Biología

Qual é o mecanismo de atividade enzimática?

O que é uma enzima?

Pense em assar um delicioso lote de biscoitos. Os cookies podem dar muito trabalho. Você tem que medir a farinha e passar algum tempo misturando rapidamente a manteiga e o açúcar com uma colher de pau. Na verdade, tentar bater a manteiga e o açúcar com uma colher de pau pode consumir um pouco de energia. No entanto, a maioria das pessoas tem batedeiras elétricas ou uma batedeira sofisticada para fazer o trabalho mais rápido. Esses misturadores agem como uma pequena molécula chamada enzima dentro de nossas células.

As enzimas são catalisadores de proteínas que aceleram as reações químicas. Como a batedeira acelerou nossa batida da manteiga e do açúcar, as enzimas aceleram as coisas que precisam acontecer dentro da célula. E assim como os biscoitos ainda ficam bons se você usar um misturador para torná-los mais fáceis, o produto final em uma reação química com uma enzima ainda é o mesmo, acabamos de chegar lá com mais eficiência.

Em vez de manteiga e açúcar, as enzimas atuam nos materiais iniciais chamados reagentes e os transformam em produtos finais. Essas são coisas de que a célula precisa. Por exemplo, a glicose pode ser convertida em ATP e outra molécula para produzir energia para a célula. Vamos dar uma olhada mais de perto em como as enzimas fazem isso.

Como funcionam as enzimas?

As enzimas aceleram as reações químicas no corpo, tornando as coisas mais rápidas do que normalmente aconteceriam. Mas como eles realizam essa façanha? Bem, toda reação tem uma barreira inicial chamada energia de ativação. A energia de ativação é como a saliência que a reação precisa superar antes de começar. Mesmo as reações que geram uma produção de energia ainda precisam quebrar essa barreira. Pense nisso como empurrar um carro que quebrou. É muito difícil começar, mas quando você e seus amigos ganham impulso, o carro começa a andar e você pode deixá-lo na berma da estrada.

As enzimas reduzem a energia de ativação de uma reação, o que a ajuda a ir mais rápido. Algumas enzimas, como a anidrase carbônica, que converte o dióxido de carbono em bicarbonato no sangue, fazem a reação ocorrer quase um milhão de vezes mais rápido do que sem a enzima, apenas reduzindo a energia de ativação. Como a enzima faz isso? A resposta está na maneira como a enzima se liga aos reagentes com os quais trabalha, chamados de substrato .

Modelo de fechadura e chave

Acredita-se que as enzimas e os substratos se liguem em um modelo chamado fechadura e chave . Nesse modelo, a enzima é considerada a fechadura e a chave certa, ou substrato, se encaixa perfeitamente. Cada enzima é específica para apenas um ou dois substratos, dando especificidade à enzima. Quando a enzima se liga ao substrato, ocorre uma ligeira mudança na forma da enzima. Ele muda ligeiramente para se ajustar melhor ao substrato. Isso é chamado de ajuste induzido e é considerado uma extensão do modelo anterior de fechadura e chave. A fechadura e a chave não apenas se encaixam, mas precisam uma da outra para atingir o objetivo final.

Quando a enzima se liga ao substrato, ela o segura de uma forma que o orienta para a reação. Por exemplo, se duas moléculas estão sendo ligadas pela enzima, a enzima as retém de uma forma que os locais que deveriam ser conectados sejam facilmente acessíveis. Sem a enzima, os reagentes teriam que aterrissar juntos aleatoriamente dessa forma, o que é improvável. Embora as enzimas acelerem as reações, elas não as alteram. O resultado final ainda é o mesmo, quer você use uma enzima ou não. A única diferença é a rapidez com que isso é feito.

Catálise de íons metálicos

Existem várias maneiras pelas quais as enzimas podem catalisar substratos em produtos. Veremos apenas um exemplo em que as enzimas usam metais para ajudar a acelerar as reações.

A anidrase carbônica é uma enzima que usa catálise de íons metálicos. Ele converte dióxido de carbono e água em íons de bicarbonato e hidrogênio e também pode catalisar a reação reversa quando necessário. Essa reação ocorre no sangue e é necessária para mover o dióxido de carbono do sangue para os pulmões, onde podemos exalá-lo com segurança.

Dentro do sítio ativo, ou local onde o substrato se liga, a anidrase carbônica possui um íon zinco. O íon zinco dentro do sítio ativo tira um átomo de hidrogênio da água, permitindo que a água se torne negativa. O íon negativo da água, chamado de grupo hidróxido, ataca o dióxido de carbono. O dióxido de carbono retira o grupo hidroxila do zinco, tornando-se bicarbonato e deixando para trás um íon hidrogênio. No final, o zinco é deixado como o encontramos, o que é verdade para todas as enzimas. As enzimas nunca são usadas em uma reação; nós os reciclamos para fazer a reação novamente.

Pense neste processo como um jogo de xadrez. O zinco inicia o jogo, atacando um oxigênio como um cavalo se movendo em direção a um peão. Então o peão tem seu próprio plano e se move novamente, como a água ataca o dióxido de carbono. O dióxido de carbono tem seu próprio movimento, que é pegar o peão. As enzimas passam por uma série de etapas, assim como um jogo de xadrez, para obter um resultado final.

Resumo da lição

Vamos revisar. Uma enzima é um catalisador de proteína que acelera as reações químicas. Ele faz isso diminuindo a energia de ativação de uma reação. As reações podem ser aceleradas mais de um milhão de vezes por enzimas como a anidrase carbônica, que usa íons de zinco para converter dióxido de carbono e água em íons de hidrogênio e bicarbonato. As enzimas usam um modelo de fechadura e chave , onde o substrato se encaixa perfeitamente dentro da enzima. Uma vez ligado, o substrato causa um encaixe induzido na enzima, onde a enzima muda de forma para que possa encaixar ainda melhor. A enzima orienta os reagentes de uma maneira melhor entre si e usa moléculas como metais para acelerar a reação.

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