Resumo de quimica: Enzimas: uma classe especial de proteínas
Enzimas: uma classe especial de proteínas
Autora: Profª Carla Aquino
Pensar, digerir um alimento, produzir novas células e muitas outras atividades no nosso corpo necessitam da participação das enzimas. Muitas reações químicas que acontecem dentro da gente, precisariam de uma quantidade enorme de energia para serem iniciadas, o que resultaria em uma elevação muito grande da temperatura corporal e poderia causar a morte de um indivíduo. As enzimas atuam resolvendo esse problema e evitam que nosso corpo entre em colapso.
As proteínas são moléculas muito importantes para o funcionamento dos organismos. Elas participam das reações químicas que ocorrem dentro das células, elas realizam o transporte de gases no sangue, fazem a defesa do nosso corpo (anticorpos), compõem nossos músculos, entre tantas outras funções. Podemos encontrar as proteínas em diversos alimentos, como carnes, leite, ovos, feijão, entre outros.
Como já dissemos no texto sobre proteínas, um grupo particular delas é responsável por acelerar as reações químicas no nosso organismo e reduzir a energia necessária para a ocorrência desses fenômenos (energia de ativação) – o que é essencial para evitar um aumento muito grande da temperatura corporal. São as enzimas, esse grupo especial de proteínas atua como catalisador biológico e é fundamental para a nossa sobrevivência.
Figura: Reação enzimática – https://pt.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_enzim%C3%A1tica Acesso em 14/05/2019.
Composição das Enzimas
Assim como as demais proteínas, as enzimas são compostas por aminoácidos que são unidos por ligações peptídicas. Em geral, essas moléculas estão ligadas a outras substâncias não proteicas – as coenzimas – que auxiliam na ocorrência das reações químicas dentro das células.
As enzimas são muito específicas para as reações nas quais participam. Elas apresentam uma região que é denominada sítio ativo, que se conecta a um substrato e há a reação química. Essa ligação com o substrato é chamada de chave-fechadura, já que o sítio ativo forma uma união muito específica com o substrato. Dessa forma, para cada tipo de substrato há uma enzima específica.
A figura abaixo mostra a ligação chave/fechadura das enzimas:
Figura: Ligação chave/fechadura https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Induced_fit_diagram_pt.svg Acesso em 14/05/2019.
Fatores que influenciam na ação das enzimas:
A estrutura da proteína é fundamental para seu funcionamento, a alteração da forma pode anular sua função. Assim, as enzimas também podem sofrer algum prejuízo se sua forma for alterada e a molécula sofrer desnaturação. Uma proteína pode ser desnaturada se ocorrer alguma alteração devido às variações de pH e temperatura do meio.
Temperatura:
Mas nem sempre as variações de temperatura são tão grandes para destruir uma enzima. Essas variações podem influenciar na velocidade de uma reação química, podendo acelerar ou tornar o processo mais lento.
Uma enzima apresenta seu aproveitamento máximo quando está em sua temperatura ótima (cujo valor depende da enzima que está participando do processo). Porém é importante lembrar ,que o aumento excessivo da temperatura pode desnaturar a enzima, assim, após ultrapassar a temperatura ótima, uma reação pode perder velocidade e parar se houver a desnaturação proteica.
Observe o gráfico abaixo que mostra a relação entre temperatura e velocidade enzimática:
Figura: Gráfico velocidade da reação x temperatura https://blogdoenem.com.br/enzimas-biologia-enem/ Acesso em:15/05/2019
pH:
Assim como no caso da temperatura, as reações também possuem um pH ótimo específico para acontecer. Um exemplo muito comum nos vestibulares, é do sistema digestório humano: nós temos diversas enzimas que atuam em diferentes tipos de pH. Por exemplo, na boca a amilase salivar atua em pH neutro – aproximadamente 7,0. Já no estômago a pepsina atua em pH ácido – aproximadamente 2,0.
Caso a variação no pH seja muito grande, pode haver a desnaturação enzimática. Observe o gráfico abaixo:
Figura: Gráfico velocidade da reação x pH https://www.sobiologia.com.br/conteudos/quimica_vida/quimica12.phpAcesso em:15/05/2019
Como são formadas as enzimas?
As enzimas, como as demais proteínas, são feitas no citoplasma da célula, em um processo chamado de tradução ou síntese proteica. Uma molécula de RNA mensageiro (RNAm) possui uma informação que foi repassada por uma molécula de DNA. A leitura do RNAm e a montagem da nova cadeia polipeptídica é feita com o auxílio de ribossomos (organelas citoplasmáticas), enzimas e aminoácidos.
Mas como esse assunto é cobrado nas provas? Vamos ver algumas questões?
No vestibular...
1. (FMJ SP/2014) Fundamentais para regular o metabolismo celular, as enzimas são sintetizadas a partir da ação dos genes. É correto afirmar que as enzimas
a) sofrem desnaturação em temperatura elevada, fenômeno que resulta em moléculas mais eficazes na sua atividade de reação
b) são inespecíficas aos substratos, nos quais reagem em sítios de ligação e, após a reação, os produtos são liberados para uso da célula.
c) aumentam a energia de ativação necessária para a ocorrência de uma reação química, facilitando a obtenção de substâncias úteis à célula.
d) aumentam a velocidade das reações químicas sem a necessidade de elevar a temperatura porque diminuem a energia de ativação.
e) têm atividade controlada pela temperatura do meio, independentemente das concentrações de substrato e do pH existentes.
2. (UEA/2012) Enzimas são proteínas que atuam como catalisadores orgânicos, acelerando reações químicas específicas. A atividade das enzimas sofre influência de alguns fatores, como a elevação da temperatura, que altera a estrutura espacial das moléculas de proteínas. Foi realizada uma experiência com uma enzima digestória bovina para verificar a variação da velocidade de uma reação com o aumento da temperatura do meio em que ocorreu. Com os dados dessa experiência foi construído o seguinte gráfico.
Assinale a alternativa que contém a correta explicação do gráfico
A) A velocidade da reação é inversamente proporcional ao aumento da temperatura.
B) A velocidade da reação aumenta proporcionalmente com o aumento da temperatura.
C) A velocidade da reação diminui proporcionalmente com o aumento da temperatura.
D) A reação sofre inversão de sentido a partir de determinada temperatura.
E) Existe uma temperatura ótima na qual a velocidade da reação é máxima.
Gabarito:
1. D – As enzimas são catalisadores biológicos. Aceleram as reações químicas e reduzem a energia de ativação, sem a necessidade de elevar a temperatura.
2. E – Ao observar o gráfico, podemos concluir que há uma temperatura ótima em que a atividade enzimática é máxima.
Resumão
As enzimas são proteínas que atuam acelerando as reações químicas que ocorrem no interior das células. Essas substâncias são essenciais para o funcionamento do organismo, já que aceleram as reações e reduzem a energia de ativação, ou seja, reduzem a energia que é necessária para uma reação acontecer. Além disso, devido à sua ação, impedem a elevação excessiva da temperatura corporal durante as reações.
As variações de temperatura e pH podem alterar a forma das enzimas e prejudicar a ligação chave/fechadura que ocorre com o substrato. As enzimas são muito específicas, ou seja, existem uma enzima para cada tipo de substrato. E atuação dessas substâncias é mais eficiente quando estão em seu pH ou temperaturas ótimas.