lersaudemjhalpern

http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/e19/19b.htm

Mecanismo de acção

Capta dois hidrogénios

http://rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/redox.htm

Síntese

A origem do núcleo quinonico é mal conhecida

A cadeia quinonica tem os mesmos intermediários da síntese do colesterol

CAPITULO 5

Citocromos

Estrutura

São pigmentos tetrapirrolicos com ferro de valência variavel

http://ies.rayuela.mostoles.educa.madrid.org/deptos/dbiogeo/recursos/Apuntes/ApuntesBioBach2/4-FisioCelular/MetRespiracion.htm

Mecanismo de acção

Transportam um electrão com mudança de valência do ferro

Capitulo 6

CADEIAS DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO

Bibliografia

https://en.wikipedia.org/wiki/Electron_transport_chain

Conceitos

Energia do transporte de electrões

Quando os electrões são transferidos de um composto para outro, realiza-se uma acção de oxidação-redução em que o dador de electrões é um agente redutor e o aceitador um agente oxidante

Cada dador tem uma pressão electrónica característica e o aceitador uma afinidade electronica

Tais pressões e medem-se pelo potencial de oxidação-redução

Sequencia

Os dadores de electrões colocam-se em séries de pressão electrónica decrescente

http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/images/596electransport2.gif

Os electrões flúem do mais negativo para o imediatamente abaixo da escala

Há um fluxo dos electrões para aceitadores mais positivos até finalmente encontrarem o oxigénio

O citocromo a3 é o elo final da cadeia, transportando hidrogenio para e combinar com o oxigénio

Na figura seguinte indicamos os potenciais de oxi-redução dos componentes da cadeia respiratória

http://www.benbest.com/lifeext/aging.html

cortesia de Ben Best

Partículas elementares

Ultra-estrutura mitocondrial

Nas mitocondrias isolaram-se estruturas funcionais elementares as partículas elementares de Green e Hatefi

Cada partícula é constituída por um sistema de transporte de electrões, uma proteína contráctil e um sistema de associação com a fosforilação oxidativa

Green e Hatefi descreveram complexos com estruturas fixas (citocromos e flavoproteinas) estruturas moveis ( citocromo c e coenzima Q) que deslocando-se em meio lipidico fazem a ligação com as partículas fixas

Complexos de Green e Hatefi

Complexo I

É a NADH-deidrogenase

Tem como coenzimas a FMN e um centro Fe-S

http://en.wikipedia.org/wiki/Oxidative_phosphorylation

A sequencia é NADH-FAD -centro Fe-S

Os electrões são transportados pelo CoQ para o complexo III

http://www.dentistry.leeds.ac.uk/biochem/lecture/etran/etran.htm

CoQ ou ubiquinona

É uma molécula solúvel nos lipidos que aceita electrões dos complexos I e II para os enviar para o III

Complexo III

É a CoQ-cit.c redutase

Contem citocromos b e c1 e Fe-S

A sequencia é cit.b – Fe-S-cit.c1

http://www.dentistry.leeds.ac.uk/biochem/lecture/etran/etran.htm

Citocromo c

É uma proteína solúvel que transporta os electrões do complexo III para o complexo IV

http://en.wikipedia.org/wiki/Oxidative_phosphorylation

http://www.dentistry.leeds.ac.uk/biochem/lecture/etran/etran.htm

Complexo IV

É a citocromo c-oxidase

Contem cobre, cit. A e cit.a3

A sequencia é cit.c – Cu – cit.a – cit. a3 – O2

É o elo final da cadeia

Forma-se agua ou peróxido de hidrogénio

http://en.wikipedia.org/wiki/Oxidative_phosphorylation

http://www.dentistry.leeds.ac.uk/biochem/lecture/etran/etran.htm

Complexo II

É a succinico-CoQ deidrogenase

Os coenzimas são FAD, centro Fe-S e citocromo b560

Recebe electrões dos enzimas com FAD

A sequencia é FAD- Fe-S – citocromo b-560

http://en.wikipedia.org/wiki/Oxidative_phosphorylation

http://www.dentistry.leeds.ac.uk/biochem/lecture/etran/etran.htm

ANIMAÇÕES

http://www.science.smith.edu/departments/Biology/Bio231/etc.html

http://www.sp.uconn.edu/~terry/images/anim/ETS.html

http://www.sp.uconn.edu/~terry/images/anim/ETS_fast.html

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Metabo/ch.%20resp.html#chresp

Inibidores

Inhibitors of Oxidative Phosphorylation

Name	Function	Site of Action
Rotenone	e^– transport inhibitor	Complex I
Amytal	e^– transport inhibitor	Complex I
Antimycin A	e^– transport inhibitor	Complex III
Cyanide	e^– transport inhibitor	Complex IV
Carbon Monoxide	e^– transport inhibitor	Complex IV
Azide	e^– transport inhibitor	Complex IV
2,4,-dinitrophenol	Uncoupling agent	transmembrane H⁺ carrier
Pentachlorophenol	Uncoupling agent	transmembrane H⁺ carrier
Oligomycin	Inhibits ATP synthase	OSCP fraction of ATP synthase

oxidative-phosphorylation.html

Oxidação do NADH extra-mitocondrial

As mitocondrias não são permeáveis ao NADH.

Como as cadeias de oxi-redução são mitocondriais tem que haver mecanismos de transporte

Este mecanismo é caracterizado por dois mecanismos de vai-vem – glicerofosfato-fosfodihidroxiacetona no musculo e alfahidroxibutirico-alfa cetobutirico

Capitulo 7

FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

Donde provem a energia que os processos de síntese necessitam para a sua realização?

Nas plantas a energia provem da energia solar através da fotosintese

Nos animais provem pela formação no decorrer do catabolismo de ligações fosfato ricas em energia

Ligações fosfato ricas em energia

Tipos de ligação fosfato

Ligações de fraco potencial

A sua hidrolise liberta pouca energia

Ligações de forte potencial

A sua hidrolise liberta muita energia

Representam-se pelo sinal ~

Encontram-se na sua quase totalidade nos nucleotido trifosfatos e na fosfocreatina

Nucleotido-trifosfatos

No decorrer de algumas reacções metabólicas formam-se ligações fosfato ricas em energia, designadas por ~P.

Estas ligações quando hidrolisadas libertam energia.

Encontram-se no ATP, GTP e UTP

O mais importante dador de energia é o ATP

Fosfagéneos

No musculo a energia pode ser armazenada em moléculas que constituem o grupo dos fosfageneos

Quando o ATP se esgota após um esforço máximo e prolongado, as ligações de fosfato ricas em energia hidrolisam-se, formando-se energia

Quando o esforço cessa o ATP formado vai regenerar os fosfageneos

Nos vertebrados, os fosfageneos são representados pela fosfocreatina

Fosforilação ligada ao substracto

O ATP é formado quase exclusivamente pela fosforilação oxidativa, associada àcadeia de transporte de electrões

Nalgumas reacções catabolicas há um rearranjo molecular em que se forma directamente uma ligação de forte potencial – é a fosforilação ligada ao substracto

ATP

Fórmula

É um trinucleotido, a adenosina trifosfato

Funções

· É o dínamo energético do organismo pois é nele que se acumula a quase totalidade da energia formada no organismo

A sua hidrolise em ADP liberta 7,3 kcal

· Entra na síntese do RNA

· Regula muitas reacções metabólicas

Síntese

Forma-se por fosforilação do ADP

Necessita de energia – 7,3 kcal/mol

Faz-se nas mitocondrias

Na fotossíntese ocorre nos cloroplastos

ATP sintase

Também é conhecida por H+ ATPase ou FoF1-ATPase

Tem duas subunidades, a Fo que permite a passagem de protões através da membrana e a F1 que contem o sitio catalítico

Os seus inibidores são a oligomicina e a diciclohexilcarbodimida

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Scheme_sodium-potassium_pump-en.svg

ANIMAÇÕES

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/metabolism/atpsyn1.swf

Transporte de ADP e ATP

A ATP translocase, situada na membrana interna das mitocondrias permite o transporte de uma molécula de ATP para o espaço intermembranario em troca com uma molécula de ADP

http://www.mikeblaber.org/oldwine/BCH4053/Lecture39/Lecture39.htm

Uma outra proteína transportadora, a porina, permite que o ATP atravesse a membrana externa para se dirigir ao citoplasma

Fosforilação oxidativa

É o aproveitamento da energia libertada durante o transporte de electrões para formar ATP

A energia liberta-se em três pontos de associação – complexos I, II e IV

Os electrões que entram na cadeia pelo NADH formam 3 ATP

Os que entram pelo FAD formam

Inibidores da fosforilação oxidativa

Compounds	Use	Effect on oxidative phosphorylation
Cyanide Carbon monoxide	Poisons	Inhibit the electron transport chain by binding more strongly than oxygen to the Fe–Cu center in cytochrome c oxidase, preventing the reduction of oxygen.^[81]
Oligomycin	Antibiotic	Inhibits ATP synthase by blocking the flow of protons through the F_o subunit.^[80]
CCCP 2,4-Dinitrophenol	Poisons	Ionophores that disrupt the proton gradient by carrying protons across a membrane. This ionophore uncouples proton pumping from ATP synthesis because it carries protons across the inner mitochondrial membrane.^[82]
Rotenone	Pesticide	Prevents the transfer of electrons from complex I to ubiquinone by blocking to the ubiquinone-binding site.^[83]
Malonate and oxaloacetate		Competitive inhibitors of succinate dehydrogenase (complex II).^[84]

http://en.wikipedia.org/wiki/Oxidative_phosphorylation

http://www.steve.gb.com/science/oxidative_phosphorylation.html

Controle da fosforilação oxidativa

É controlada pela razão ADP/ATP

Quando o ADP está elevado aumentam as transferências de electrões a partir dos substractos disponíveis, passando-se o contrario quando o ATP está elevado

ANIMAÇÕES

http://www.sp.uconn.edu/~terry/Common/respiration.html

http://science.nhmccd.edu/biol/etc/respirat.html

CAPITULO 8

Ciclo de Krebs

Bibliografia

http://alphonse.nass.pagesperso-orange.fr/cycledekrebs.htm

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_de_Krebs

http://www.cours-medecine.info/biochimie/cycle-de-krebs.html

http://biologie.univ-mrs.fr/upload/p222/03_CycleKrebsL3BioCell.pdf

http://calamar.univ-ag.fr/deugsv/Documents/Cours/Bioch-Zinsou/Microsoft%20Word%20-%20CYCLCITR.pdf

Conceito e funções

Conceito

Também é conhecido por ciclo dos ácidos tricarboxilicos ou ciclo do acido cítrico

É a via de oxidação final dos catabolitos

As reacções passam-se na matriz das mitocondrias

Funções

É o precursor de muitos compostos

Oferece um processo de degradação de muitos resíduos acetilo formados no catabolismo

Fornece a maior parte dos electrões para a cadeia respiratória

http://wwwarpe.snv.jussieu.fr/coursvt/index_4.html

Etapas

Formação do acido cítrico

O acetil-CoA cede o acetilo a um acido com quatro carbonos, o acido oxaloacetico

O enzima é a citrato sintase ou enzima condensante

A energia para a reacçãoitrico é dada pela ruptura da ligação tioester do acetil-CoA

A reacção é inibida pelo ATP e NADH e estimulada pelo ADP

Isomerisação em acido isocitrico

Esta isomerisaçáo faz-se tendo como intermediário o acido aconitico

http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/tca.htm

A reacção é catalisada pela aconitase

São necessários o Fe++ e o glutatião

A formação de ácidos tricarboxilicos – cítrico, isocitrico e aconitico- explica a designação de ciclo dos ácidos tricarboxilicos

Oxidação do acido isocitrico

A isocitricodeidrogenase catalisa a conversão do acido isocitrico em a-cetoglutaricocom o acido oxalosuccinico como intermediário

O acido isocitrico desidrogena-se em oxalosuccinico, sendo os hidrogénios transportados pelo NAD.

Em seguida descarboxila-se em a-cetoglutarico

O enzima é activo como um dimero

O ADP permite a reunião dos dois monómeros

Esta etapa é fundamentalparaaregulação do metabolismo intermediário

No sector extra-mitocondrial sintetisa-se acido isocitrico que não é activado pelo ADP e utilisa NADP

Não entra no ciclo de Krebs, sendo uma fonte de NADP reduzido

Formação de succinil-CoA

É realizada por um complexo polienzimatico que compreende apoenzima, difosfato de tiamina (DTP),acido lipoico, CoA e magnésio formando-se o sucinil-CoA

O acido lipoico é um acido de oito carbonos saturado em que o C6 e o C8 estando ligados por uma ligação S-S formando um anel com cinco membros

Com a redução da ligação S-S abre-se o ciclo, formando-se acido dihidrolipoico

http://www.benbest.com/nutrceut/lipoic.html

cortesia de Ben Best

Nesta descarboxilação oxidativa entram três enzimas (descarboxilase, lipoil redutase e transsucinilase) e cinco coenzimas agrupados num complexo multienzimatico

http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/tca.htm

Formação do acido sucinico

A sucinato tioquinase liberta o CoA do sucinil-CoA com a formação intermediaria de sucinil-fosfato

A energia libertada pela ligação de forte potencial é inicialmente captada pelo GTP sendo em seguida transferida para o ADP

Há uma via alternativa nos tecidos extra-hepaticos, ligada à utilização dos corpos cetonicos

Formação do acido fumarico

O acido sucinico transforma-se em fumarico pela acção da sucinico-deidrogenase

O enzima contem quatro moléculas de ferro e FAD

É inibida pelo acido maleico( isómero cis) e pelo acido malonic

Formação do acido malico

O acido fumarico é hidratado em malico pela acção da fumarase

http://guweb2.gonzaga.edu/faculty/cronk/biochem/F-index.cfm?definition=fumarase

Formação do acido oxaloacetico

A malicodeidrogenase desidrogena o acido malico em oxaloacetico, recomeçando um novo ciclo.

O hidrogénio é transportado pelo NAD

http://wwwarpe.snv.jussieu.fr/coursvt/index_4.html

Visão geral

ANIMAÇÕES

http://www.wiley.com/legacy/college/boyer/0470003790/animations/tca/tca.htm

http://www.johnkyrk.com/krebs.html

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Metabo/ck1.htm#carbck

Balanço energético

http://biologie.univ-mrs.fr/upload/p222/03_CycleKrebsL3BioCell.pdf

Reacções anapleroticas

Bibliografia

http://en.wikipedia.org/wiki/Anaplerotic_reactions~

Definição

Reacções que originam intermediários do ciclo de Krebs, permitindo um maior processamento do metabolismo do acetil-CoA

Algumas reacções anapleróticas

From	To	Reaction	Notes
Pyruvate	oxaloacetate	pyruvate + HCO₃^- + ATP $\longrightarrow$ oxaloacetate + ADP + P_i + H₂O	This reaction is catalysed by pyruvate carboxylase, an enzyme activated by Acetyl-CoA, indicating a lack of oxaloacetate. It occurs in animal mitochondria. Most important anaplerotic reaction depending on severity, deficiency causes lactic acidosis, severe psychomotor deficiency or death in infancy [1] Pyruvate can also be converted to L-malate, another intermediate, in a similar way.
Aspartate	oxaloacetate	-	This is a reversible reaction forming oxaloacetate from aspartate in a transamination reaction, via aspartate transaminase.
Glutamate	α-ketoglutarate	glutamate + NAD⁺ + H₂O $\longrightarrow$ NH₄⁺ + α-ketoglutarate + NADH + H⁺.	This reaction is catalysed by glutamate-dehydrogenase.
β-Oxidation of fatty acids	succinyl-CoA	-	When odd-chain fatty acids are oxidized, one molecule of succinyl-CoA is formed per fatty acid. The final enzyme is methylmalonyl-CoA mutase. Triheptanoin (fat with three heptanoic (C7:0) fatty acids) may be used to treat pyruvate carboxylase deficiency
adenylosuccinate	fumarate	adenylosuccinate $\longrightarrow$ AMP + fumarate	This reaction is catalysed by adenylosuccinate lyase and occurs in purine synthesis and purine nucleotide cycle. Defect of this enzyme [2] causes psychomotor retardation.

. http://en.wikipedia.org/wiki/Anaplerotic_reactions

Vai-vem do glicerofosfato

Utiliza a porina, um transportador externo que troca pequenas moléculas de um lado e do outro das mitocondrias

Se a razão NADH/NAD no citoplasma se eleva pela acção das deidrogenases, o NAD deidrogenase citoplasmica reduzirá a fosdihidroxiacetona em glicerofosfato

Este glicerofosfato entrará nas mitocondrias para a glicerofosfato deidrogenase mitocondrial reformar a fosfodihidroxiacetona que será trocada contra o glicerofosfato acabado de entrar

Vai-vem malato-aspartato

No citossol a redução do oxaloacetato em malato pela malato deidrogenase assegura a oxidação do NADH em NAD

O malato é transportado em seguida para as mitocondrias onde uma MDH o oxida em oxaloacetato com a redução do NAD em NADH

Como o oxaloacetato não atravessa a membrana mitocondrial é transaminado em aspartato que atravessa a membrana

No citossol o aspartato é transaminado em oxaloacetato

Este ciclo permite transferir um NADH para as mitocondrias, com um ganho subsequente de 3 ATP

Ciclo de Krebs, placa giratória do metabolismo

O ciclo de Krebs é alimentado por compostos vindos de outros metabolismos

Por outro lado alguns dos seus constituintes participam em reacções de síntese

http://ull.chemistry.uakron.edu/genobc/Chapter_23/

Capitulo 9

PATOLOGIA DA CADEIA RESPIRATORIA E DO CICLO DE KREBS

Envenenamento pelos cianetos

O cianeto é um veneno letal de acção muito rápida, muito usado pelos espiões

É um inibidor do citocromo a3

A morte surge por falta de oxigenação dos tecidos

A morte só se pode evitar nos primeiros momentos da sua administração formando metahemoglobina pela administração de nitritos pois esta compete com o citocromo a3 formando o complexo<metahemoglobina-cianeto

Uma outra solução é a administração de tiosulfatos que pela acção do enzima rodanese forma um tiocianato não tóxico

Venenos de plantas e ciclo de Krebs

Algumas plantas contêm fluoroacetato

Quando ingerido forma-se fluoroacetil-CoA que toma o lugar do acetil-CoA, formando-se fluoro~citrato

O fluorocitrato é um inibidor da aconitase, impedindo a continuação do ciclo de Krebs

Deficiência em fumarase

São raras deficiências em enzimas do ciclo de Krebs

Descreveram-se alguns casos de deficiência em fumarase

A urina contem uma grande quantidade de fumarato

Observam-se sinais de lesão do sistema nervoso

Deficiência da piruvico deidrogenase

A deficiência de qualquer dos componentes deste complexo multienzimatico está associada a acidose láctica e disfunção do sistema nervoso central

Oprognostico é mau

Doença de Leigh

É uma doença neurológica grave

Deve-se a disfunções no complexo IV ou no I

Insulina

Acção indirecta

Estimula o metrabolismo dos glucidos aumentando assim a produção de energia

Acção directa

Estimula a actividade das mitocondrias

Tiroideia

A tiroxina dissocia a fosforilação oxidativa e o transporte de electrões, havendo assim uma grande dissipação do calor no hipertiroidismo

Vitamina A

É necessária uma concentração óptima desta viamina para o bom funcionamento das membranas mitocondriais.

Acima e abaixo desta concentração há modificações funcionais dos enzimas associados às fosforilações oxidativas

Cirrose hepática

A produção do ATP no fígado diminui 30%

ENZIMAS

Energia livre e energia de activação

Reacção enzima-substracto

Apoenzimas e coenzimas

Conformação dos enzimas

Cinetica enzimatica

Activadores e inibidores

Especificidade dos enzimas

Classificação dos enzimas

INFORMAÇÃO GERAL

Directorios

http://www.brenda-enzymes.info/

http://bmbiris.bmb.uga.edu/wampler/8010/lectures/enzyme/

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_enzymes

Textos

http://faculty.clintoncc.suny.edu/faculty/Michael.Gregory/files/Bio%20101/Bio%20101%20Lectures/Energy/energy.htm

http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/E/Enzymes.html

http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookEnzym.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Enzyme

http://www.blobs.org/science/article.php?article=24

http://en.wikipedia.org/wiki/Enzyme_catalysis

Capitulo 1

ENERGIA LIVRE E ENERGIA DE ACTIVAÇÃO

Textos

http://en.wikipedia.org/wiki/Activation_energy

http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch22/activate.html

Conceito de enzima

O enzima permite a realização duma reacção, ficando inalterado no fim desta

Energia livre

Conceito

Suponhamos a reacção:

A + B --------------- C + D

P1 P2

A reacção indicada no sentido da seta só será possível se P1 for maior que P2

A variação de energia F ( energia livre) será

F = P1-P2

Reacções exergonicas e endergonicas

Quando uma reacção corresponde a uma diminuição da energia livre (reacção exergonica) , a sua realização é espontânea

Quando corresponde a um aumento (reacção endergonica) necessitam de um fornecimento exterior de energia

Os processos endergonicos estão acoplados a processos exergonicos

http://scidiv.bcc.ctc.edu/rkr/Biology211/lectures/pdfs/Energy201.pdf

Estas transferências fazem-se sem empregar calor o que representa uma grande economia do organismo, pois o calor é a forma mais degradada de energia

Animações:

http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/activa2.swf

Energia de activação

Para que uma reacção se produza é preciso que haja choques entre moléculas e que estes choques sejam eficazes

Estes choques só serão eficazes se as moléculas que os sofrerem estiverem num estado reaccional particular, o estado activado

A energia da colisão deverá ser maior que a energia de ligação que une os atomos

A passagem do estado normal ao activado necessita de uma certa quantidade de energia, a energia de activação

http://faculty.clintoncc.suny.edu/faculty/Michael.Gregory/files/Bio%20101/Bio%20101%20Lectures/Energy/energy.htm

cortesia de Micael Gregory

http://163.16.28.248/bio/activelearner/06/ch6c1.html

Podemos definir energia de activação como a quantidade mínima de energia para produzir uma reacção quimica

O seu valor poderá ser consideravelmente reduzido na presença de enzimas

http://faculty.clintoncc.suny.edu/faculty/Michael.Gregory/files/Bio%20101/Bio%20101%20Lectures/Energy/energy.htm

cortesia de Micael Gregory

Animações

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/enzymes/transition%20state.swf

http://resources.ed.gov.hk/biology/english/virtual_lab/flash/enzyme_lab.html

Capitulo 2

REACÇÃO ENZIMA-SUBSTRACTO

Conceito

A maior parte das reacções quimicas não se realizam espontaneamente – são aceleradas por catalise

Catalise é a aceleração de numa reacção química por uma substancia que no fim da reacção surge inalterada e na mesma concentração

Os catalisadores das reacções bioquimicas são os enzimas

Características

São proteínas com pesos moleculares de 10.000 a 2.000.000

Não causam as reacções, mas aceleram a sua actividade

Não são consumidos nem produzidos no de decorrer da reacção

São específicos

Fases da acção enzimática

A acção enzimática pode dividir-se em três fases :

Estado inicial
Estado activo
Estado final

Estado inicial

As moléculas que reagem chegam a uma zona privilegiada da superficie do enzima, o

centro activo

Estado activo

As moléculas são fixadas nesta zona, criando-se as condições óptimas para reagirem

Estado final

Libertação do produto final

Reacção enzima-substracto

Sítios

Para realizar a sua acção, o enzima tem bolsas ou reentrâncias na sua superfície

Sitio catalítico ou centro activo

É onde se realizam as reacções

Sitio de ligação

Mantem o substracto na sua posição correcta

O substracto mantem-se por ligações fracas não covalentes

Animações

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/enzymes/prox-orien.swf

Etapes de uma reacção enzimática

Complexo enzima-substracto(ES) – devido a fixação do substracto no centro activo
Complexo enzima-produtos de reacção(EF - Formação dos produtos de reacção

http://www.worldofteaching.com/powerpoints/biology/Enzymes.ppt#9

http://www.worldofteaching.com/powerpoints/biology/enzymes%20new.ppt#4

http://www.northland.cc.mn.us/biology/Biology1111/animations/enzyme.html

Por vezes alguns aminoácidos do enzima tem funções especificas de ligação, orientação e activação

Características de uma reacção enzimática

Os enzimas nunca tornam realizável uma reacção termodinamicamente impossível
Os enzimas aumentam a velocidade da reacção
Os enzimas encontram-se intactos no fim da reacção
Quando a reacção é reversível os enzimas aceleram do mesmo modo as duas reacções, respeitando as leis da termodinamica

Animações

http://www.lewport.wnyric.org/jwanamaker/animations/Enzyme%20activity.html

Capitulo 3

Apoenzimas e coenzimas

Textos

http://marguerite.lmac.utc.fr/examples/michaelis/michaelis_english.html

Apoenzimas

A maior parte dos enzimas são heteroproteinas

A sua parte proteica designa-se por apoenzima e não proteica como coenzima

Ao conjunto apoenzima-coenzima denomina-se holoenzima

http://www.slic2.wsu.edu:82/hurlbert/micro101/pages/Chap7.html

Coenzimas

Tipos de coenzimas

Grupos prosteticos ligados fortemente aos coenzimas
Cosubstractos ou coenzimas propriamente ditos, ligados fracamente ao apoenzima

coenzymes in group transfer reactions

coenzyme	abbreviation	entity transfered
nicotine adenine dinucelotide	NAD - partly composed of niacin	electron (hydrogen atom)
nicotine adenine dinucelotide phosphate	NADP -Partly composed of niacin	electron (hydrogen atom)
flavine adenine dinucelotide	FAD - Partly composed of riboflavin (vit. B2)	electron (hydrogen atom)
coenzyme A	CoA	Acyl groups
coenzymeQ	CoQ	electrons (hydrogen atom)
thiamine pyrophosphate	thiamine (vit. B1)	aldehydes
pyridoxal phosphate	pyridoxine (vit B6)	amino groups
biotin	Biotin	carbon dioxide
carbamide coenzymes	vit. B12	alkyl groups

Cofactor	enzyme or protein
Zn++	carbonic anhydrase
Zn++	alcohol dehydrogenase
Fe+++ or Fe++	cytochromes, hemoglobin
Fe+++ or Fe++	ferredoxin
Cu++ or Cu+	cytochrome oxidase
K+ and Mg++	pyruvate phosphokinase

http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/coenzy_.htm

Propriedades dos coenzimas

Não são de natureza proteica

Têm um peso molecular pouco elevado

Entram na reacção catalisada pelo enzima – reagem molécula a molécula com o substracto

São termoestaveis ao contrario dos apoenzimas que são termolabeis

Não são responsáveis pela especificidade – o apoenzima escolhe o substracto, o coenzima intervem na reacção

No fim da reacção encontram-se inalterados

A maior parte não é sintetizada pelo organismo – são vitaminas

Propriedades dos grupos prosteticos

Estão solidamente ligados ao apoenzima por ligações covalentes

Entra na reacção sem se libertar do apoenzima – trabalha sempre ligado ao mesmo apoenzima

Propriedades dos cosubstractos

Estão fracamente ligados ao apoenzima

No estado final o cosubstracto encontrar-.se ligado a outro apoenzima – no decorrer da reacção separou-se e foi regenerado por outro apoenzima

Capitulo 4

CONFORMAÇÃO DOS ENZIMAS

Sitio activo

Textos

http://en.wikipedia.org/wiki/Active_site

http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/active_.htm

Nem todos os aminoácidos do apoenzima têm a mesma importancia na actividade enzimática

A parte da estrutura do apoenzima que entra em contacto com o substracto chama-se sitio activ

http://www.worldofteaching.com/powerpoints/biology/enzymes%20new.ppt#4

Classificação dos aminoácidos do apoenzima

Distinguem-se por importância funcional crescente

Aminoácidos não colaboradores

O seu papel é desconhecido. Podem ser removidos sem diminuir a actividade do enzima

Aminoácidos colaboradores

Servem de suporte aos aminoacidos funcionais. Se forem removidos, a actividade enzimática mantem-se mas o enzima torna-se muito frágil

Aminoácidos auxiliares

Asseguram a mobilidade das zonas próximas do centro activo. Asseguram a flexibilidade da molécula

Aminoacidos de contacto

São os componentes do sitio activo

Combinação do enzima com o substracto

Para que o substracto esteja conveniente disposto no sitio activo são necessárias três cadeias laterais que assegurem ligação, orientação no espaço e activação.

No caso da quimotripsina o imidazol da histidina assegura a ligação, o hidroxilo da serina a orientação e a triptofana a orientação.

Interacção enzima-substracto

Modelo chave-fechadura de

Foi a primeira teoria apresentada
Admitia que a proteína estaria pré-conformada para receber o substracto tal qual como a fechadura recebe a chave

http://www.slic2.wsu.edu:82/hurlbert/micro101/pages/Chap7.html

http://www.worldofteaching.com/powerpoints/biology/enzymes%20new.ppt#4

Disposição induzida de Koshland

· É o modelo mais aceite

· O enzima sofreria uma alteração conformacional para se adaptar ao sitio activo

http://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Enzyme/Active_Site

Este modelo permite uma adaptação perfeita do substracto ao enzima

Animações

http://www.geniebio.ac-aix-marseille.fr/bioch/docs/enz.html

http://resources.ed.gov.hk/biology/english/virtual_lab/flash/enzyme_lab.html

http://www.queenoflub.com/biochem/

Enzimas activos e inactivos

Pró-enzimas

Alguns enzimas encontram-se num estado inactivo, o pró-enzima ou zimogenio

No proenzima o enzima está ligado a um péptido que impede a sua actividade

Quando é activado, o péptido é libertado

http://nutricionhuesca.blogspot.pt/2011/05/tema-30-31-pendiente-de-revision-y.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Enzyme_kinetics

Fosforilação

A fosforilação de alguns enzimas pode activa-los ou inactiva-los,. tendo a desfosforilação uma acção inversa

Na glicogénio sintetase a sua forma fosforilada é inactiva ao contrario da fosforilase

https://sites.google.com/site/bioqufal/enzimas/regulacao-da-atividade-enzimatica

Enzimas monomericos

Têm apenas uma cadeia polipeptidica

Este grupo diz respeito a um numero pequeno de enzimas, todos actuando em reacções de hidrolise

Existem quase todos como pró-enzimas

Enzimas oligomericos

São constituídos pela reunião de varias subunidades proteicas

As subunidades que se repetem chamam-se monómeros

Reacções em sequencia

No organismo geralmente os enzimas trabalham em sequencia de modo que o produto final de uma reacção se torna o substracto da seguinte, catalisada por outro enzima e assim sucessivamente

Estes sistemas podem organizar-se em vários modos

As moléculas deslocam-se rapidamente de um enzima para outro, alinhados em sequencia
Os enzimas reúnem-se na mesma molécula, tendo cada um um coenzima diferente - sistema polienzimatico

Muitos isoenzimas podem ser separados por electroforese

Enzimas diferentes com a mesma actividade

Enzimas totalmente diferentes

São enzimas de composição totalmente diferente com a mesma actividade

É o caso de duas malicodeidrogenases, uma citoplasmica e outra mitocondrial

Isoenzimas

São heteropolimeros, resultantes da associação diferente de varias subunidades

Diferenças no grupo prostetico

Neste caso a diferença reside no grupo prostetico

A fosfatase alcalina e a catalase têm subunidades com ou sem acido sialico

Variantes geneticas

Devido a mutações podem-se sintetizar enzimas com estrutura diferente, o que muitas vezes implica diferenças na sua actividade

Enzimas conjugados com outros grupos

Como vimos a fosforilase pode estar ou não fosforilada, com actividades biológicas diferentes

Capitulo 5

CINETICA ENZIMATICA

Textos

http://en.wikipedia.org/wiki/Enzyme_catalysis

http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/E/EnzymeKinetics.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Lineweaver%E2%80%93Burk_plot

http://en.wikipedia.org/wiki/Michaelis-Menten_kinetics

http://en.wikipedia.org/wiki/Hanes-Woolf_plot

http://www.pmf.ukim.edu.mk/PMF/Chemistry/wmc-rmm1.html

http://marguerite.lmac.utc.fr/examples/michaelis/michaelis_english.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_equilibrium

http://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamic_equilibrium

Velocidade de uma reacção enzimática

A velocidade de uma reacção enzimática é representada pela quantidade de produto formado ou consumido por unidade de tempo

Depende de:

· Concentração do enzima

· Concentração do substracto

· Afinidade do enzima pelo substracto

Concentração do enzima

Se a concentração do substracto se mantiver constante, a velocidade da reacção é proporcional à concentração do enzima desde que haja excesso de substracto

Esta proporcionalidade só se observa quando há excesso de substracto pois caso contrario quando todo o enzima se gastou forma-se um planalto

Concentração do substracto

Se a quantidade do enzima se mantiver constante e a do substracto for aumentando gradualmente a velocidade da reacção aumentará até atingir um máximo, a velocidade máxima

Após este ponto um aumento da concentração de substracto já não aumenta a velocidade porque todo o enzima existente já está combinado com o substracto

Quando a concentração do substracto é baixa a velocidade de reacção é directamente proporcional à sua concentração – reacção de ordem 1

Para concentrações elevadas de substracto, a velocidade de reacção é independente da concentração e tendem formar um planalto devido à concentração do enzima em substracto – reacção de ordem 0

K_M

É a concentração de substracto correspondendo a metade da velocidade máxima

http://faculty.clintoncc.suny.edu/faculty/Michael.Gregory/files/Bio%20101/Bio%20101%20Lectures/Energy/energy.htm

pH e temperatura

Tanto para o pH como para a temperatura há um valor ao qual actividade do enzima é máxima – pH e temperatura óptimos

cortesia de Michael Gregory

http://faculty.clintoncc.suny.edu/faculty/Michael.Gregory/files/Bio%20101/Bio%20101%20Lectures/Energy/energy.htm

cortesia de Michael Gregory

Para cima e para baixo destes valores a actividade diminui, podendo chegar a ser nula

ANIMAÇÕES

http://resources.ed.gov.hk/biology/english/virtual_lab/flash/enzyme_lab.html

Capitulo 6

ACTIVADORES E INIBIDORES

Activadores

Mecanismos da acção activadora dos iões

Favorecem a ligação enzima-substracto

Fazem parte essencial do sitio catalítico, funcionando como coenzimas

Removem inibições existentes

Activação por protecção do enzima

A cisteina e o glutatião protege os grupos SH da oxidação

Activação por actuação em subunidades

Alguns enzimas têm uma unidade reguladora R e uma catalítica C

Quando não combinada a subunidade R mascara a C e impede a acção do enzima

Quando combinada com o AMP cíclico liberta o sitio activo e permite a acção do enzima

Inibidores

Textos

http://en.wikipedia.org/wiki/Enzyme_inhibitor

http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/573inhibit.html

http://www.chemguide.co.uk/organicprops/aminoacids/enzymes3.html

Inibidor competitivo

Tem uma estrutura semelhante ao substracto

O sitio activo confunde-o com o substracto, impedindo a reacção

http://faculty.clintoncc.suny.edu/faculty/Michael.Gregory/files/Bio%20101/Bio%20101%20Lectures/Energy/energy.htm

cortesia de Michael Gregory

Inibidor não competitivo

Não se liga ao sitio activo

Afectam a estrutura primária do enzima, p.ex. destruindo ligações S-S

http://www.northland.cc.mn.us/biology/Biology1111/animations/enzyme.html

Animações

Reversíveis e irreversíveis

Inibidores irreversíveis

Formam ligações muito fortes que não são dissociáveis

Inibidores reversíveis

Formam ligações covalentes fracas que se dissociam facilmente

Inibição pelos produtos da reacção

Os produtos da reacção, devido a alguma semelhança com o substracto, quando em excesso podem inibir o enzima

Inibição por excesso de substracto

Quando a quantidade de substracto é muito grande, várias moléculas do substracto podem competir para o mesmo sitio activo

Retro-inibição

O produto final da cadeia enzimática pode regular a síntese de toda a cadeia por retro-inibição

É por exemplo o caso da treonina