Enzimas - Temperatura e pH - Teoria e prática virtual

[Música] nesse vídeo vou demonstrar a importância do controle da temperatura e do PH para a eficiência catalítica das enzimas existem diversos fatores que vão afetar a velocidade das reações catalisadas por enzimas Então vamos dar uma olhadinha em alguns fatores por exemplo temperatura o PH concentração de enzimas a concentração de substratos e também inibidores mas pra aula de hoje o que nós vamos ver especificamente é sobre temperatura e também o geralmente o aumento da temperatura acelera a velocidade das reações sejam reações que ocorrem sem a presença de catalisadores Ou aquelas reações que são catalisadas por enzimas

quando se eleva a temperatura ocorre um aumento da energia cinética e também da frequência de colisão em moléculas reagentes isso vai possibilitar que as reações aconteçam contudo a elevação em exesso da temperatura também pode aumentar a flexibilidade conformacional das enzimas até um ponto que ultrapasse a barreira energética necessária para romper as interações não covalentes que mantém a estrutura tridimensional da proteína Então olha só esse gráfico aqui nesse eixo nós temos a velocidade de catálise enquanto nesse eixo nós temos a temperatura em graus então conforme vai aumentando a temperatura vai melhorando a velocidade da enzima certo

até determinar do momento que chega numa temperatura ótima ou seja nesse ponto aqui a enzima com essa temperatura aqui a enzima está atuando na sua velocidade máxima só que se passar dessa temperatura se se esquentar além da da conta que acontece que vai acontecer uma desnaturação dessa proteína dessa enzima e com isso ela vai perder a sua funcionalidade então a gente costuma dizer o seguinte quando a enzima perde a sua estrutura ela vai perder a sua funcionalidade então quando a gente esquenta demais uma enzima a cadeia polipeptídica começa a se desdobrar ou se desnaturar levando

a perda da atividade catalítica Ou seja a temperatura compromete a estrutura da enzima e comprometendo a estrutura obviamente vai comprometer a funcionalidade dessa enzima ela vai parar de funcionar é importante ter em mente que cada enzima possui a sua temperatura ideal Nem todas as enzimas trabalham de forma ótima em uma mesma atura Ok então a faixa de temperatura na qual uma enzima mantém uma conformação estável e uma conformação funcional em geral Depende de uma temperatura típica das células em que essa enzima está atuando para exemplificar isso eu Trago essa imagem então vejam só as enzimas

presentes nos seres humanos geralmente mantém sua estabilidade em temperaturas entre 35 a 40º por outro lado as enzimas de microorganismos termofílicos que habitam ambientes como fontes de água quente podem ser estáveis as enzimas desses microorganismos podem ser estáveis em temperaturas superiores a 100º ou seja tudo depende aonde essa enzima está inserida mas pro nosso caso que somos seres humanos ou os mamíferos de modo geral a preocupação sobre alterações nas velocidades das reações enzimáticas com a temperatura só vai ganhar importância importância fisiológica quando houver algum problema por exemplo de febre ou então hipotermia porque o nosso

organismo em condições saudá ele consegue manter tranquilamente a temperatura constante próximo a 37º então resumindo para que as enzimas atin uma velocidade ideal para a catálise é necessário que a temperatura esteja controlada nem para mais nem para menos que esteja na temperatura ideal para aquela determinada enzima então agora veremos sobre o PH como o PH pode influenciar a atividade das enzimas o PH é uma escala que representa a concentração de íons hidrogênio é uma escala de PH que vai de 0 a 14 e a gente pode utilizar para determinar grau de acidez de uma solução

sendo possível classificá-la como ácida básica ou neutra no caso a gente classifica substâncias ácidas com ph abaixo de sete o PH neutro que é igual a sete ou pH básico ou alcalino com ph acima de sete qual que é a principal característica do PH Ácido é o excesso de íons hidrônios pó na literatura vocês vão encontrar íons hidrogênio e Íons hidrônio Na verdade tudo tá se referindo à mesma coisa a única coisa que acontece é que o termo mais correto é i hidrônio porque quando o próton entra em contato com água ele não fica simplesmente

livre ele acaba se associando a uma molécula de água por isso é H3 o+ certo então a gente chama isso de ion hidron mas de modo geral pode ser chamado também de I hidrogênio no PH neutro nós temos quantidades de ions hidrônio e também de ions oh Men que são iguais ou seja existe aqui um equilíbrio enquanto que no ph alcalino ou também chamado de básico existe um excesso de ions Oh menos nos Laboratórios de pesquisa normalmente a gente possui dois métodos distintos para tigar o PH Então nesse nessa imagem Aqui nós temos um peagâmetro

daí por exemplo tem um eletrodo aqui nesse peagâmetro esse esse eletrodo entra em contato com a solução e o valor do PH vai ser demonstrado aqui nesse leitor e a outra maneira é demonstrado nessa por essa outra imagem aqui que é uma tabelinha de cor e tem uma fita uma fita reativa que a gente coloca a solução em contato com essa fita dependendo da cor Isso vai nos dizer qual PH está aquela solução então são basicamente esses dois métodos que a gente avalia e investiga o PH no laboratório Ah agora eu entendi as enzimas possuem

um PH ou uma faixa de PH que é considerado ótimo que é no qual a atividade catalítica vai ser máxima a atividade decrece em PH maior ou menor e Aqui nós temos dois exemplos o exemplo de uma enzima chamada pepsina que está presente no nosso estômago e a outra enzima que é chamada glicose seis fosfatase que está presente no nosso fígado mais precisamente nos hepatócitos percebo a diferença de PH Então olha só o PH o PH ótimo da pepsina é entorno de dois enquanto que o PH ótimo da glicose fosfatase É próximo de oito Mas

especificamente mais precisamente o PH ideal é 7,8 então percebam que a diferença de localização de cada enzima determina uma diferença de PH Aqui nós temos a pepsina que está no estômago o estômago possui um PH muito ácido próximo de dois logo o PH ideal de funcionamento da enzima É próximo de dois assim como o PH ideal para glicose S fosfatase que tá lá no nosso fígado no fígado nós temos um PH próximo de 7 e8 portanto PH ideal de funcionamento dessa enzima da glicose fosfatase é de 78 agora eu vou mostrar para vocês como as

alterações de PH pode influenciar e interferir na função das enzimas então Lembrando que as enzimas são proteínas se são proteínas elas são compostas são construídas são sintetizadas a partir de aminoácidos as cadeias laterais dos aminoácidos do sítio ativo da enzima do sítio ativo que compõe essa enzima eles podem funcionar como ácidos ou como base fracas Ou seja é possível queocorra a emoção ou a adição de prótons nesses aminoácidos dependendo do PH por exemplo em meios em que o PH é alcalino o sítio ativo vai perder o próton para o meio então isso modifica o sítio

ativo e elimina a possibilidade de ocorrer a interação entre a enzima e o substrato Além disso alterações drásticas no PH podem alterar a estrutura terciária das enzimas de modo a causar desnaturação então mais uma vez a perda da estrutura vai levar a perda de função Agora decorrente de uma alteração drástica de PH portanto pessoal a enzima necessita de um PH ótimo para que ela cataliz suas reações da melhor maneira possível assim como uma temperatura ótima Então são dois fatores super importantes para que essas enzimas atinjam sua velocidade máxima então PH ótimo e temperatura agora nós

vamos para um laboratório virtual para vocês entenderem melhor isso na prática vem comigo Então essa é a interface do nosso laboratório virtual então vejam que mais à direita nós temos um frasco e tem a nossa amostra contém o substrato e a enzima e tem um eletrodo de um permetro tá que vai medir o PH dessa solução aqui mais abaixo nós temos o substrato que será utilizado que nós vamos utilizar substrato vai ser uma proteína a enzima que nós vamos escolher vai ser a pepsina e por fim o produto que vai ser gerado dessa reação vai

ser peptídeos Ok Então primeiramente vamos testar a temperatura de 37º que é a temperatura fisiológica com ph fisiológico um PH de S vamos ver o que acontece Então vou dar o start aqui nós vamos acompanhar a cética acontecendo nesse gráfico vamos lá então pronto a gente já vê o substrato aqui em cima em 100% e o produto aqui embaixo em 0% a princípio a reação não está acontecendo vamos acelerar um pouquinho se não demora demais Olha só pessoal não tá acontecendo nada então vamos parar e vamos fazer uma análise se não tá acontecendo nada é

porque alguma coisa aqui não está legal então Possivelmente que que a gente fez a gente usou um ph7 só que a pepsina ela tem um PH ótimo de dois o que que eu vou fazer agora eu vou alterar esse PH vou botar com ph de dois agora vamos mudar e vamos ver o o que vai acontecer vamos seguir com a reação então continuar olha só que agora já começa a ter um decaimento do substrato uma redução da concentração de substrato e o aumento da concentração de produto eu vou até aumentar a velocidade aqui da reação

ó olha como Tá formando bastante produto acompanha aqui embaixo a formação de produto e a degradação do substrato Ou seja a enzima está funcionando muito bem ela está convertendo essa proteína ela tá fazendo a catálise dessa proteína resultando na formação de grande quantidade de produto que são os peptídeos então seguimos com o turbo aqui olha só que maravilha pronto eu vou parar a reação de novo porque agora a gente já tá com ph certo agora eu quero mudar a temperatura temperatura aqui tá correto Tá mas eu quero só alterar para vocês uma temperatura mais fria

para ver como isso vai afetar o funcionamento dessa enzima Então vamos lá vamos continuar para ver o que acontece ligando o turbo olha só já não tem mais a formação de substrato Ah desculpe não tem mais a formação de produto muito pouco né até tem mas é muito baixo essa formação então vocês percebem aqui as diferenças pessoal e agora eu vou alterar mais uma vez eu vou voltar para 37 e vou dar o continuar pronto ó lá começou a formar de novo o produto olha que maravilha então dá para ver claramente aqui por esse gráfico

né E todas as as variáveis que eu vou alterando ao longo da cinética a importância da da da temperatura ótima e também de um PH ótimo muito bem agora eu vou limpar aqui vou retar e vou testar um outro substrato então vamos trocar o substrato aqui vamos pegar uma maltose maltose é um carboidrato mas precisamente é um dissacarídeo a enzima que catalisa a quebra dessa molécula a degradação da maltose é a maltase e o produto final dessa reação será glicose pronto então Aqui nós temos uma temperatura de 37º e um PH de 7 ambos fisiológicos

certo eu vou começar com ph bem alcalino de 13 pra gente testar essa enzima para ver o que acontece Então vamos lá vamos dar o start Então vou acelerar um pouquinho o processo e vou dar um pause porque já temos um resultado ó não teve alteração nenhuma da concentração de substrato e nem de produto ou seja esse ph alcalino aqui não é bom para sem enzima e se eu colocar um PH mais ácido Se eu colocar um PH de dois vamos ver o que acontece vou dar continuar vou ligar o turbo e pronto ó a

gente segue com o mesmo padrão mesma concentração de substrato mesma concentração de produto e a gente pode acompanhar pelos números aqui embaixo também ó esse resultado Então agora eu vou pegar e vou alterar o PH vou botar para o ph7 que é o PH fisiológico testando a temperatura de 37º vamos ver o que acontece prontamente houve um aumento muito significativo na formação de produto e no decaimento da concentração de substrato Ou seja a gente já encontrou o PH ideal para essa enzima maltase então o PH ideal é o o PH ótimo né é o PH

de 7 e a 37 Gra tá funcionando muito bem vou dar um pause e agora nós vamos alterar a temperatura Vamos botar 10 gra para ver o que acontece se vai continuar com esse mesmo perfil então continuando vamos ligar o turbo pronto vocês viram Como já teve uma redução na produção ou na formação de produto a mesma coisa aconteceu com o substrato né parou de de ter a degradação de substrato vamos dar uma olhadinha o que que tá acontecendo com as moléculas Bem de pertinho Então olha só a enzima tá funcionando né mas tá funcionando

lentamente porque a temperatura tá muito tá muito baixa phar Tá OK mas a temperatura tá baixa Então olha só a maltase ela a a maltose né que é essa molécula Marrom se liga no sítio catalítico vai fazer a quebra dessa molécula liberando glicose em azul olha só que bacana isso vamos voltar pro gráfico e agora a gente vai alterar novamente a temperatura Vamos colocar 37º E aí eu vou voltar lá naquela imagem para vocês darem uma olhada nas moléculas Olha já como a gente já consegue ver muito mais glicose sendo formada em azul um Pou

pouquinho mais perto Olha que beleza então a velocidade tá muito maior do que estava antes Voltamos para o gráfico Olha só como o perfil já mudou após eu alterar a a temperatura ou seja essa enzima A maltase ela funciona muito bem numa temperatura de 37º com um PH de 7 Então vamos ligar o turbo aqui só para a reação terminar Então já tá começa a haver uma estabilização ó porque começa a reduzir a tração de substrato consequentemente também vai parar a formação de produto então aqui nós encontramos a temperatura e o PH ideal para a

maltase Assim como nós vimos anteriormente a temperatura e o PH ideal para a enzima pepsina certo então essa simulação aqui que eu mostrei para vocês mesmo que seja online nos permite analisar e investigar as ações de diferentes temperaturas e diferentes PH em uma determinada enzima isso nos mostra que realmente as enzimas elas trabalham melhor trabalham em sua máxima eficiência numa temperatura ideal e também em um PH ideal era isso espero que vocês tenham gostado até a próxima