a as reações que nós necessitamos no tempo que elas devem ocorrer então nós podemos definir as enzimas como catalisadores biológicos catalisadores são substâncias que são utilizados para acelerar reações químicas se nós estivermos pensando nas ações que ocorre dentro do nosso corpo ou então elas sejam catalisadores biológicos e e se essa categoria específica de catalisadores são chamadas de enzimas

é praticamente todas as vítimas são constituídas de proteínas são feitas só são proteínas com exceção de uma classe específica de enzimas que foi descoberta na no século passado século 20 e que são constituídas de material nuclear com riaa chamadas de rebuzzi mas aqui nós temos o exemplo de dois tipos de enzimas mais uma proteína que é a catalase é essa vai ser uma representação muito comum pra proteínas inclusive enzimas e aqui um exemplo de uma reboladinha que é constituída de rma o mecanismo de ação das enzimas é muito peculiar nós temos basicamente uma estrutura que

a enzima a normalmente as enzimas elas têm dimensões muito maiores do que os substratos com os quais ela irá atuar e essa enzima ela possui uma estrutura dimensional e uma área uma região muito específica na qual ela se liga à os regentes da reação chamado substrato e essa área é chamada de sítio ativo é o local onde efetivamente ocorrerá a reação bom então o grande de avanço que a enzima pode dar uma reação é permitir que os substratos aqui representados por essas esferas laranja e verde eles possam se encontrar mais facilmente vamos lembrar das aulas

de química que para uma reação ocorrer nós precisamos ter alguns fatores dentre eles obviamente é um encontro dos substratos e tem que corrigir essa coesão tem que ter uma força uma geometria específica para que sejam formadas ligações químicas entre eles essas colisões elas são aleatórias são probabilísticas ou seja a chance de um substrato encontrar o outro coletivo e ter a reação a enzima ela permite é um local mais fácil de encontro entre eles uma vez que ela se liga um substrato se ligou outro aproximando e substratos podem ser dois pode ser um pode ser mais

dois enfim depende da reação que não estivemos analisando e é esse processo ocorre mais rapidamente bom então aqui no sítio ativo nessa região conhecida da enzima onde você tem a ligação com substrato a reação se processa e o produto ele é liberado por meio uma característica das enzimas aqui ao final do processo ela é restabelecido na sua forma integral ou seja volta ao formato dela então ela participa da reação sem necessariamente reagir sem ser transformada durante esse processo e aí ela pode ser utilizada para uma nova relação aqui nós temos um gráfico é de energia

em função da data acordada reação seja o caminho da reação por onde a ação se processa que mostra pra gente em termos físicos ou químicos como que uma enzima permite que a reação ocorre mais rapidamente nós sabemos que aqui um exemplo de uma reação ex ou térmica nem a gente tem mais energia do que o produto é todas as nações possuem uma resistência ao correr em uma barreira que te que é determinada por os diversos fatores que devem ocorrer para que aquela reação efetivamente esse processo essa barreira é a gente for calcular essa energia é

chamada de energia de ativação ou simplesmente e é medido a cni esse gráfico de energia como a distância do pico de energia até a energia inicial dos regentes quando nós utilizamos uma enzima por ela permitir esse processo de aproximação do substrato ou dos substratos é facilitando as condições para que a ação ocorra efetivamente a uma diminuição dessas barreiras todas que anteriormente existiam isso é observado matematicamente como uma diminuição dessa energia de ativação aqui representado por esse belta então nós temos aqui do dois gráficos o vermelho sem catalisador eo azul com o catalisador no qual fica

evidente que essa legitimação ela é menor com a presença da enzima de energia menor o processo pode ocorrer mais facilmente ea iss o processo ocorre mais facilmente ele é mais rápido então isso é um grande fator no nosso organismo e de qualquer organismo que nós conhecemos porque permite que as reações têm uma rapidez suficientemente para a possibilidade da vida então imagine qualquer tipo de reação como por exemplo de gestão de um carboidrato para a manutenção da nossa glicemia se esse processo ocorresse mas se fosse extremamente lento levasse 24 horas por exemplo seria impossível ter vida

porque até que nós consigamos ter essa carga de carboidrato no organismo é a hipoglicemia estaria extremamente severa isso poderia levar um como uma morte então não só nós temos que analisar essas reações são espontâneas ou não isso tem a ver com a termodinâmica da reação assunto de uma aula que nós ainda vamos ver mas também a cinética da recessão a velocidade com que essa reação ocorre existem alguns fatores que interferem na atividade desta enzima é isso pode favorecer a ação pode dificultar a reação um desses fatores é que o ph do ph é uma bênção

para potencial hidrogeniônico e ele se relaciona à concentração de usar mais no meio conforme eu vario ph do meio então nós teremos ali é uma variação das condições que a enzima se encontra e aí a a asma pode atuar de uma maneira mais efetiva ou menos efetiva por exemplo aqui nós temos três enzimas a pedir a lina também chamada de amizade só levar que se encontra na boca na nossa boca na piscina de uma enzima responsável pela digestão de proteínas e que se encontra o nosso estômago ele pasi é mais uma responsável pela gestão de

lipídios e se encontra no intestino e não havia falado mas a pixar lina é responsável pela gestão de amido bom a apit ainda possui uma um ph chamado ph ideal o ph ótimo no qual a estrutura da enzima a forma da enzima se encontra no seu aspecto ideal é e nesse aspecto ideal ela tem um processo mais efetivo da reação e sph para o caso da ampicilina é sete então esse gráfico vai mostrar pra gente que a phc inferiores a 7 os superiores a 7 a atividade da enzima vai sendo menor de modo que o

aspecto desse gráfico vai ser invariavelmente uma glauciana de boca pra baixo e ele determina no seu pico a qual seria o ph ideal para aquele funcionamento daquele enzima no caso da piscina 2 e no caso de quase oito e meio está perfeitamente de acordo ao ph dessas regiões do nosso organismo o nosso organismo não tem um ph fixo para todos os nossos tecidos nossos órgãos é variável o que ele tem é por exemplo na boca o nosso ph é aproximadamente 7 a 8 e ele mantém esse ph relativamente constante não há uma variação naquela região

o nosso estômago phd em torno de 1 a 2 normal a gente falar que é um email 1.2 não 1,2 mil dizendo é e aí não há grandes variações naquela região quando varia pouco na segunda casa de na primeira casa decimal né 1,5 para um de vocês 1,7 até mesmo dois isso causa diferenças fisiológicas e bioquímicas importante para aquele organismo mas o ph em diferentes regiões ele varia muito então no estômago nós temos na ordem de 1 e 6 2 no intestino nós temos a ordem de oito e meio aproximadamente e essas enzimas nessas regiões

elas têm a sua atividade máxima então vamos imaginar que nós estamos fazendo a ingestão de um alimento e por exemplo um sanduíche que ele tem um pão que a base de amido ele tem é proteínas no seu interior a carne enfim e na boca a pedir a lina vai encontrar é o seu ph ideal pra começar o processo de gestor eo do amido quando esse material chegar ao estômago ele encontra um ph um e meio aproximadamente la a pedir a lina que foi levado junto com o alimento ela perde totalmente a situação ela fica desnaturado

porque justamente encontrando um ph muito diferente do céu ela vai alterar a sua forma de tal natureza que ela não vai conseguir mais realizar a reação de catálise nós vamos ver isso por meio de um instrumento extremamente simples que vou mostrar pra vocês da modificação da estrutura de uma proteína por conta dessa mudança de ph é e a lipase que vai digerir basicamente o lipídio vai encontrar no ph do intestino que é oito e meio o seu ph ótimo e toda aquela piscina que estava no estômago quando chega no intestino é logo encontrando sph oito

e meio perto de sua ação também e para digerir então a gente consegue também determinar com a enzima ato em cada um desses organismos é por meio da região que ele se encontra então vamos verificar agora aqui é como essas alterações podem ocorrer com uma proteína específica da clara do ovo chamada algo mina ou então vamos ver daqui um experimento muito simples é que vai demonstrar pra gente como que ocorre essa alteração proteica por mudança do ph nós temos aqui uma mostra de vinagre que eu já recolhi nós temos um becker nós temos um ovo

de galinha a idéia é a seguinte as proteínas são constituídas de aminoácidos amino ácidos eles têm interações com cargas porque a cadeira lateral de alguns aminoácidos elas possuem carga seja positiva ou negativa outras são populares existem até aquelas que não irão interagir mas é de uma forma geral entre os 20 tipos de aminoácidos nós temos diferentes tipos de aminoácidos que nós temos uma proteína haverá diversos tipos de interações com cargas o ácido ele é uma mostra de oferta de carga que eu posso oferecer para o meu meio aqui eu tenho o vinagre o vinagre é

constituído basicamente de 4 5% em ácido acético e isso dará é portanto uma carga adicional de 11h mais no meio no qual é o ovo se encontra essa carga mais vai interagir com assis aminoácidos e vai fazer com que por exemplo aminoácidos que têm cadeiras laterais com carga positiva sejam repetidas as cargas laterais por meio desses erros ainda mais aqueles têm carga negativa sejam atraídos então todas as mudanças de interações 12 anos com um dos aminoácidos né dos alunos com o meio isso vai fazer uma mudança na forma daquela proteína e isso altera a sua

estrutura alterando a estrutura nós podemos observar muitas vezes uma microscópica mente é e como nós sabemos que uma proteína tem a sua função biológica intimamente relacionada com a sua forma alterando a forma delta uma estrutura dela a função biológica pode ser alterada é tanto de maneira positiva mas também de maneira muito drástica até é desnaturar ando termos utiliza que seria a inativação daquela proteína então por exemplo um ovo quando é frito ele não perde é valor biológico não vai deixar de ser nutritivo mas ele vai perder a sua capacidade de transformar uma ave justamente por

causa das mudanças estruturais vamos verificar isso aqui eu vou pegar o ovo vou aproveitar somente a clara do ovo porque a clara é constituída basicamente de uma proteína chamada o vulgo mina ea gema é constituída é principalmente de lipídios que servem para nutrir o embrião da e aí vocês podem observar já deve ter visto várias vezes isso em casa né que a clara do ovo tem uma coloração levemente amarelada ela é transparente e ela tem um aspecto líquido gelatinoso são esses aspectos que estão relacionados à forma a albumina se alterar a forma de albumina é

pode ser que o verifique também alterações nesses aspectos então pra isso eu vou adicionar uma carga jogar mais aqui que é um ácido acético é um vive na guiné um ácido é que não tem uma força significativa então o experimento inclusive vocês podem realizar com os seus alunos no ensino básico pode estar um pouco com a cor é pra aumentar o número de choques efetivos entre os agentes aqui a reação de correr um pouco mais rápida e vocês já podem verificar mudanças estruturais aqui que agora a nossa proteína ela tem um aspecto opaco não mais

transparente ela tem uma coloração levemente branca e ela já começa a de que uma configuração mais sólida do que a clara do ovo por isso ela precipita no profundo do bec são modificações macroscópicas passíveis de serem observadas por conta da alteração estrutural da clara do ovo bom agora vamos verificar aqui é um outro fator que interfere muito na atividade de uma enzima que é a temperatura da do meio não ocorre mas se encontra a temperatura também é responsável pela modificação da estrutura de uma proteína então vamos lembrar do exemplo é do experimento da clara do

ovo seja clara do ovo agora foi levada uma frigideira e foi aquecida ela também tem uma alteração muito importante da sua estrutura é isso pode de fato inativar completamente aquela proteína como um todo em rimas a grande maioria são feitas de proteína então mudanças de temperatura também podem ativar completamente portanto o gráfico de temperatura ideal ele é muito parecido com gráfico de ph ideal ele também uma calcinha de boca pra baixo que mostram que nós temos uma faixa de temperatura aqui na qual a enzima terá uma temperatura ótima o nosso organismo ele funciona basicamente a

36 graus e meio e basicamente que todas as nossas enzimas terão uma temperatura ótima em torno dessa faixa de 36 até 37 37 6 graus celsius ea gente pode verificar também como interessante e quando nós estamos num processo infeccioso por exemplo uma gripe que é comum e temos um processo febril ou seja o homem nossa temperatura esse aumento da temperatura em diversos fatores que influenciam muito desorganizado e perde o controle disso fazendo que a gente seja obrigado a usar antitérmicos os críticos é que diminui a temperatura porque o aumento excessivo de temperatura corporal pode levar

à desidratação das novas proteínas e inclusive a nossa morte é uma febre acima de 41 graus celsius é extremamente preocupante e deve ser rapidamente encaminhada algum atendimento médico mas não tivemos como a febre leve de cerca de 37 graus 37 mail se pode até ajudar o nosso organismo e é um mecanismo de defesa porque isso é leva a temperatura uma temperatura ótima para o funcionamento da nossa sesi mas inclusive dos processos que envolve a resposta imunológica ao combate àquele vírus ou aqueles vírus bom a nomenclatura de enzimas a ela se dá porque o tipo de

reação à qual é uma catalisa é e eu já adianto a vocês que não se preocupem demais é com a nomenclatura por classes a gente verifica isso para compreender os processos mas como eu mencionei na primeira aula não acredito que a bioquímica deva ser humano é um conjunto de palavras serem memorizadas é e sem a compreensão de diversos processos é portanto é muito comum a gente acaba usando somente aquelas enzimas que têm um papel mais relevante em processos que nós estamos preocupados e investigando é e não há como por exemplo em algumas outras áreas uma

necessidade de uma mobilização o nome de todos os substratos enzimas produtos que nós vamos verificar mas é muito interessante notar quais são algumas reações que ocorrem no nosso organismo e qual o tipo de enzima que atua nesse sentido então um tipo de reação muito comum é de óxido redução e é uma reação na qual você tem trocas de elétrons e podem ser observadas por exemplo com a troca de hidrogênio entre espécies químicas de uma reação essa classe a classe da sox do resultados outra classe 1 da sttrans e asas são enzimas responsáveis pela transferência de

um grupo de um substrato para o outro então aqui por exemplo eu estou representando genericamente esse grupo como x está sendo transferido da substância a uma substância b jazz hidrolases elas são responsáveis por usar a uma molécula de água para quebra de ligações de outras moléculas é entrando o hidrogênio e um desses desses átomos e joga no outro as ligações são aquelas que a de chorão grupos e duplas ligações ou removem grupos deixando por ligação então por exemplo aqui a adição de um grupo eu tenho uma molécula genérica x e y ela vai ser utilizada

para quebrar essa dupla negação e aí o tx a bny no link na molécula as homenagens são moléculas que fazem relações simplesmente de rearranjo dos átomos dentro de uma molécula e portanto uma reação de organização e aqui representados genericamente como a mudança da posição desse grupo x pra cá está é preciso ligante b e o grupo y essa elegante a e há as ligações não confundir com aliasing são aquelas fazem condensação de duas moléculas é isso está associado ao consumo de atp então eu tenho por exemplo uma molécula que vai se ligar uma mulher globe

é isso se processa à custa de gasto de atp então mais uma observação ainda a necessidade até pelo nosso organismo as enzimas também são muito utilizadas para verificar é é a nossa condição clínica são usados como exames laboratoriais e suporte de um princípio muito utilizado em diversos aspectos da medicina vamos imaginar uma célula e no interior das células temos um conteúdo imagético é natural que se retirar uma amostra de sangue nós não encontramos essa tese mas no sangue porque elas estão no interior dessa célula se eu pego uma amostra de sangue encontra essas enzimas que

deveriam estar por exemplo num empatou a situação do fígado é sinal de que aquele fato aquela seu no fígado teve uma lista teve uma quebra rompeu extravasou no seu material intracelular e aí esse material pode ser encontrado no plasma então facilmente obtido através de uma retirada de amostra de sangue claro se você pegar um exame de sangue você vai verificar que sempre têm níveis mínimos de determinadas substâncias é que deve deveriam ser encontradas pedras encontradas no sangue porque esse processo de elise é um processo que ocorre naturalmente então constantemente nós estamos degradando os céus recente

são determinadas células e essa quantidade é chamada basal uma quantidade mínima e existem os níveis acima dessa quantidade mínima então quando se passa acima desse valor que se espera encontrar um indivíduo dito normal é é um indício de que houve algum processo ali de uma lesão celular e essas lesões celulares estão muitas vezes relacionadas a quadros patológicos por exemplo nós temos aqui uma tabela a retirada do livro mas oq torres é que mostra pra gente que altas concentrações de transmitir nazis é indício de uma doença chamada hepatite é uma infecção do do fígado e essas

transaminases são mínimas que são encontradas nos hepatócitos então a constatação está no sangue no plasma indício de que pode ser que tenha sido um comprometimento do fígado é importante mencionar que a análise desses exames ela só é feita é por meio de profissionais da área né profissionais dos laboratórios farmacêuticos bioquímicos profissionais médicos e elas devem ser consideradas por múltiplos fatores não posso pegar um dado cru de uma transa minas aumentar e falar olha é decididamente este indivíduo tem um empate não isso não é verdade tá aqui a gente está analisando só do ponto de vista

didático como que pode se relacionar algumas enzimas o povo está prática nós temos que ver outros fatores também envolvidos bom a creatina quinase que é uma enzima responsável pela facilitação da creatina é um substrato que nós temos principalmente em tecido muscular e e cardíaco é ea lactato desidrogenase que é uma enzima muito presente num músculo cardíaco quando estão presentes em altas concentrações no plasma é onde isso é importante de enfarte do miocárdio então isso muitas vezes é utilizado pelo médico cardiologista que pede um exame após o paciente é ele indicará lhe um evento de dor

no peito que se arrastava há eventualmente pro lado esquerdo do braço do corpo e do próprio esquerdo e ele fala bom fazer esse exame identifica essa enzima em alta concentração no sangue falou olha você deve ter tido um infarto em algum momento do seu da sua vida e naquela naquele período os investidores e vamos tratar isso é isso quando pode ser feito dessa maneira quando um infarto fulminante tem outras consequências bom amilase lipase é um indício de pancreatite fosfatase alcalina e é gama glutamil transferase de processos obstrutivos biliares muitas uma pedra na vesícula biliar fosfatase

ácida de um câncer de próstata a creatina quinase isoladas em um aumento da lacta dezembro finazzi pode ser um indício uma lesão grave é cerebral um acidente vascular encefálico lactato do ginásio e isolada pode ser o caso de uma anemia hemolítica em cima está muito presente nas hemácias e aumento da amilase pode ser em caso de para o tite que é o nome dado a caxumba e nós também utilizamos a um estudo da velocidade das reações catalisadas preze chamado cinética climática a na bioquímica isso vai ter aplicações diversas desde a farmacologia biologia própria química e

nós observamos que as enzimas elas trabalham em nosso organismo em concentrações sempre muito menores do que a concentração de substrato é então nós temos aqui é essa tabela é que indica para a gente por exemplo uma concentração limitada de enzimas aqui de uma concentração de substratos que vai variar em cada um desses casos é o encontro da enzima com substrato também é aleatório é a chance a probabilidade disso acontecer por estarem ambos próximos está aí numa mesma região então quando tem uma concentração limitada de substrato digamos que a quantidade de enzimas aqui representadas dessa forma

que encontraram um substrato e ficou pintado de vermelho que o interior ea gente chama esse conjunto de s ou seja o conjunto enzima substrato foi de 25% ou seja uma em quatro isso dá uma velocidade para a reação de 25% do sul há possibilidade quando a gente dobra a quantidade de substrato nós temos um dobro da velocidade da reação e quando nós triplicamos nós temos o triplo da velocidade da reação portanto é nós vamos analisar num gráfico como esse que aqui na ab cissa o tempo transcorrido e na ordenada a concentração da substância totalizando a

no início tinha uma concentração determinada de enzima que representada por essa linha azul e tinha uma concentração muito superior de substrato como eu falei é um processo biológico muito comum nós só vamos ter concentrações diferentes em situações em vitro e in vivo um situação biológico uma célula com seu vizinho é muito inferior à de substrato e aí conforme o substrato a concessão vai diminuindo porque ela está reagindo com enzima então a dízima também vai diminuindo porque agora que estou formando a um processo de informação de que o complexo enzima substrato e consequentemente eu tenho complexo

em um substrato próximo passo é essa reação objetivar um produto e liberar a enzima para que haja um novo um novo complexo em um substrato então vai aumentando a concentração do produto esse gráfico mostra uma quebra é que não é linear e tem uma continuidade muito maior do que a extensão desse slide e mostra pra gente que ao final de todo o processo eu tenho todo o substrato convertido em produto e à restabeleceu a responsabilização da concentração de enzima original para uma nova reação há aqui é um gráfico típico de uma análise da velocidade uma

ração em função da concentração do substrato nós verificamos que o aspecto gráfico é rp bólico ou seja ele tem esse aspecto curvo e vai tendendo a se aproximar de um limite máximo sem encostar nele e eu tenho alguns pontos importantes aqui ou seja o máximo que consigo alcançar a velocidade de uma reação obviamente a chamada de velocidade máxima ea metade desta velocidade chamada metade da velocidade máxima existe um dado relevante que é chamado de pkm km é constante de michaelis mentem são dois cientistas neomi klc a mãe tem que é estudar os processos net climática

e que verificaram que a concentração de substâncias ato suficiente pra alcançar a metade da velocidade máxima e levava o nome de km a constante de mika eles mentem então é se eu triplicar aqui a concentração de enzima da minha e do meu processo eu tenho um aumento da velocidade máxima na ordem de três vezes maior mas eu não quero o km ou seja eu não altero a concentração de substrato necessária para alcançar a metade da velocidade máxima e aí por meio de cálculos matemáticos michaelis mentem chegaram há a seguinte relação de que o km ele

dava também uma idéia da afinidade da enzima pelo substrato ou seja quanto era mais fácil aquela enzima é interagir com aqueles substrato quimicamente e promover uma reação então se o km é muito alto vamos lembrar aqui que eu vou precisar de uma alta concentração de substrato para que eu tenha metade da velocidade máxima ou seja a afinidade da enzima placas substrato é baixa se o km é muito baixo ou seja com uma pequena concentração de substrato já alcançou metade da velocidade máxima então afinidade aquela enzima pela aquele substrato é alta outro gráfico que mostra pra

gente a relação em cima com velocidade da reação é esse que é uma linha reta mostrando pra pra gente que é a raça essa relação é linear ou seja sempre que aumentar a concentração de enzima e aumenta nos da reação isso o sistema in vivo que a gente vai considerar sempre que a quantidade de substrato é muito superior à quantidade enzima então a concentração de enzimas sempre ela é fundamental pra afetar a velocidade de uma reação e por fim nós temos aqui a uma conversão matemática é chamada de conversão dele no ibook eles fizeram simplesmente

um cálculo logarítmica daqueles dados que nós temos é da velocidade da reação e função da concentração do substrato porque por meio disso o gráfico deixa de ser hiperbólico ele se transforma em uma linha reta e por meio disso fica muito mais fácil nós calculámos encontrarmos ou identificar - o km neste gráfico ele vai cortar o estudo x o único detalhe é que esse ponto é o inverso do km negativo não só voz uma transformação matemática aqui para saber qual é o valor exato do km 10 em cima onde corta o eixo y é o inverso

da velocidade máxima então em laboratório de genética se machuca muito utilizado essa transformação para que têm esses valores precisos de km e de ver max de uma enzima e é isso pessoal espero que vocês tenham aproveitado aula verifiquem o material complementar no ava e bons estudos [Música] o [Música] [Música]