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A Ação Enzimática


 Bioquímica

1. Apresentação

Os catalisadores são substâncias que modificam a velocidade de uma reação química, geralmente aumentando-a, sem sofrer alterações no decorrer da reação. As enzimas formam a mais numerosa classe de proteínas. Como toda proteína, a produção de uma enzima, pelos ribossomos das células, está subordinada ao controle do DNA. É através da produção de enzimas específicas que o DNA comanda todo o metabolismo celular. Sendo proteínas, quando são submetidas a fatores capazes de alterar a sua configuração espacial natural, elas podem perder as suas propriedades catalíticas.

As reações químicas comumente acontecem quando as ligações químicas das moléculas reagentes são rompidas e novas ligações químicas se estabelecem, originando novas moléculas. Uma condição obrigatória para a ocorrência de uma reação química é o acontecimento de um choque entre as moléculas dos reagentes. Sem se encontrarem, duas moléculas nunca vão interagir e reagir. Para que a reação aconteça, as moléculas reagentes devem alcançar um estado energético maior que o seu estado habitual (estado de transição ou complexo ativado). A energia necessária para elevar o nível energético dos reagentes até esse estado de transição é a energia de ativação. Pode ser comparada com a energia necessária para se levar uma pedra até o alto de uma montanha, de onde ela pode rolar livremente.

 

Na presença do catalisador, as moléculas reagentes atingem o estado de transição em um nível energético inferior àquele que atingiriam na sua ausência. O "investimento energético" necessário para a ocorrência da reação é menor, na presença do catalisador.

 

Portanto, a presença de um catalisador aumenta a velocidade de uma reação química porque diminui a energia de ativação necessária. Dessa forma, as moléculas reagentes atingem com mais facilidade o estado de transição. Quando os produtos são formados, o catalisador se desprende, inalterado e pronto para catalisar novamente uma outra reação do mesmo tipo.

 

 

2. As Enzimas Como Catalisadores

Quando o catalisador é uma enzima, os reagentes são chamados substratos. O nome de uma enzima pode indicar o substrato sobre o qual ela age (amilase, lactase, sacarase, etc.) ou o tipo de reação química que ela catalisa (desidrogenase, transaminase, hidrolase, etc.).

As enzimas atuam oferecendo para os substratos um local para aderirem e onde a reação irá ocorrer. O choque entre as moléculas dos reagentes, que dependia apenas do acaso, passa a ser facilitado pelo encaixe dos reagentes nas moléculas das enzimas. Em uma molécula de enzima, o lugar adequado para o encaixe das moléculas reagentes é o centro ativo da enzima.

 

Veja a figura a seguir:

 

A ligação entre os substratos e o centro ativo é muito precisa, semelhante à relação existente entre uma fechadura e a sua respectiva chave. A estrutura do centro ativo depende da configuração espacial da molécula da enzima. A ligação da enzima com o seu respectivo substrato tem elevada especificidade. Alterações na forma tridimensional de uma enzima podem torná-la afuncionante, por impedir o encaixe dos substratos no centro ativo.

 

3. Fatores que Modificam a Atividade Enzimática

A - Efeito da Concentração dos Substratos

Se a concentração da enzima for constante, aumentos na concentração dos substratos são acompanhados de elevações cada vez menores na velocidade da reação.

Atinge-se um determinado ponto no qual novos aumentos na concentração dos substratos não serão acompanhados por elevação na velocidade da reação química.

 

 B - Efeito da Temperatura

Sabe-se que a velocidade das reações químicas aumenta com a elevação da temperatura. Todavia, nas reações catalisadas por enzimas, a velocidade tende a diminuir quando a temperatura passa de 35 °C ou 40 °C. Isso ocorre porque, em temperaturas elevadas, alteram-se as estruturas secundária e terciária da enzima, afetando a sua configuração espacial. Como a ligação da enzima ao substrato depende da forma da molécula da enzima (mecanismo "chave-e-fechadura"), se a mesma for alterada, conseqüentemente a função também será.

Em temperaturas superiores a 70 °C, as reações enzimáticas geralmente cessam, pois habitualmente ocorre desnaturação completa e irreversível da maioria das enzimas.

Existe uma temperatura na qual a atividade da enzima é máxima. É a temperatura ótima de ação da enzima. Nos animais homeotérmicos, capazes de manter constante a temperatura corporal, essa temperatura ótima está geralmente entre 35 °C e 40 °C. Nos animais pecilotermos, cuja temperatura corporal é variável, a temperatura ótima de atuação de suas enzimas é de 25 °C, aproximadamente.

 

C - Efeito do pH

As enzimas têm um pH ótimo, no qual a sua forma é tal que permite a elas catalisarem com maior eficiência uma determinada reação química, cuja velocidade então é máxima. Em valores abaixo (mais ácidos) ou acima (mais básicos) desse pH ótimo, a atividade da enzima e a velocidade da reação por ela catalisada diminuem, porque a sua forma tridimensional se altera.

 

 


O pH ótimo varia de uma enzima para outra. Vejamos alguns exemplos de enzimas humanas: