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Produção de Enzimas
Tipologia: Notas de estudo
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ESTUDANTES: Jailson Silva Joyce Evanns Mayra Weddija Welenilton Júnior PROFESSORA: Jenyffer Medeiros Campos TURMA: I0 e I
As enzimas são proteínas especializadas na catálise de reações biológicas sob condições favoráveis de pH, temperatura, concentração do substrato, etc. Elas estão entre as biomoléculas mais notáveis devido a sua extraordinária especificidade e poder catalítico, que são muito superiores aos dos catalisadores produzidos pelo homem. Praticamente todas as reações que caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas. Como catalisadores celulares extremamente poderosos, as enzimas aceleram a velocidade de uma reação, sem, no entanto participar dela como reagente ou produto. A Cinética Enzimática é a parte da enzimologia que estuda a velocidade das reações enzimáticas, e os atores que influenciam nesta velocidade. A cinética de uma enzima é estudada avaliando-se a quantidade de produto formado ou a quantidade de substrato consumido por unidade de tempo de reação. Determinações da cinética de reações catalisadas por enzimas encontram-se entre as técnicas mais poderosas para elucidar o mecanismo catalítico das mesmas. Uma das maneiras de se determinar dados de uma cinética enzimática é através da resolução da equação de Michaelis-Menten, a partir da concentração de substrato. O pH e a temperatura tem influências significativas na atividade da enzima, tendo cada reação enzimática um valor de pH e temperatura ótimos para a sua ação. Geralmente são condições brandas que favorecem a utilização das reações enzimáticas na indústria alimentícia. Essas condições costumam favorecer o valor nutricional dos alimentos. Alguns microrganismos são capazes de produzir diversas enzimas de interesse industrial. Dentre esses microrganismos a levedura Saccharomyces cerevisiae, popularmente conhecida como fermento de panificação, produz a enzima invertase que é capaz de hidrolisar a sacarose para produzir o açúcar invertido (mistura equimolar de glicose e frutose) que é muito utilizado pela indústria de alimentos, pois a frutose é mais doce que a sacarose (cerca de 40%) e não cristaliza tão facilmente melhorando a textura de doces e sorvetes. Sacarose + H2O → Glucose + Frutose
O objetivo deste experimento foi realizar a preparação de um meio de cultura para a levedura Saccharomyces cerevisiae e estudar a influência da temperatura e do pH na velocidade de uma reação enzimática baseados nos dados da literatura. A reação em questão foi a hidrólise da sacarose catalizada pela enzima invertase.
anteriormente. Em seguida 0,5 da solução formada foi transferida para um tubo de Folin Wu e adicionados 1mL de DNS. O segundo tubo foi resfriado por cerca de 3 minutos em banho de gelo, e foram adicionados 1mL da amostra ainda com o tubo de ensaio no banho, e transferidos 0, mL para o segundo tubo de Folin Wu onde novamente foi adicionado 1mL de DNS. O terceiro e o quarto tubo (com pH~10) foram levados para o aquecimento em banho-maria a 50ºC. Após serem resfriados, foi adicionado 1 mL da amostra e retirados de cada 0,5mL de solução para dois tubos de Folin Wu. Da mesma forma foram adicionados 1mL de DNS a cada um. No quinto tubo de Folin Wu foi preparado o branco, com 0,5mL de água destilada e 1mL de DNS. Foram aquecidos 80mL de água em um béquer no bico de Bunsen. Ao atingir a temperatura de 100ºC, foram mergulhados os quatro tubos e o branco no béquer. O sistema permaneceu em aquecimento constante por 5 minutos, em seguida os tubos foram retirados do béquer com água e os resultados analisados visualmente.
A temperatura é um fator fundamental no processo de atividade enzimática, assim como em outras reações químicas, o aumento da temperatura acelera significativamente a velocidade de uma reação, isso porque o aumento de temperatura provoca maior agitação das moléculas e, portanto, maiores possibilidades de elas se chocarem para reagir. Contudo, para as enzimas, tudo isso deve ocorrer dentro de certos limites, uma vez que valores de temperatura acima daqueles considerados como ótimo, ou seja, aqueles em que as enzimas alcançam sua velocidade máxima podem causar um rompimento na estrutura tridimensional das enzimas, impossibilitando-a de formar o complexo enzima-substrato, e perdendo com isso a sua função, ou seja, desnaturando.
Outro fator que afeta a forma das proteínas é o grau de acidez do meio, também conhecido como pH (potencial hidrogeniônico). A escala de pH vai de 0 a 14 e mede a concentração relativa de íons hidrogênio (H+) em um determinado meio. Cada enzima tem um pH ótimo de atuação, no qual a sua atividade é máxima. O pH ótimo para a maioria das enzimas fica entre 6 e 8, mas há exceções. A pepsina, por exemplo, uma enzima digestiva estomacal, atua eficientemente no pH fortemente ácido de nosso estômago (em torno de 2), onde a maioria das enzimas seria desnaturada.
Neste experimento, o intuito foi produzir a enzima invertase, que é capaz de hidrolisar a sacarose, transformando-a posteriormente em glicose e frutose, contudo, a invertase foi obtida em amostras submetidas a condições distintas de pH e temperatura, para constatar experimentalmente que as informações fornecidas pela literatura são coerentes com o que acorre em pratica, verificando com isso as condições em que a atividade enzimática atinge velocidades apreciáveis.
No caso da invertase, as condições consideradas ótimas, serão aquelas em que ela transformará a sacarose em frutose e glicose. Quando a amostra adquire uma coloração marrom, é um indicativo de que isto já ocorreu no meio reacional. Sabendo disso, e observando a imagem 1, podemos chegar algumas conclusões.
Foi concluído acerca da importância das condições do meio na atividade enzimática. Numa produção industrial, obter maior rendimento num procedimento é sinônimo de lucro. Para que esse objetivo seja alcançado o processo deve ser conduzido sob fatores ótimos. As condições ideais para o melhor desempenho da enzima em questão, a invertase, na produção de glicose e frutose a partir da sacarose foram comprovadas experimentalmente como sendo o pH e a temperatura. Alterações nesses fatores reduzem o desempenho catalítico da enzima. Além disto, é necessário salientar que o procedimento deve ser conduzido de forma asséptica para evitar a contaminação e uma eventual alteração na produtividade.
