UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
Biocatlise
15 de janeiro de 2009
INTRODUO
Catalisador biolgico : substrato
nmero limitado de etapas catalticas
Clulas de microrganismos, animais ou vegetais Enzimas
INTRODUO - APLICAES
Medicina
Indstria Farmacutica
Minerao
BIOCATLISE
Agricultura
Papel e celulose
Indstria Alimentcia
VANTAGENS DA BIOCATLISE
Catalisam diversos tipos de reaes; Alta eficincia; Alta
especificidade; Operam sob condies brandas; Ecologicamente corretos
Apresentam quimio-, regio-, enantiosseletividade.
BIOCATALISADORES
Biocatalisador
Vantagens
Desvantagens
Enzimas
Custo elevado Elevada especificidade; Maior produtividade;
Necessita de cofatores; Facilidade de isolamento Disponvel para
algumas dos produtos. reaes.
Clulas
Baixo custo; Regenerao dos cofatores.
Baixa tolerncia a substratos e solventes orgnicos; Reaes
paralelas devido ao metabolismo celular.
ENZIMA X CATALISADOR QUMICO
Caracterstica Especificidade ao substrato Natureza da estrutura
Sensibilidade T e pH Condies de reao (T, P e pH) Custo de obteno
(isolamento e purificao) energia Consumo de Formao de subprodutos
Separao catalisador/produtos Atividade cataltica (T ambiente)
Enzima Alta Complexa Alta Suaves Alto Baixo Baixo Difcil / cara
Alta
Catalisador qumico Baixa Simples Baixa Drsticas (geralmente)
Moderado Alto Alta Simples Baixa
ENZIMAS Macromolculas que pertencem classe das protenas
globulares; Holoprotenas: encadeamento de aminocidos.
Heteroprotenas: possuem uma parte no protica (co-fator).
qAtuam em concentraes muito baixas e em condies suaves de
temperatura e pH.
CLASSIFICAO DAS ENZIMAS
Nome 1. Oxidorredutases 2. Transferases 3. Hidrolases 4. Liases
5. Isomerases 6. Ligases
Tipo de Reao Oxi-reduo Transferncia de grupamentos funcionais
como grupos amina, fosfatos, acil, carboxil, etc. Reaes clivagem
hidroltica Eliminao de grupos de tomos adjacentes ou adio de grupos
ligaes duplas Rearranjo de ligaes dentro de uma molcula simples
(Isomerizao). Formao de ligaes em grupos s custas da hidrolise de
ATP.
ESPECIFICIDADE SUBSTRATO/ENZIMA: O STIO ATIVO
Stio de ligao do substrato: Complexo Enzima-substrato (E-S);
Ligaes relativamente fracas. Especificidade da enzima: depende da
estrutura complementar do substrato e do stio ativo.
Modelo do ajuste induzido: prev um stio dechave - fechadura
Modelo ligao no totalmente pr-formado, mas sim moldvel molcula do
substrato, a enzima se ajustaria a molcula do substrato na sua
presena.
CO-FATORES Pequenas molculas orgnicas (heme, nicotinamida,
flavina) ou inorgnicas (Mg++ , Fe++ , Cu++ ) que podem ser
necessrias para a funo de uma enzima. Exemplo:
lcool desidrogenase (ADH) Acetaldedo (S1) NADH (S2)
H+
Etanol (P)
NAD+
CINTICA ENZIMTICA
S+E
k1 k -1 k2
ES
E = Enzima S = Reagente (Substrato) P = Produto
ES
P+E
[E ] + [ES] = [E] Tot
CINTICA ENZIMTICA
Concentraes
tempo
CINTICA ENZIMTICA
Velocidade de reao
[E] = cte [S] = V [S] = V / Concentrao do substrato
CINTICA ENZIMTICA
Taxa de formao do produto = velocidade da reao (V): dP dt =
k2[ES] = V
No equilbrio, [ES] quase constante (estado estacionrio), logo:
Velocidade de ruptura ES Velocidade de formao ES = K-1 [ES] + k2
[ES] k1 [E] [E] Ou, lembrando que: [ES] = [E ] + [ES] = [E] Tot k1
k-1 + k2
k1 [E] [S] k-1 + k2
=
[E]tot - [ES] [S]
CINTICA ENZIMTICA
Rearranjando e introduzindo a constante Km (constante de
Michaelis): Km = k-1 + k2 k1 ... E lembrando que: [E]tot [S] Km +
[S]
[ES] =
V = k2[ES]
Obtemos a famosa equao de Michaelis-Menten: k2 [E]tot [S] Km +
[S]
V =
Vmx [ S] V= K m + [ S]
CINTICA ENZIMTICA
Velocidade de reao
[E] = cte
[S] = V [S] = V / Concentrao do substrato
CINTICA ENZIMTICA
V =
k2 [E]tot [S] Km + [S]
Vmx [ S] V= K m + [ S]Vmx [ S ] V= [S]Vmx [ S ] Km
[S] >> Km
V = VmxV = k2 [E]tot
[S]
