Enzimas: o que são, tipos e funções

O bom funcionamento do metabolismo de todos os seres vivos depende da ocorrência de inúmeras reações químicas, no entanto, essas reações podem precisar de um “empurrãozinho” para acontecer. Quem dá o empurrão são as enzimas e agora vamos aprender o que são essas enzimas.

O que são enzimas?

As enzimas são moléculas orgânicas, geralmente de origem proteica, que funcionam como catalisadores de reações químicas, ou seja, elas vão acelerar a velocidade de ocorrência de uma reação química. Sem elas, muitas reações ocorreriam de forma tão lenta que o metabolismo do ser vivo seria afetado.

Um exemplo de enzima é a lactase, responsável por quebrar a lactose, um açúcar presente no leite. Uma pessoa que tenha problemas na síntese de lactase não consegue digerir bem esse açúcar e pode ter sintomas gastrointestinais ao consumi-lo.

Funcionamento das enzimas

As enzimas possuem uma conformação muito bem estabelecida. Nela, existe uma região chamada sítio ativo, que é o local onde o substrato se liga à enzima, formando o complexo enzima-substrato.

A conformação tridimensional de uma enzima é responsável pela alta especificidade ao seu substrato, que é o reagente da reação. Ou seja, uma enzima não se liga ao substrato de uma outra enzima pois em seu sítio ativo, existe uma conformação tridimensional específica que apenas o seu próprio substrato consegue se encaixar.

Existem dois modelos que explicam o encaixe da enzima-substrato. O mais antigo, modelo chave-fechadura, defendia que o sítio ativo de uma enzima e seu substrato tinham uma conformação imutável e complementar, funcionando como uma chave e fechadura, que se encaixam perfeitamente.

E o mais recente, o modelo encaixe induzido, defende que, ao entrar em contato com o substrato, o sítio ativo da enzima passa por algumas modificações conformacionais para melhor se ajustar ao substrato, induzindo o encaixe.

Quando o complexo enzima-substrato é formado, as funções das enzimas são realizadas: catalisar as reações químicas reduzindo a energia de ativação que essa reação requer para acontecer.

Feito isso, o complexo enzima-substrato é desfeito, os produtos da reação são liberados e a enzima, que não é afetada na reação, pode refazer todo o processo de catalisação.

Representação da formação do complexo enzima-substrato pelo modelo encaixe induzido, com liberação dos produtos da reação.

Algumas enzimas podem necessitar da atuação de outras moléculas para serem ativadas, como os cofatores, quando de origem inorgânica, como o ferro na forma iônica, ou as coenzimas, quando de origem orgânica, como as vitaminas. Essas moléculas induzem a modificação conformacional de uma enzima, fazendo que ela consiga encaixar com seu substrato.

Reguladores da atividade enzimática

pH

Mudanças no pH modificam as cargas das moléculas da enzima, podendo alterar a conformação estrutural da enzima, interferindo, portanto, na formação do complexo enzima-substrato.

Cada enzima possui um intervalo de pH no qual consegue funcionar e dentro desse intervalo há um ponto que marca o pH ótimo, que é o pH no qual ocorre a atividade máxima dessa enzima.

Gráfico mostrando a relação do pH ótimo e da velocidade de reação e quadro exibindo os pH ótimos de diferentes enzimas.

Temperatura

Altas temperaturas podem agitar demais as moléculas, enquanto baixas temperaturas podem dificultar a movimentação dos átomos, prejudicando a conformação estrutural da enzima. Cada enzima possui a sua temperatura ótima, na qual diminui ao máximo o tempo de reação.

Concentração

A concentração de substrato interfere na velocidade da reação, sendo que, quanto menor a concentração de substratos no meio, mais difícil será a interação com a enzima é mais lenta será a velocidade de reação, ao passo em que, quanto maior a concentração de substrato, mais fácil a interação e mais rápida a velocidade de reação, já que o substrato se liga à enzima mais facilmente, até que se atinja o ponto de saturação, que é o momento em que todas as enzimas do meio estão ligadas aos substratos e a velocidade de reação se mantém constante.

Tempo

Quanto maior o tempo o complexo enzima-substrato estiver formado, maior será a quantidade de produtos da reação.

Inibidores

Os inibidores são substâncias que vão inibir, impedir, a atividade enzimática. Eles podem ser inibidores competitivos, quando possuem a mesma conformação que o substrato e compete com ele pelo sítio ativo, ou podem ser inibidores não competitivos, quando se encaixam em outro sítio ativo da enzima, causando nela uma mudança de conformação que impede a ligação do substrato ao sítio ativo.

Classificação das enzimas

As enzimas podem ser classificadas em seis classes, de acordo com o tipo de reação que catalisam. São elas:

Oxidorredutases

Catalisam as reações redox. Exemplo: desidrogenases.

Transferases

Catalisam reações em que ocorrem a transferência de grupos funcionais, como grupo amina ou carboxi. Exemplo: quinases.

Hidrolases

Catalisam reações de hidrólise. Exemplo: amilase.

Liases

Catalisam reações em que ocorre a remoção de moléculas de água, amônia ou gás carbônico. Exemplo: descarboxilases.

Isomerases

Catalisam as reações em que são formados isômeros. Exemplo: epimerase.

Ligases

Catalisam reações de síntese de novas moléculas. Exemplo: sintetases.

Tipos de enzimas

As enzimas possuem atividades específicas no organismo e podem ser classificadas quanto à função que desempenham, como:

Enzimas cardíacas

Estão relacionadas com o funcionamento da atividade das células do músculo cardíaco.

Enzimas digestivas

Realizam a quebra dos alimentos em moléculas de digestão mais fácil.

Enzimas hepáticas

Estão relacionadas com a regulação do funcionamento do fígado.

Enzimas de restrição

São produzidas por bactérias e são capazes de cortar a fita de DNA em pontos específicos para terminar em fita-simples no lugar de fita-dupla, importante para a síntese de uma molécula de DNA contínua.

Ribozimas

Normalmente, as enzimas têm origem proteica, mas existem enzimas originadas do RNA, as ribozimas, que estão relacionadas na síntese de proteínas. Elas possuem a mesma função catalisadora das enzimas proteicas e também possuem uma alta especificidade com seu substrato.

Enzimas no ENEM

No ENEM, o principal conteúdo que pode ser abordado são os reguladores da atividade enzimática. Dessa forma, é importante compreender bem os conceitos de temperatura ótima, pH ótimo, além de ser essencial ter uma boa base de interpretação de dados, visto que é muito comum que as questões sobre enzimas venham acompanhadas de gráficos e tabelas, como no exemplo abaixo:

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.

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 °C) é o principal inibidor da enzima.

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

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

E) temperatura ótima de funcionamento da enzima é 30 °C, independentemente do pH.