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            Sumário:
Microrganismos e indústria alimentar - Papel das enzimas como
biocatalisadores. Conceito de energia de activação. Modelos de
actuação das enzimas; Modelo de Fischer e Modelo de Koshland.
Especificidade absoluta e relativa.
Fermentação e
actividade enzimática
Modo de actuação

Factores condicionantes

 Controlo e regulação
Enzimas




Enzimas
Enzimas
Enzimas
As reacções metabólicas envolvem quebra e formação de ligações e
em condições normais de pressão e /ou temperatura, só algumas têm
energia cinética suficiente para dar início a uma reacção química




Energia de activação – é a energia mínima necessária para desencadear
uma reacção química
Teoria das colisões
Cinética Química - Energia de Activação
Enzimas
São proteínas catalisadoras que intervêm nas reacções
ou processos celulares – Biocatalisadores
Aceleram a velocidade das reacções, diminuindo a sua
energia de activação e facilitando a reacção entre os
reagentes




Não afectam a energia que é libertada na reacção,
mantendo o equilíbrio químico e a quantidade de
energia livre de uma reacção.
Facilitam a transformação dos substratos em produtos
Reacção exergónica ou
exenergética- quando a
quantidade de energia
dos produtos é menor
do que a quantidade de
energia dos reagentes




Reacção endergónica
ou    endenergética-
quando aos produtos
possuem        maior
quatidade de energi a
do que os reagentes.
Enzimas
Actividade enzimática
Actividade enzimática

 Complexo enzima-substrato

               Complexo enzima-
                  -substrato

   Caracteriza-se por:
   -Ser instável;
   -Formar-se em fracções de tempo muito
   reduzidas;
   -Aumentar instabilidade dos reagentes;
   -Diminuir energia de activação.


                                     Produtos da
Reacção         Complexo é                          Enzima origi-
                                    reacção estão
termina         desagregado                         nal fica livre
                                      formados
Actividade enzimática
Exercício do manual do aluno
Actividade enzimática
Actividade enzimática
Actividade enzimática


         Especificidade             Especificidade
           absoluta                    relativa



                                   Enzima reconhece
        Enzima reconhece
                                   vários substratos
       apenas um substrato
                                     semelhantes

Subtrato induz mudança              Modelo de encaixe
de configuração da enzima              induzido
aumentando catalisação
.




Sumário:
-Microrganismos e indústria alimentar – Factores que
condicionam a actividade enzimática : temperatura, pH,
concentração da enzima e concentração do substrato.
- Regulação da actividade enzimática: Indução e inibição.
-Inibição irreversível e reversível. Inibidores competitivos e não
competitivos (alostéricos)
Actividade enzimática
Actividade enzimática

      Variantes de eficiência de reacção

Factores que                Alteram eficiência
afectam estrutura           da sua actividade
das enzimas                 catalisadora

           pH              Alteram estrutura da enzima
                       influenciando velocidade de reacção
     Temperatura


pH      Temperatura           Velocidade da reacção será
                              afectada pela concentração
 Constantes                    da enzima e do substrato
Actividade enzimática

            Activação/Inactivação da enzima

                    Activadas num              Valores de pH e
 Enzimas          intervalo especifico          temperatura
                   pH e temperatura               óptimos


                  Fora do intervalo de              Ocorre
Enzimas            pH e temperatura             inactivação da
                   em que é activada               enzima


                                    pH óptimo entre 6 e 8
      Organismo
       humano
                                     Temperatura óptima é 37ºC
Actividade enzimática

                     Influência da temperatura


Subida de                Aumenta taxa de            Maior conversão
temperatura                formação de               dos reagentes
                             produtos
                                                     em produtos
                      Maior facilidade da
                      formação do complexo
                      enzima-substrato

A partir de certos
                             Ocorre           Provoca alterações na
    limites de
                          desnaturação        estrutura da enzima
  temperatura

                       Impede-se reconhecimento
                        e ligação aos substratos
  Organismo
  humano                                      Inicia-se desnaturação
                                                   com 41 e 42ºC
Actividade enzimática



  Actividade enzimática
     aumenta com a             Temperatura baixa
      temperatura

Actividade máxima                     Inactivação
                                      das enzimas

Temperatura óptima                  Aumento da
     Velocidade de                  temperatura
    reacção diminui

  Acima                             Actividade
                Desnaturação        retomada
Actividade enzimática




As enzimas são activas num
 intervalo restrito de pH



pH óptimo de actuação

   Fora                                    Conforma    Interacção
                         pH
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                              Influencia   do centro    substrato
                                            activo
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       diminui
Actividade enzimática




    Aumenta


Concentração
 enzimática          Aumenta

               Substrato
               disponível


                  Velocidade
                  de reacção
Actividade enzimática



 Aumenta


                Concentração
                  elevada
Concentração
do substrato

                 Velocidade
                 estabiliza
 Aumenta


                 Saturação
Velocidade da    dos centros
   reacção         activos
Actividade enzimática

                   Importância do cofactor

                  Necessitam da presença de
 Muitas                                                    Cofactores
                  moléculas não proteicas
 enzimas
                  para funcionarem

                       Designa-se
                                               Orgânicos                Inorgânicos
                       por
                                               Ex: vitaminas            Ex: Fe2+, Mn2+
                       coenzima

Sua componente                    Apoenzima combinada
proteica é apoenzima              com cofactor denomina-
                                  se holoenzima

                       Proteína e cofactor isolados
                       não possuem actividades
                       catalíticas
Actividade enzimática
Actividade enzimática

  Controlo e
   regulação
Actividade enzimática




   Elementos não proteicos,
aos quais muitas enzimas estão
          associadas.
Actividade enzimática

       Controlo e regulação




Inibida – inibidores   Induzida – indutores
    enzimáticos            enzimáticos
Actividade enzimática




 Presença
                     Actividade
    de
                     enzimática
inibidores
Actividade enzimática

              Controlo e regulação


     Inibição reversível           Inibição irreversível


   Ligação temporária              Ligação permanente


                  Não
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               Competitiva
                                   funcionam como inibidores
                                          irreversíveis
Actividade enzimática

              Inibição enzimática

Inibição irreversível


               Inibição reversível




                        Inibição competitiva


                                     Inibição alostérica
Actividade enzimática

Controlo e regulação
Actividade enzimática




Inibidor semelhante
    ao substrato




  Compete com o
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       activo
Actividade enzimática

            Controlo e regulação


 Inibidor diferente do
       substrato


Liga-se à enzima na
  zona alostérica

                           Impede a ligação do
                         substrato ao centro activo
Actividade enzimática

      Control e
       regulação
Actividade enzimática

Controlo e regulação

  Inibidores Irreversíveis
Actividade enzimática

Controlo e regulação

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Actividade enzimática

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                 Controlo e regulação

                                                        Produto
                                                          final

Inibidores reversíveis




                                        Concentração




                                                                            Concentração
                                                       Acumulação




                                          diminui
   não competitivos




                                                                              aumenta
                                                       em excesso
       Centro alostérico da
        primeira enzima
                                                        Inibição
                                                  Libertação   Actividade
Alteração da        Inibição                          do           da
conformação                                         centro      enzima
                     Activação                    alostérico   retomada
Em resumo…   Actividade enzimática

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Enzimas: Factores que condicionam a actividade

  • 1. . Sumário: Microrganismos e indústria alimentar - Papel das enzimas como biocatalisadores. Conceito de energia de activação. Modelos de actuação das enzimas; Modelo de Fischer e Modelo de Koshland. Especificidade absoluta e relativa.
  • 3. Modo de actuação Factores condicionantes Controlo e regulação
  • 6. Enzimas As reacções metabólicas envolvem quebra e formação de ligações e em condições normais de pressão e /ou temperatura, só algumas têm energia cinética suficiente para dar início a uma reacção química Energia de activação – é a energia mínima necessária para desencadear uma reacção química
  • 8. Cinética Química - Energia de Activação
  • 9. Enzimas São proteínas catalisadoras que intervêm nas reacções ou processos celulares – Biocatalisadores Aceleram a velocidade das reacções, diminuindo a sua energia de activação e facilitando a reacção entre os reagentes Não afectam a energia que é libertada na reacção, mantendo o equilíbrio químico e a quantidade de energia livre de uma reacção. Facilitam a transformação dos substratos em produtos
  • 10. Reacção exergónica ou exenergética- quando a quantidade de energia dos produtos é menor do que a quantidade de energia dos reagentes Reacção endergónica ou endenergética- quando aos produtos possuem maior quatidade de energi a do que os reagentes.
  • 12.
  • 14. Actividade enzimática Complexo enzima-substrato Complexo enzima- -substrato Caracteriza-se por: -Ser instável; -Formar-se em fracções de tempo muito reduzidas; -Aumentar instabilidade dos reagentes; -Diminuir energia de activação. Produtos da Reacção Complexo é Enzima origi- reacção estão termina desagregado nal fica livre formados
  • 15.
  • 20.
  • 21. Actividade enzimática Especificidade Especificidade absoluta relativa Enzima reconhece Enzima reconhece vários substratos apenas um substrato semelhantes Subtrato induz mudança Modelo de encaixe de configuração da enzima induzido aumentando catalisação
  • 22. . Sumário: -Microrganismos e indústria alimentar – Factores que condicionam a actividade enzimática : temperatura, pH, concentração da enzima e concentração do substrato. - Regulação da actividade enzimática: Indução e inibição. -Inibição irreversível e reversível. Inibidores competitivos e não competitivos (alostéricos)
  • 24. Actividade enzimática Variantes de eficiência de reacção Factores que Alteram eficiência afectam estrutura da sua actividade das enzimas catalisadora pH Alteram estrutura da enzima influenciando velocidade de reacção Temperatura pH Temperatura Velocidade da reacção será afectada pela concentração Constantes da enzima e do substrato
  • 25. Actividade enzimática Activação/Inactivação da enzima Activadas num Valores de pH e Enzimas intervalo especifico temperatura pH e temperatura óptimos Fora do intervalo de Ocorre Enzimas pH e temperatura inactivação da em que é activada enzima pH óptimo entre 6 e 8 Organismo humano Temperatura óptima é 37ºC
  • 26. Actividade enzimática Influência da temperatura Subida de Aumenta taxa de Maior conversão temperatura formação de dos reagentes produtos em produtos Maior facilidade da formação do complexo enzima-substrato A partir de certos Ocorre Provoca alterações na limites de desnaturação estrutura da enzima temperatura Impede-se reconhecimento e ligação aos substratos Organismo humano Inicia-se desnaturação com 41 e 42ºC
  • 27. Actividade enzimática Actividade enzimática aumenta com a Temperatura baixa temperatura Actividade máxima Inactivação das enzimas Temperatura óptima Aumento da Velocidade de temperatura reacção diminui Acima Actividade Desnaturação retomada
  • 28. Actividade enzimática As enzimas são activas num intervalo restrito de pH pH óptimo de actuação Fora Conforma Interacção pH ção com o Influencia do centro substrato activo Velocidade de reacção diminui
  • 29. Actividade enzimática Aumenta Concentração enzimática Aumenta Substrato disponível Velocidade de reacção
  • 30. Actividade enzimática Aumenta Concentração elevada Concentração do substrato Velocidade estabiliza Aumenta Saturação Velocidade da dos centros reacção activos
  • 31. Actividade enzimática Importância do cofactor Necessitam da presença de Muitas Cofactores moléculas não proteicas enzimas para funcionarem Designa-se Orgânicos Inorgânicos por Ex: vitaminas Ex: Fe2+, Mn2+ coenzima Sua componente Apoenzima combinada proteica é apoenzima com cofactor denomina- se holoenzima Proteína e cofactor isolados não possuem actividades catalíticas
  • 33. Actividade enzimática Controlo e regulação
  • 34. Actividade enzimática Elementos não proteicos, aos quais muitas enzimas estão associadas.
  • 35. Actividade enzimática Controlo e regulação Inibida – inibidores Induzida – indutores enzimáticos enzimáticos
  • 36. Actividade enzimática Presença Actividade de enzimática inibidores
  • 37. Actividade enzimática Controlo e regulação Inibição reversível Inibição irreversível Ligação temporária Ligação permanente Não Competitiva Exemplo: muitos venenos Competitiva funcionam como inibidores irreversíveis
  • 38. Actividade enzimática Inibição enzimática Inibição irreversível Inibição reversível Inibição competitiva Inibição alostérica
  • 40. Actividade enzimática Inibidor semelhante ao substrato Compete com o substrato pelo centro activo
  • 41. Actividade enzimática Controlo e regulação Inibidor diferente do substrato Liga-se à enzima na zona alostérica Impede a ligação do substrato ao centro activo
  • 42. Actividade enzimática Control e regulação
  • 43. Actividade enzimática Controlo e regulação Inibidores Irreversíveis
  • 44. Actividade enzimática Controlo e regulação Constituem uma: Formam uma:
  • 50. Actividade enzimática Controlo e regulação Produto final Inibidores reversíveis Concentração Concentração Acumulação diminui não competitivos aumenta em excesso Centro alostérico da primeira enzima Inibição Libertação Actividade Alteração da Inibição do da conformação centro enzima Activação alostérico retomada
  • 51. Em resumo… Actividade enzimática