Analise a função das enzimas como catalisadores biológicos e explique como fatores ambientais podem afetar sua atividade.
Passo 1
O enunciado pede para entender como as enzimas funcionam como catalisadores biológicos e como fatores do ambiente influenciam sua atividade. Para isso, precisaremos revisar o conceito de catálise enzimática, o modelo de Michaelis–Menten para velocidade de reação, e os efeitos de temperatura, pH, concentração de substrato e presença de inibidores.
Passo 2
As enzimas são proteínas que aceleram reações químicas ao diminuir a energia de ativação
. Elas se ligam ao substrato no sítio ativo, formando o complexo enzima–substrato, estabilizando o estado de transição e aumentando a frequência de conversão em produtos. Esse processo pode ser descrito assim:
onde
é a enzima,
o substrato,
o complexo e
o produto.
Passo 3
A temperatura afeta a taxa de reação enzimática de duas maneiras:
- Até o ponto ótimo, o aumento de temperatura eleva a energia cinética, aumentando colisões
– e, portanto, a velocidade. - Acima do ótimo, a estrutura terciária da enzima se desnatura, o sítio ativo perde forma e a atividade cai drasticamente.
Passo 4
O pH influencia a ionização de grupos no sítio ativo e as interações intramoleculares da enzima. Cada enzima tem um pH ótimo em que sua configuração 3D e carga elétrica favorecem a ligação ao substrato. Desvios desse pH provocam alteração no estado de protolização dos aminoácidos e podem levar à reversível ou irreversível perda de função.
Passo 5
A concentração de substrato
regula a velocidade inicial
segundo o modelo de Michaelis–Menten:
Em baixas
,
cresce quase linearmente. Em
, a enzima fica saturada e
se aproxima de
. O parâmetro
é a concentração de substrato em que
.
Passo 6
Inibidores e íons também atuam como reguladores:
- Inibidores competitivos ligam-se ao sítio ativo, aumentando o
aparente sem alterar . - Inibidores não competitivos ligam-se em outro local, reduzindo
sem alterar . - Concentração de sais e força iônica podem estabilizar ou desestabilizar a estrutura enzimática, afetando a atividade.
Resposta
As enzimas aceleram reações diminuindo a energia de ativação ao formar um complexo com o substrato. Sua atividade depende de fatores ambientais: temperatura (existe um ótimo, acima do qual ocorre desnaturação), pH (cada enzima tem um pH ótimo para manter cargas e formato do sítio ativo), concentração de substrato (regida pela cinética de Michaelis–Menten) e presença de inibidores ou variações de força iônica, que alteram parâmetros como
e
.