Enzimas são moléculas, especificamente proteínas, que ajudam a acelerar as reações bioquímicas ao interagir com os ingredientes (reagentes e produtos) sem alterá-los permanentemente. Este processo de facilitação é conhecido como catálise, e, correspondentemente, as próprias enzimas são identificadas como catalisadores.
Enzimas, como muitos jogadores no microbiologia mundo, pode ter nomes longos e complicados, quase todos terminam em "-ase". Mas se você está familiarizado com o sistema formal dentro do qual as enzimas são nomeadas, você pode desvendar muito de mistérios sobre a função de uma determinada enzima sem saber exatamente qual reação essa enzima catalisa.
O que é um catalisador?
Coloquialmente, um catalisador é qualquer entidade que melhora o fluxo, a eficiência ou a eficácia de um determinado empreendimento. Se você é um técnico de basquete e sabe que colocar um determinado jogador popular no jogo irá animar a multidão e a equipe em geral, então você está aproveitando a presença de um catalisador.
Os catalisadores humanos fazem as coisas acontecerem e tendem a fazer com que as pessoas ao seu redor também pareçam proficientes ao máximo. Da mesma forma, catalisadores biológicos podem fazer certos processos bioquímicos parecerem quase automáticos, quando em fato, esses processos tropeçariam e cambaleariam em direção a uma conclusão não garantida na ausência do enzima.
Frequentemente, os catalisadores não são incluídos na fórmula da reação química da qual participam, porque, por definição, um catalisador permanece inalterado em relação à sua forma original no final da reação.
Enzima: Definição e Descoberta
No final da década de 1870, ficou estabelecido que algo na levedura pode fazer com que as fontes de açúcar se transformam em bebidas alcoólicas muito mais rapidamente do que pode ocorrer espontaneamente, e que o mesmo princípio da fermentação aplicado ao envelhecimento do queijo.
Deixados sozinhos nas condições certas, alguns tipos de frutas podres podem resultar na formação de álcool etílico. Adicionar fermento, no entanto, não apenas acelera a fermentação, mas também introduz previsibilidade e uma medida de controle em toda a reação química.
"Enzima" vem do grego para "com fermento". Como usado hoje, refere-se a biológico catalisadores dentro de organismos ou substâncias que são produzidas por e para o benefício de um sistema vivo.
Enzyme Basics
A principal função de todas as enzimas é catalisar os processos metabólicos que ocorrem dentro de uma célula. Uma definição de enzima mais formal especifica que a enzima não deve apenas atuar nas reações dentro de uma célula viva, mas também ter sido criada por um organismo - o mesmo ou diferente.
Enzimas individuais podem ser descritas em termos de seus especificidade. Esta é uma medida de quão exclusiva é a relação de uma enzima com seu substrato ou substratos. Substratos são as moléculas às quais as enzimas se ligam, geralmente os reagentes. Quando uma enzima se liga apenas a um substrato em uma reação, isso implica absoluto especificidade. Quando pode se ligar a uma série de substratos diferentes, mas quimicamente semelhantes, a enzima tem grupo especificidade.
Atividade Enzimática
O desempenho das enzimas - isto é, o quanto são capazes de afetar as reações que visam em comparação com as condições neutras - depende de vários fatores. Isso inclui temperatura e acidez, que afetam a estabilidade de todas as proteínas, não apenas das enzimas.
Como seria de esperar, aumentar a quantidade de substrato pode aumentar a taxa da reação, desde que a enzima ainda não esteja "saturada"; por outro lado, adicionar enzimas pode acelerar uma reação em um determinado nível de substrato e pode permitir que mais substrato seja adicionado sem esbarrar em um teto de produção.
A taxa de desaparecimento do substrato (e aparecimento do reagente) em reações nas quais as enzimas estão envolvidas não é linear, mas tende a diminuir à medida que a reação se aproxima do fim. Isso é representado em um gráfico de concentração versus tempo por uma inclinação descendente que se torna mais gradual com o passar do tempo.
Enzimas Conhecidas
Quase qualquer lista de enzimas apresentando as mais conhecidas e mais estudadas é quase certo que apresente catalisadores na glicólise, o ácido cítrico (isto é, Krebs ou ácido tricarboxílico) ciclo ou ambos. Esses processos, cada um dos quais consistindo em várias reações individuais, envolvem a quebra da glicose em piruvato na célula citoplasma e a conversão do piruvato em uma série rotativa de intermediários que, em última análise, permitem que ocorra a respiração aeróbica.
Duas enzimas envolvidas na porção inicial da glicólise são glicose-6-fosfatase e fosfofrutocinase, enquanto citrato sintase é um jogador importante no ciclo do ácido cítrico.
Você pode prever o que essas enzimas podem fazer com base em seus nomes? Caso contrário, tente novamente em cerca de cinco minutos.
Nomenclatura Enzimática
O nome de uma enzima pode não sair da língua facilmente, mas esse é o custo de abraçar a química. A maioria dos nomes consiste em duas palavras, com a primeira identificando o substrato sobre o qual a enzima atua e o segundo sinalizando o tipo de reação envolvida (mais sobre este segundo atributo no próximo seção).
Embora um número esmagador de nomes de enzimas terminem em "-ase", várias outras importantes e bem estudadas não terminam. Qualquer lista de enzimas pertencentes à digestão humana incluirá tripsina e pepsina. O sufixo da enzima "-ase", entretanto, por si só significa nada mais do que o fato de que a proteína em questão é, na verdade, uma enzima e não aborda detalhes funcionais.
Classes de enzimas
Existem seis classes principais de enzimas, separadas em categorias com base em sua função. A maioria dessas classes também inclui subclasses. Seus nomes são úteis para determinar o que eles fazem, mas apenas se você souber um pouco de grego ou latim.
- Oxidorredutases são enzimas que participam de reações nas quais o substrato é oxidado (ou seja, perde elétrons) ou reduzido (ou seja, ganha elétrons). Os exemplos incluem enzimas que terminam em desidrogenase, oxidase, peroxidase e redutase. Lactato desidrogenase, que catalisa a interconversão de lactato e piruvato em fermentação, pertence à classe das oxidorreducatases.
- Transferases, como sugerido pelo nome, transfere grupos funcionais, em vez de apenas elétrons ou átomos individuais, de uma molécula para outra. Quinases, que adicionam grupos fosfato às moléculas (por exemplo, a adição de um grupo fosfato à frutose-6-fosfato na glicólise) são exemplos.
- Hidrolases catalisar reações de hidrólise, nas quais uma molécula de água ("hidro-") é usada para separar uma molécula maior ("-lase") para quebrá-la em outras menores. Fosfatases, que são os opostos funcionais das quinases, faça isso removendo os grupos fosfato; proteases, peptidases e nucleases, que quebram moléculas ricas em proteínas, são um segundo subtipo.
- Lyases crie ligações duplas em uma molécula removendo um grupo de um átomo de carbono. (Na reação reversa, um grupo é adicionado a um dos átomos de carbono na ligação dupla para transformá-lo em uma ligação simples.) Enzimas terminando em descarboxilase, hidratase, sintase e liase em si são exemplos.
- Isomerases catalisar reações de isomerização, que são rearranjos de uma molécula para criar um isômero, uma molécula com o mesmo número e tipos de átomos (ou seja, a mesma fórmula química), mas uma forma diferente. Assim, eles são uma espécie de transferase, mas em vez de mover grupos entre moléculas, eles o fazem dentro de moléculas. Isomerase, mutase e racemase as enzimas se enquadram nesta classe.
- Ligases catalisar a formação de uma ligação por meio do processo de ATP hidrólise, em vez de mover um átomo ou grupo de um lugar para outro. Carboxilase sintetase é um exemplo de um enzima ligase.