Enzimas e suas funções

                                  1. INTRODUÇÃO

"Enzimas são conjuntos de proteínas que catalisam a química da vida". As transformações químicas que ocorrem nos sistemas vivos são promovidas por centenas de milhares de enzimas que atuam catalisando a conversão de um conjunto de substratos em produtos específicos. 

Em todas as células vivas ocorrem ininterruptamente reações que, devido a sua grande complexidade, deveriam ser muito mais lentas nas temperaturas em que essas reações se processam (ao redor de 37°c). No entanto, essas reações são muito rápidas, o que leva á conclusão de que existem nas células vivas substâncias catalisadoras que diferem dos catalisadores inorgânicos pelo fato de serem substâncias muito mais complexas, formadas pelos organismos vivo. Essas substâncias são denominadas enzimas e podem ser definidas de um modo geral como substâncias orgânicas formadas no interior das células vivas, mas capazes de agir também fora das células. As enzimas têm um poder catalítico extraordinárias, geralmente muito maior do que os catalisadores sintéticos ou inorgânicos. Elas possuem um alto grau de especificidade para os seus respectivos substratos, aceleram as reações químicas e atuam em soluções aquosas sob condições suaves de temperatura e pH. Poucos catalisadores biológicos têm esse conjunto de propriedades. As enzimas estão no centro de cada um dos processos bioquímicos. Atuando em seqüências organizadas, elas catalisam uma das reações das centenas de etapas que degradam as moléculas dos nutrientes, que conservam e transformam energia química e que constroem as macromoléculas biológicas a partir de precursores elementares.

2. NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DAS ENZIMAS

Muitas enzimas receberam o nome pela adição do sufixo´ase`` ao nome dos seus substratos ou a uma palavra que descreve sua atividade (chamada de nome recomendado), ou seja, a molécula na qual a enzima exerce sua função catalítica. Entretanto esta nomenclatura simples não tem mostrado prática uma vez que muitas enzimas recebem denominações que, do ponto de vista químico, são pouco informativos. Por esta razão e também devido a novas descobertas de enzimas, foi proposta uma classificação sistemática recomendada por International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB).

As enzimas são classificadas em seis grupos, de acordo com o tipo de reação que catalisam. Cada enzima descrita recebe um número de classificação que é composto por quatro dígitos. Essa classificação é segundo

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 Figura 1. Classes de enzimas e suas aplicações em processos.

3. ESTRUTURAS DAS ENZIMAS

As enzimas, sendo proteínas globulares de diversos tamanhos, tem sua estrutura definida pelas estruturas primária, secundária, terciária e quaternária.

A estrutura primária refere – se ao tipo de seqüência dos aminoácidos na molécula protéica.

A estrutura secundária representa a estrutura espacial, tridimensional que a molécula assume. È formada pela associação dos membros próximos das cadeias polipeptídicas e é mantida principalmente por pontes de hidrogênio.

A estrutura terciária é a forma segundo a qual a estrutura secundaria se arranja, se dobra e se enovela, formando estruturas globais rígidas.

A estrutura quaternária é a forma como as diversas estruturas terciárias ou subunidades se associam.

Sobre o local de ação:

Endocelulares: Enzimas produzidas no interior das células, onde vão agir, catalisando reações da própria célula.

Ectocelulares: Enzimas produzidas no interior das células que atuam fora das mesmas, como é o caso das enzimas digestivas

4. FUNCIONAMENTO DAS ENZIMAS

As enzimas são proteínas capazes de catalisar reações químicas e modificar as matérias – primas dos alimentos. Elas são específicas e agem somente em um determinado substrato produzindo produto para uma finalidade específica.

A catálise enzimática das reações é essencial para os sistemas vivos. Reações necessárias como digerir o alimento, enviar sinais nervosos ou contrair músculos simplesmente não ocorrem em velocidade adequada sem catálise. As enzimas contornam quaisquer problemas ao proporcionarem um ambiente específico adequado para que uma dada reação possa ocorrer rapidamente.

A maioria das enzimas é produzida em células de organismos vivos. A produção é realizada pelas células de acordo com as instruções dos genes dessa célula, portanto qualquer defeito de genes pode causar enzimas que não funcionam corretamente.

Enzimas simples: quando são formadas somente por aminoácidos.

Enzimas conjugadas: quando além de aminoácidos, possuem em sua composição outras substâncias. As enzimas conjugadas são também chamadas de holoenzimas. A parte de uma holoenzima formada por aminoácido recebe o nome de apoenzima.

5. ENZIMAS E SUBSTRATO

A propriedade característica das reações catalisadas por enzimas é que a reação ocorre confinada em um bolsão da enzima chamado sitio ativo. A molécula que liga no sítio ativo e sobre a qual a enzima age é denominada substrato. A ligação entre os substratos e o centro ativo é muito precisa semelhante à relação existente entre uma fechadura e a sua respectiva chave. A estrutura do centro ativo depende da configuração espacial da molécula da enzima. A ligação da enzima com o seu respectivo substrato têm  elevada especificidade. Alterações na forma tridimensional de uma enzima podem torná-la afuncionante, por impedir o encaixe dos substratos no centro ativo

O contorna da superfície do sitio ativo é delimitado por resíduos de aminoácidos com grupos nas cadeias laterais que ligam o substrato e que catalisam a sua transformação química. Freqüentemente, o sitio ativo engloba o substrato, seqüestrando – o completamente da solução. A complexa enzima - substrato, cuja existência foi primeiramente proposta por Charles Adolphe Wurts em 1880, é fundamental para a ação enzimática. Também é o ponto de partida para o tratamento matemático que define o comportamento cinético das reações catalisadas por enzimas e para a descrição teórica dos mecanismos das enzimas.