Enzimas

As enzimas possibilitam e aceleram uma série de reações químicas essenciais ao metabolismo. Você sabe como elas atuam?

A maioria dos processos metabólicos que ocorrem nos seres vivos ocorrem através de reações químicas. Muitas dessas reações precisam de uma energia inicial muito alta (energia de ativação) para começarem a acontecer. Isso quer dizer que, para ocorrerem, essas reações teriam que estar em um meio com temperaturas muito altas. Em um ser vivo, isso não seria possível.

Isso porque temperaturas muito altas iriam evaporar a água presente em nos organismos. Mas, principalmente pelo fato de que o excesso de calor desnatura proteínas, destruindo a maioria dos seres vivos. Para burlar esse problema, existem as enzimas, nossos catalizadores. As enzimas diminuem a energia de ativação para que várias reações químicas ocorram. Vamos ver como as enzimas funcionam?

O que são as enzimas?

As enzimas são componentes proteicos (composição básica de proteínas), geralmente encontrados associados a uma substância não proteica, chamada de radical prostético ou coenzima.

Costumamos dizer que as enzimas são substâncias que funcionam em um sistema “chave-fechadura”. Isso porque as enzimas possuem uma área chamada de centro ativo que tem formato capaz de se encaixar nos reagentes (substratos) onde elas agem.

O centro ativo é específico, ou seja, funciona apenas para o substrato para o qual a enzima foi produzida. Usando a comparação da chave-fechadura: a enzima seria a fechadura, o substrato a chave.

Como as enzimas funcionam?

Ao se encaixarem em um substrato, as enzimas muitas vezes conseguem modificar a posição de alguns átomos, alterando a estrutura da molécula de substrato. Essa mudança estrutural faz com que as ligações químicas dessa substância se tornem mais fracas e, com isso, mais fáceis de serem quebradas.

É aí que está o “pulo do gato” das enzimas: elas facilitam a quebra das moléculas, diminuindo a energia necessária para que a reação química comece a ocorrer.

energia de ativação e enzimas
Figura 1: A imagem é um gráfico onde podemos ver a energia de ativação necessária para que a reação de respiração celular aconteça. Facilmente é possível observar que com a ajuda de enzimas, a energia necessária para que a reação ocorra é bem menor.

É importante ressaltar que as enzimas não entram na composição de uma reação. Elas atuam ativando os processos e acelerando-os. Porém, após cumprirem sua função, são completamente restauradas, podendo ser novamente utilizadas em outras reações químicas.

atuação das enzimas maltase
Figura 2: Na imagem podemos ver a atuação de uma das enzimas presentes em nosso organismo: a maltase. Veja que o esquema demonstra que a enzima possui um cento de encaixe com o formato adequado ao seu substrato.

 

Nomenclatura

O nome dado as enzimas, em geral, é composto juntando o nome do substrato com o sufixo “ase”. Por exemplo: na boca temos a enzima amilase. A amilase é uma enzima que participa da digestão do amido, ou amilo. Outro exemplo é a lactase que atua na digestão da lactose.

O nome de outras enzimas pode não seguir essas regras, pois já têm nomes mais antigos e consagrados. Dois exemplos são a tripsina e a pepsina, responsáveis pela digestão de proteínas.

Fatores que influenciam no funcionamento das enzimas

Como as enzimas são proteínas, a primeira coisa que elas precisam para funcionar é manter sua estrutura intacta. Isso porque elas têm os sítios ativos, que precisam se encaixar precisamente sobre os substratos para os quais elas foram feitas.

Dessa maneira, assim como as demais proteínas, elas não podem ser submetidas a circunstâncias que favoreçam a sua desnaturação. Veja algumas dessas circunstâncias:

Temperatura: provavelmente você se lembra que a estrutura de uma enzima pode se desfazer por causa do calor, certo? Um exemplo disso é quando alguém alisa o cabelo através de “chapinha”. Pois, esquentando os fios, a queratina desnatura (perde sua estrutura tridimensional) e o cabelo fica liso.

O mesmo acontece com as enzimas. Com temperaturas acima de 50ºC, as enzimas humanas começam a desnaturar e a velocidade das reações em que elas atuam começa a diminuir até pararem de acontecer. Porém, até 50ºC, as enzimas aumentam a velocidade das reações até seu ponto ótimo.

pH: O pH indica a acidez ou basicidade de uma substância ou um meio. O pH 7 é neutro. Abaixo de 7, ácido. Acima de 7 é básico. Cada enzima terá um pH específico para seu funcionamento. A pepsina, por exemplo, é produzida pelas células do estômago, onde há um pH muito ácido produzido pelo suco gástrico.

Dessa maneira, a pepsina tem seu pH ótimo em 3,0. Já a tripsina é produzida pelo pâncreas e lançada no duodeno. O pH do suco pancreático é básico, de modo a neutralizar o conteúdo vindo do estômago. Sendo assim, a tripsina tem seu pH ótimo próximo de 8,0.

Concentração de um substrato: a princípio, quanto maior for a quantidade de substrato, maior será a velocidade da reação. Porém, passado o ponto ótimo, a velocidade se estabiliza. Isso porque as enzimas são substâncias produzidas em pequenas quantidades e, sem enzimas livres, as reações das quais elas participam não são realizadas.

Inativação de enzimas

Além da desnaturação provocada por altas temperaturas ou pH diferente do ótimo, as enzimas podem ser inativadas na presença de algumas substâncias químicas no meio. Metais pesados (chumbo e mercúrio, por exemplo) ou outras substâncias tóxicas (como o arsênico), podem alterar as enzimas.

Nestes casos, estas substâncias reagem com as enzimas alterando sua forma e assim, seu funcionamento. Chamamos este tipo de desativação de enzimas de inibição enzimática não-competitiva.

Há também substâncias muito semelhantes aos substratos tradicionais de cada enzima que podem se ligar ao seu sítio ativo, impedindo que elas ajam sobre o substrato para o qual foram produzidas. Este tipo de inibição é chamada de competitiva, uma vez que o substrato e o “falso” substrato competem pelos sítios ativos das enzimas, diminuindo sua disponibilidade.

Intolerância à lactose

Você com certeza conhece alguém que tem intolerância à lactose, certo? Pesquisas mostram que cerca de 70% da população brasileira tem algum grau de intolerância à lactose. Mas, você sabe o que é esse quadro cada vez mais comum? E, o que essa intolerância tem a ver com as enzimas?

A intolerância à lactose é o nome dado a total ou parcial incapacidade de digerir a lactose, um dissacarídeo encontrado no leite e em seus derivados. Essa intolerância ocorre quando o organismo da pessoa não produz em quantidade suficiente a enzima lactase, que quebra a lactose em glicose e galactose (monossacarídeos que são absorvidos no intestino e carregados pelo sangue).

Como não é quebrada, a lactose chega ao intestino grosso intacta e vira um “prato cheio” para as bactérias que vivem ali. Essas bactérias se aproveitam deste nutriente e começam a fermentá-lo, fabricando ácido láctico e gases. Essas substâncias fazem com que haja maior retenção de água, diarreia, dores abdominais e gases.

Para aliviar os sintomas, a pessoa com baixa quantidade de enzimas lactase deve consumir menos alimentos à base de leite. Ou ainda, consumir alimentos que foram tratados previamente, eliminando a lactose. E, eventualmente, pode ingerir complementos de lactase vendidos nas farmácias.

Para finalizar sua revisão, veja esta videoaula sobre enzimas do professor Gustavo, do canal Me Gusta Bio:

Agora que você já sabe tudo sobre enzimas, que tal testar seus conhecimentos com os exercícios que selecionei para você?

Questão 01 – (Mackenzie SP/2018)    

O gráfico abaixo representa a atividade de uma enzima sobre concentrações crescentes de substrato, mantidos em temperatura ótima. O ponto A indica a adição de uma substância ao meio.

temperatura e enzimas

Considere as afirmativas abaixo.

I. 1 indica a concentração do substrato na qual todas as moléculas da enzima estão ligadas ao substrato.

II. A substância A pode ter se prendido ao sítio ativo da enzima, impedindo sua ação.

III.   A inativação de uma enzima é sempre uma reação irreversível.

Assinale

a) se somente a afirmativa I for correta.

b) se somente a afirmativa II for correta.

c) se somente as afirmativas I e II forem corretas.

d) se somente as afirmativas I e III forem corretas.

e) se todas as afirmativas forem corretas.

Gab: C

Questão 02 – (ENEM/2017)    

Sabendo-se que as enzimas podem ter sua atividade regulada por diferentes condições de temperatura e pH, foi realizado um experimento para testar as condições ótimas para a atividade de uma determinada enzima. Os resultados estão apresentados no gráfico.

influencia ph nas enzimas

Em relação ao funcionamento da enzima, os resultados obtidos indicam que o(a)

a) aumento do pH leva a uma atividade maior da enzima.

b) temperatura baixa (10 ºC) é o principal inibidor da enzima.

c) ambiente básico reduz a quantidade de enzima necessária na reação.

d) ambiente básico reduz a quantidade de substrato metabolizado pela enzima.

e) temperatura ótima de funcionamento da enzima é 30 ºC, independentemente do pH.

Gab: D

Questão 03 – (ENEM/2013)    

Há processos industriais que envolvem reações químicas na obtenção de diversos produtos ou bens consumidos pelo homem. Determinadas etapas de obtenção desses produtos empregam catalisadores químicos tradicionais, que têm sido, na medida do possível, substituídos por enzimas.

Em processos industriais, uma das vantagens de se substituírem os catalisadores químicos tradicionais por enzimas decorre do fato de estas serem

a) consumidas durante o processo.

b) compostos orgânicos e biodegradáveis.

c) inespecíficas para os substratos.

d) estáveis em variações de temperatura.

e) substratos nas reações químicas.

Gab: B

 

 

Sobre o(a) autor(a):

Juliana é bióloga formada pela Universidade Federal de Santa Catarina, ministra aulas de Ciências e Biologia em escolas da Grande Florianópolis desde 2007 e é coordenadora pedagógica do Blog do Enem.