ATIVIDADE ENZIMÁTICA

1 OBJETIVO

Compreender os significados bioquímicos da Constante de Michaelis-Menten e avaliar a atividade enzimática das enzimas bromelina e amilase em diferentes meios.

2 INTRODUÇÃO

Análise de dois experimentos: O primeiro estudado apenas teoricamente; E o segundo executado  em laboratório de Química, no dia 21/05/2010.

3 REVISÃO DE LITERATURA

Os organismos vivos são formados por coleções de moléculas inanimadas que interagem entre si. O objetivo básico da Bioquímica é mostrar como essas coleções de moléculas inanimadas interagem entre si, mantendo e perpetuando os organismos vivos(animados), através da químicas aplicada a um nível molecular.


Para a Bioquímica, todos os organismos vivos(animados) são semelhantes em níveis moleculares e químicos. Assim, ela descreve as estruturas, mecanismos e processos químicos compartilhado por todos os seres existentes (inanimados e animados), comparando-os em termos moleculares, formulando princípios organizacionais que fundamentam a Lógica Molecular da Vida.


Um dos princípios organizacionais da Bioquímica é a hierarquia molecular. Os seres vivos são constituídos por células com diferentes funções. Todas as células, por sua vez, possuem uma estrutura hierárquica semelhante: As células são divididas em complexos supramoleculares; Estes complexos são subdivididos em macromoléculas constituídas de biomoléculas, formadas a partir de subunidades monoméricas.


Existem quatro principais grupos de macromoléculas: Lipídios, carboidratos, ácidos nucléicos e proteínas.

“As proteínas são as macromoléculas mais abundantes nas células vivas. Elas ocorrem em todas as células e em todas as partes destas. As proteínas também ocorrem em grande variedade; [...] as proteínas também exibem uma grande diversidade de funções biológicas, sendo os produtos finais mais importantes das vias de informação [...]. Em um sentido, são os instrumentos moleculares por meio dos quais a informação genética é expressa.” (LEIHNINGER, 2002. p. 89)

Dentre tantos papéis desempenhados pela proteína, encontra-se o de catálise. A catálise é a capacidade que um composto tem de acelerar uma reação num determinado substrato (“fonte de alimentação” da reação). As moléculas de proteínas que atuam como catalisadoras são chamadas de enzimas, ou biocatalisadores.
A atividade enzimática foi estudada por Leonor Michaelis e Maus Menten, em 1913, dividindo o processo em duas etapas que podem ser descritas conforme a equação a seguir:

 

“[...] inicialmente a enzima se combina reversivelmente com o substrato para formar o complexo enzima-substrato, em um passo reversível relativamente rápido. [...] Em uma segunda etapa lenta, o complexo ES então se quebra liberando a enzima livre, o produto da reação, P. [...]” (LEIHNINGER, 2002. p. 199)

Além de estudar o processo envolvido durante a reação, Michaelis e Menten criaram uma constante combinando: A velocidade inicial e máxima de conversão do substrato em produto; a concentração de enzima; e a concentração do substrato na solução. Ou seja: Quando a concentração do substrato alcança a metade da velocidade máxima, encontramos a constante. Vale ressaltar que a constante de Michaelis-Menten tem como papel fundamental prever a quantidade de substrato e enzima para que a reação seja eficaz. Abaixo, segue a fórmula matemática da constante:

Km: Constante de Michaelis-Menten;

k₁: Enzima e Substrato formando Complexo Enzima-Substrato;

k₂: Complexo Enzima-Substrato formando Enzima e Produto;

k₃: Reação reversível Complexo Enzima-Substrato formando Enzima e Substrato.

Após observar as etapas da atividade enzimática, Michaelis e Menten criaram gráficos para identificar a posição da constante:

TÍTULO: CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO x VELOCIDADE DA REAÇÃO

FONTE: CINÉTICA ENZIMÁTICA

            A partir dos valores da velocidade V e concentração do substrato [S] encontrados no experimento, é possível desenvolver outro gráfico que assuma uma trajetória linear, basta inverter matematicamente os valores:

TÍTULO: DUPLI-RECÍPROCO

FONTE: CINEMÁTICA ENZIMÁTICA

“As enzimas são específicas para seus substratos, e o reconhecimento do substrato pela enzima é altamente eficiente.” (MASTOTROENI; GERN, 2008. p. 59)
Por conta disso, existem fatores que podem influenciar a ação enzimática. São eles:


Temperatura: “A temperatura crítica para uma enzima é aquela na qual a conformação da molécula é alterada, levando a desnaturação protéica em consequente perda da função catalítica” (MASTOTROENI; GERN, 2008. p. 56.);


pH: “Enzimas funcionam bem dentro de uma faixa de pH ótimo, abaixo e acima da qual a velocidade da reação diminui” (MASTOTROENI; GERN, 2008. p. 57);


Concentração de enzimas: “Quanto maior a concentração de enzimas, maior a velocidade da reação” (MASTOTROENI; GERN, 2008. p. 57);


Concentração de Substrato no meio; Inibidores ou ativadores: “Moléculas que se ligam às enzimas, mudam sua conformação, favorecendo ou não o aumento da velocidade” (MASTOTROENI; GERN, 2008. p. 57).

5        CONCLUSÃO

Os objetivos do Experimento 1 não foram completamente atingidos pela carência de aparelhagens e reagentes. Então, respondemos às questões teóricas. Os objetivos do Experimento 2 foram completamente atingidos.


Nota-se uma eficiência catalítica admirável das enzimas devido ao seu alto grau de especificidade por seus substratos, acelerando reações químicas específicas. Observa-se que tais reações ocorrem em condições necessárias para que ocorra uma boa atividade da enzima, já que elas funcionam em condições suaves de temperatura e pH.


Vale ressaltar que o bom conhecimento da estrutura das enzimas e suas condições de funcionamento são de fundamental importância uma vez que a indústria farmacêutica utiliza os parâmetros de atividade enzimática para potencializar os efeitos dos medicamentos.

REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

LEHNINGER, Albert Lester. Lehninger princípios de bioquímica/David L. Nelson, Michael M. Cox; traduzido por Arnaldo Antonio Simões, Wilson Roberto Navega Lodi. 3ed. São Paulo: SARVIER, 2002.

MARIOTTO, Juliana Ribeiro. Cinética Enzimática. Relatório acadêmico, 2006.

MASTROENI, Marcos Fábio. Bioquímica: Práticas Adaptadas/Marcos Fábio Mastroeni, Regina Maria Gern. São Paulo: Editora Atheneu, 2008.