Enzimas

Definição de Enzimas

O termo é derivado de “en” = dentro e “zima” = levedura.

As enzimas ajudam a acelerar as reações químicas no corpo humano. Eles se ligam a moléculas e as alteram de maneiras específicas. Eles são essenciais para a respiração, digestão de alimentos, função muscular e nervosa, entre milhares de outras funções.

As enzimas são moléculas de proteína bastante grandes e complexas que agem como catalisadoras em reações bioquímicas.

Como as proteínas, elas consistem em longas cadeias de amino-ácidos unidas por ligações de peptídeos. Elas são formadas dentro das células de todos os seres vivos, plantas, fungos, bactérias, e organismos microscópicos unicelulares.

Enzimas são substâncias protéicas produzidas pelo nosso organismo. Elas têm a função catalisadora nas reações químicas, para que estas ocorram de forma eficiente. As enzimas não se alteram, mas modificam quimicamente as substâncias que sofrem a sua ação. Por exemplo, uma substância A e uma substância B sofrem reações químicas e se transformam em uma substância C.

São as enzimas que promovem tal transformação. Por ação das enzimas, as reações químicas ocorrem no nosso organismo em apenas uma hora. Sem elas, tais reações demorariam, teoricamente, cerca de 1000 anos para ocorrer. No organismo humano, há entre 3000 e 4000 tipos de enzimas, as quais estão relacionadas à respiração, à digestão, ao metabolismo, à imunidade etc.

Cada enzima é responsável por uma reação química específica, de forma que, apesar de elas acontecerem simultaneamente e às centenas, não há desordem. É como se houvesse uma chave para respectiva fechadura.

O que são enzimas?

Na biologia, um dos fatores que define um ser vivo de um objeto inanimado é a capacidade do organismo de realizar reações químicas cruciais para sua sobrevivência.

Mesmo os organismos unicelulares são capazes de centenas de reações químicas dentro de suas paredes celulares. Imagine a quantidade infinita de reações que um grande organismo como o humano realiza.

Nenhuma dessas reações é possível sem enzimas.

As enzimas são catalisadores ou assistentes biológicos. As enzimas consistem em vários tipos de proteínas que atuam para impulsionar a reação química necessária para uma ação ou nutriente específico.

As enzimas podem desencadear uma reação ou acelerá-la. Os produtos químicos que são transformados com a ajuda de enzimas são chamados de substratos. Na ausência de enzimas, esses produtos químicos são chamados de reagentes.

Para ilustrar a velocidade e eficiência das enzimas, os substratos podem ser transformados em produtos utilizáveis a uma taxa de dez vezes por segundo.

Considerando que existem cerca de 75.000 enzimas diferentes no corpo humano, essas reações químicas são realizadas a uma velocidade surpreendente.

Por outro lado, na ausência de enzimas, os reagentes podem levar centenas de anos para se converterem em um produto utilizável, se é que são capazes de fazê-lo. É por isso que as enzimas são cruciais para o sustento da vida na Terra.

Geralmente, as enzimas atuam nos substratos de uma das três maneiras: orientação do substrato, estresse físico e mudanças na reatividade do substrato.

A orientação do substrato ocorre quando uma enzima faz com que as moléculas do substrato se alinhem umas com as outras e formem uma ligação. Quando uma enzima usa estresse físico em um substrato, ela na verdade agarra o substrato e força a molécula a se quebrar. Uma enzima que causa mudanças na reatividade do substrato altera a colocação dos elétrons da molécula, o que influencia a capacidade da molécula de se ligar a outras moléculas.

Mecanismo de atividade enzimática

As enzimas têm locais ativos onde entram em contato com substratos específicos. As propriedades catalíticas das enzimas são um processo cíclico.

Assim que um substrato entra em contato com o sítio ativo de uma enzima, ele é modificado pela enzima para formar o produto final. Uma vez concluído o processo, a enzima libera o produto e está pronta para iniciar o processo com novos substratos. As enzimas nunca são desperdiçadas e sempre recicladas.

A ausência de enzimas é responsável por muitas doenças.

Em humanos, uma doença trágica chamada fenilcetonúria (PKU), que causa retardo mental grave e até a morte em bebês, é o resultado da ausência de um tipo de enzima.

A doença de Tay-Sachs é um resultado trágico semelhante de uma deficiência enzimática. Causa retardo, paralisia e, freqüentemente, morte na primeira infância, quando não tratada.

Nossa capacidade de alterar enzimas inibindo suas habilidades funcionais resultou em centenas de drogas que salvam vidas. Um exemplo é a penicilina, um conhecido antibiótico que pode curar a sífilis, a pneumonia e outras doenças. A penicilina age ligando-se aos locais ativos das enzimas da bactéria causadora da doença, destruindo em última instância a capacidade da bactéria de sobreviver e se reproduzir.

Importância das Enzimas

As enzimas estão envolvidas na maioria das reações bioquímicas que ocorrem nos organismos. Sabe-se que cerca de 4.000 dessas reações são catalisadas por enzimas, mas o número pode ser ainda maior.

As enzimas permitem que as reações ocorram na velocidade necessária para a vida.

Em animais, uma função importante das enzimas é ajudar a digerir os alimentos.

As enzimas digestivas aceleram as reações que quebram grandes moléculas de carboidratos, proteínas e gorduras em moléculas menores que o corpo pode usar. Sem as enzimas digestivas, os animais não seriam capazes de quebrar as moléculas dos alimentos com rapidez suficiente para fornecer a energia e os nutrientes de que precisam para sobreviver.

Enzimas – Proteínas

As enzimas são catalisadores. A maioria são proteínas.

As enzimas são moléculas grandes, produzidas pelos seres vivos, ‘que aumentam a velocidade’ de uma reação química.

A molécula do açúcar de cozinha, a sacarose, pode ser quebrada dando dois compostos menores.

Só após a quebra ela entra na célula e serve de alimento.

A enzima sacarose é a responsável pela quebra do açúcar ingerido.

odo ser vivo tem milhares de enzimas acelerando reações. Assim, as transformações químicas nos seres vivos ocorrem em escala de tempo compatível com a vida.

Aminoácidos

Os aminoácidos são substâncias que formam as proteínas depositadas nos músculos. Eles são fabricados pelo nosso organismo ou ainda podem ser consumidos em forma de cápsulas.

Se você ingerir corretamente aminoácidos sintéticos e fizer exercícios musculares bem orientados, seu corpo fica modelado e ganha massa muscular, dando uma maior resistência física.

Em doses receitadas por um médico ou nutricionista, eles não fazem mal nem engordam. Nem todo mundo precisa deles, mas mesmo sem aminoácidos você pode obter os mesmos resultados, só que eles demoram mais a aparecer.

Maltodextrina

É um polímero (aglomerações de moléculas) de cadeia curta. Estudos indicam que uma bebida para desportistas efetiva deve conter entre 5% a 10% de carboidratos em forma de glicose, sacarose e maltodextrina para aumentar a condição física.

Devido a maltodextrina não ser tão doce como as outras formas de carboidratos, ela permite melhorar a ingestão de bebidas de carboidratos utilizadas por desportistas.

As maltodextrinas permitem uma melhor absorção que outras formas de carboidratos, como a glicose, frutose, etc.

O que são enzimas digestivas?

As enzimas digestivas são proteínas que catalisam a quebra de grandes moléculas de alimentos. Eles os quebram em pedaços menores que podem ser mais facilmente absorvidos pelas células.

Em humanos, essas substâncias digestivas são produzidas pelas glândulas salivares e no trato digestivo. Proteases, amilases e lipases são alguns tipos dessas enzimas.

O alimento consumido por humanos inicia seu processo digestivo sendo mastigado e transformado em bolo pela língua. Com isso, as glândulas salivares são estimuladas a produzir saliva, que contém uma forma de amilase. Esta enzima também é conhecida como ptialina.

A amilase salivar atua sobre os amidos, que consistem em uma longa cadeia de moléculas de glicose. Ele quebra essa cadeia em fragmentos menores. Eventualmente, ele os degrada em pedaços ainda menores.

O produto final é uma unidade de duas moléculas de glicose conhecidas como frutose. Este é então decomposto e metabolizado como glicose nos intestinos. A glicose então entra na corrente sanguínea, onde é conhecida como açúcar no sangue.

Apenas parte do amido é degradado na boca. O resto vai para o estômago com o bolo alimentar. A amilase salivar é ativa por um curto período, até ser inativada pelo pH ácido do estômago.

A maior parte do amido é ali degradada pela amilase produzida pelo pâncreas.

As proteínas são outro grande componente da dieta humana e há várias enzimas digestivas diferentes que as decompõem. Essas enzimas são conhecidas como proteases.

Eles variam muito em seus substratos preferidos, localização e características. Alguns são ativos no estômago, como a pepsina. Outros, como a tripsina e a quimiotripsina, são produzidos pelo pâncreas e atuam no intestino.

Uma característica que todas essas proteases têm em comum é que elas são sintetizadas como uma forma maior que é inativa. Isso evita danos aos tecidos do corpo. Quando são necessárias para a digestão real, no entanto, as enzimas digestivas são ativadas ao separar parte da proteína. Uma vez ativados, eles quebram as proteínas em fragmentos menores chamados polipeptídeos.

Enzimas chamadas peptidases degradam os pedaços menores em aminoácidos, que são absorvidos pelo intestino e usados para repor os ácidos excretados como uréia ou usados no metabolismo celular.

As gorduras dietéticas são degradadas por enzimas chamadas lipases, que também são produzidas pelo pâncreas. Essas enzimas digestivas quebram as gotas de gordura em ácidos graxos e glicerol.

Para que essa reação seja bem-sucedida, são necessários sais biliares do fígado, que ajudam a gordura a se misturar com a solução líquida no trato intestinal. É vital que a gordura seja misturada em pequenas gotículas, para que seja devidamente degradada. Isso ocorre devido a contrações nos intestinos.

O pâncreas também produz uma série de outras enzimas digestivas e é a principal glândula envolvida na digestão. Ele também produz nucleases, que degradam RNA e DNA em seus componentes individuais.

Além da tripsina e da quimiotripsina, produz várias proteases adicionais. Isso inclui carboxipeptidase e aminopeptidase, que também auxiliam na digestão de proteínas, removendo seus grupos amino terminais.

Enzimas – Catalisadores

Numa célula a manutenção da vida depende da ocorrência de reações químicas variadas.

Assim, constantemente novas proteínas são montadas; açúcares, como a glicose, são oxidados, liberando energia; moléculas grandes, por sua vez, podem ser “desmontadas” num processo chamado “digestão”.

A realização de todas as reações químicas numa célula depende em grande parte da presença de proteínas especiais, chamadasenzimas.

As enzimas facilitam a ocorrência das reações, fazendo com que elas se processem com maior facilidade. São chamadas, por isso, de catalisadores.

O papel de toda enzima é muito específico; isso quer dizer que uma determinada enzima facilita a ocorrência de uma determinada reação. Assim, por exemplo, enquanto a enzima amilase salivar (ptialina) facilita a digestão do amido na boca, a maltase, por sua vez, catalisa a transformação da maltase em glicose.

Reações químicas podem acontecer sem enzimas; porém, no caso das células, essas reações seriam tão lentas, que certamente seria impossível a vida sem enzimas.

O nome das enzimas termina geralmente, em “ase” e quase sempre indica sua função.

O fato de as enzimas reagirem em tubo de ensaio, fora da célula via, como se fossem simples reagentes químicos, favoreceu muito se estudo e a compreensão de seu funcionamento.

As enzimas podem ser extraídas de material celular e submetidas a experimentação.

Cada enzima funciona de maneira mais eficiente num determinado valor de pH, que é dito (ótimo). Acima ou abaixo do ótimo, a enzima funciona, porém de forma menos eficiente. Assim, o pH ótimo é um valor que muda de uma enzima para outra. No pH ótimo, a velocidade da reação é máxima. acima ou abaixo do ótimo, a reação continua ocorrendo, porém com velocidade menor.

Relação Estrutura – Função das Enzimas

Enzimas são sofisticados dispositivos moleculares responsáveis pela aceleração das reações químicas que ocorrem em sistemas biológicos. Dessa forma, são os catalisadores biológicos. 

Sem a ação das enzimas, no pH e na temperatura fisiológicos, as reações necessárias à manutenção da vida não aconteceriam em velocidades suficientemente altas para satisfazer as demandas metabólicas das células.

As enzimas são proteínas globulares.

Mais recentemente tem sido atribuída atividade catalítica a compostos biológicos não protéicos: são as Ribozimas (RNAs catalíticos), o que faz emergir evidências de que o RNA tenha sido o mais ancestral biocatalizador dos seres vivos.

O conhecimento da estrutura das proteínas é fundamental para compreender a forma como estes catalisadores exercem sua atividade catalítica e como esta se relaciona com a estrutura.

Enzimas – Vídeo Aula

Fonte: www. profissionalizando.net.br/www.geocities.com/bio.libretexts.org/www.amano-enzyme.com/www.medicalnewstoday.com/www.wisegeek.org/www.living-foods.com/www.genome.gov