Análise Qualitativa de Algumas Enzimas

Universidade Federal do Rio Grande[pic 1][pic 2]

Escola de Química e Alimentos

Laboratório de Engenharia de Bioprocessos

Disciplina Bioquímica Industrial I

Prof. André Burkert

 Aula Prática: Análise Qualitativa de Algumas Enzimas

Data: 14 de abril 2016.

Componentes do Grupo: Bruna Ribeiro da Costa (54376), Fernanda Costa de Sousa (56581), Guilherme Costa de Sousa (56582), Roberta Hernandez Núñez (55693), Silvana Sigali (48050).

 

1. OBJETIVOS

Demonstrar e identificar a presença e a atividade de algumas enzimas existentes em produtos naturais, através de identificações por reações específicas, em testes qualitativos.

1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Enzimas:

As enzimas são – na grande maioria das vezes – proteínas. Elas funcionam como catalizadores nas reações dos sistemas biológicos, apresentando um efeito catalisador geralmente muito maior que os catalisadores sintéticos ou inorgânicos. Além disso, elas possuem um alto grau de especificidade para os seus respectivos substratos, aceleram as reações químicas e atuam em soluções aquosas sob condições brandas de temperatura e pH, o que não ocorre na maioria dos catalisadores não biológicos. Por esses motivos, as enzimas praticamente regem todo o funcionamento celular interno, favorecendo o metabolismo anabólico (construção) e catabólico (degradação), bem como o externo, através de sinalizadores catalíticos estimulantes ou inibitórios atuantes em outras células, como, por exemplo, os hormônios. [1][2]

Ademais, nas reações catalisadas por enzimas, a velocidade tende a diminuir quando a temperatura passa de 35 °C ou 40 °C. Isso ocorre porque, em temperaturas elevadas, alteram-se as estruturas secundária e terciária da enzima, afetando a sua configuração espacial. Como a ligação da enzima ao substrato depende da forma da molécula da enzima, se a mesma for alterada, conseqüentemente a função também será.Em temperaturas superiores a 70 °C, as reações enzimáticas geralmente cessam, pois habitualmente ocorre desnaturação completa e irreversível da maioria das enzimas.[1] [2]

Catalase:

A catalase é uma enzima responsável pela decomposição da água oxigenada ([pic 3][pic 4]). Ela esta presente em quase todos os microrganismos aeróbicos e em algumas células anaeróbicas e controla os processos de oxidação em tecidos quando ocorre um aumento na concentração de [pic 5][pic 6].[2] [4]

Além disso, a catalase possui uma estrutura em forma de haltere que contém quatro cadeias polipeptídicas, contendo, cada uma, mais de 500 aminoácidos. A catalase também apresenta quatro grupos heme, que são feitos de anéis de protoporfirina, contendo um único átomo de ferro. Estes anéis estão abrigados dentro das quatro cadeias. O centro metálico da catalase que reage com a [pic 7][pic 8] é o íon ferro (Fe) com número de oxidação igual a 3. A seguir, é possível visualizar na Figura (1) a estrutura da catalase.[2][3]

O mecanismo da reação de decomposição desse peróxido catalisada por [pic 9][pic 10]ainda não está bem definido na literatura, porém alguns artigos descrevem essa reação em duas etapas, as quais estão representadas a seguir ([pic 11][pic 12] representa o átomo de ferro de um grupo hemo ligado à enzima):[2][pic 13][pic 14]

[pic 15][pic 16]  ..............................Etapa 1

[pic 17][pic 18] ............... .Etapa 2

[pic 19][pic 20] ..............................................................Equação Global

A catalase é uma enzima relativamente difícil de saturar, ou seja, só atinge a velocidade máxima da reação à elevadas concentrações de peróxido. Além disso, a catalase se transforma em outra substância quando é aquecida ou sofre grande variação de pH, processo conhecido como desnaturação da enzima. Esta nova substância não catalisa a decomposição da [pic 21][pic 22].[2][3]

Ademais, acatalase é usada na indústria para tratar a parte de dentro dos plásticos para embalar alimentos. Ela previne a oxidação e, portanto, ajuda a conservar a comida. A catalase também é usada durante o processo de esterilização a frio, que é um processo para preservar o leite e queijo, através do tratamento com peróxido de hidrogênio. Essa enzima é usada para remover qualquer traço remanescente de peróxido de hidrogênio.[3]

Peroxidase:

A peroxidase é uma importante enzima das plantas e está envolvida em diversas reações, ligações de polissacarídeos, oxidação do ácido indol-3-acético, ligações de monômeros, lignificação, cicatrização de ferimentos, oxidação de fenóis, defesa de patógenos, regulação da elongação de células e outras.[4]

Elas pertencem à classe das oxidoredutases, cuja função é catalisar a oxidação de componentes celulares, tais como peróxido de hidrogênio ([pic 23][pic 24]) ou peróxidos orgânicos. Elas são largamente distribuídas nos reinos animal e vegetal, assim como em microrganismos.[5]

Tanto a catalase quanto a peroxidase catalisam reações com o peróxido de hidrogênio, porém, a diferença entre elas está no mecanismo de ação. Enquanto a catalase reduz diretamente a água oxigenada a água e gás oxigênio, a peroxidase o faz acelerando a reação da água oxigenada com um substrato específico como, por exemplo, o guaiacol, formando um composto marrom escuro. [6]

O esquema na figura (2) representa essa reação:

[pic 25][pic 26]

As peroxidases apresentam inúmeras aplicações em análises de alimentos, análises clínicas e biológicas, e – em conjunto com outras enzimas – na conservação de certos alimentos. Além disso, elas podem catalisar a oxidação de grande variedade de fenóis e aminas aromáticas, que ocorrem naturalmente em tecidos de plantas. Esta capacidade é largamente usada na indústria de alimentos como agente esterilizante e pode conduzir à determinação dos valores de perda nutricional e detecção do surgimento de compostos tóxicos como hidroperóxidos, epóxidos e aldeídos. A peroxidase pode ainda indicar a presença de hidrogênios e peróxidos orgânicos liberados no meio ambiente, originados de procedimentos industriais, que podem contaminar água potável e a natureza. Métodos convencionaispara a determinaçãode peróxido de hidrogênio estão sendo atualmente adaptados para avaliação com a enzima peroxidase como sensor (biossensor). [7]