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ESTABILIDADE DE

ENZIMAS

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Estabilidade EnzimáticaX

Atividade Enzimática

Atividade Enzimática: É dada pela medição da

velocidade inicial da reação sob uma faixa de condições

determinadas.

Establidade Enzimática: Capacidade das enzimas de

reter sua capacidade catalítica sob diferentes condições

de reação ao longo do tempo.

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Atividade Enzimática

Velocidade inicial da reação

é determinada pela faixa

linear da formação de

produto.

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Estabilidade das Enzimas

Desnaturado Nativo

Estado termodinamicamente mais

estável em condições fisiológicas

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Fatores que Influenciam a Estabilidade

• Temperatura

• pH

• Força iônica

• Presença de agentes desnaturantes

• Atividade da água

• Pressão

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Efeito da Temperatura

Desnaturação por

desdobramento da

molécula

Desnaturado Nativo

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Efeito do pH

Normalmente valores extremos de pH induzem a

desnaturação (muito ou muito ).

Alteração da carga dos aminoácidos da molécula

(interações eletrostáticas)

Afeta a estrutura da molécula.

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Efeito do pHDesnaturação ácida (pH ): desaparecimento as

cargas negativas.

Desnaturação alcalina (pH ): desaparecimento das

carga positivas

Estrutura interna

de uma ptn

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Efeito do pH

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Substâncias que causam a desnaturação das enzimas.

Na maioria das vezes é reversível.

Utilizados p/ caracterização termodinâmica da desnaturação.

Exs: cloreto de guanidina e uréia

Agentes Desnaturantes

O nível e distribuição de água residual afeta a eficiência

catalítica.

Falta de água torna a molécula mais rígida.

Atividade da Água

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Desnaturação Irreversível

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Desnaturação IrreversívelAlterações Covalentes

Quebra das ligações peptídicas: contaminação c/ proteases,

pH ácido ou alcalino

Desamidação dos resíduos de asparagina e glutamina

(cargas negativas no interior da molécula)

Alterações Não Covalentes

Agregação (interações hidrófobicas)

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Desnaturação Irreversível

• Inativação pode seguir cinética de 1a ordem.

E Ed

k

dEdt

kE

EEo

e-kt

Taxa de perda de atividade

Integrando

E0= atividade no tempo zero

E= atividade no tempo t

k= constante de inativação

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Efeito da Temperatura

Ex. Decaimento da cutinase a

pH 9,2 em diferentes

temperaturas

ln0,5-kd

t1/2Meia-vida

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IMOBILIZAÇÃO:

Tende a aumentar a estabilidade das enzimas.

Enzimas Termoestáveis

Resistentes a desnaturação térmica

Demanda industrial (mercado ~US$ 250 milhões)

Processos mais drásticos

Organismos termofílicos

Efeito da Temperatura

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Efeito da Pressão

O efeito da pressão em um processo físico-químico em

equilíbrio é governado por uma mudança de volume no

processo (V).

A aplicação de pressão faz com que o equilíbrio se

desloque em favor do lado da reação com menor volume.

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Efeito da Pressão

Interações Intramoleculares

Interações iônicas: Ptns formam pares iônicos que estabilizam

sua estrutura terciária e quaternária. A pressão leva ao seu

rompimento por eletrostrição.

Hidratação: Deformação da ptn pela entrada de água dentro da

molécula.

Ligações de hidrogênio: Promove as ligações de H, acarretando

em conformações flutuantes. Diminui o tamanho das ligações

comprimindo a molécula

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Efeito da Pressão

Interações Intremoleculares

Proteína-Proteína: Dissociação de ptns oligoméricas,

fragmentação da molécula.

Enzima-Substrato: A ocorrência de eletrostrição pode romper o

par iônico entre substrato e enzima.

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Efeito da PressãoInterações moleculares

Os clatratos são estruturas

cristalinas, formados por moléculas

de água unidas por ligação de

hidrogênio, sendo capazes de

aprisionarem moléculas hidrofóbicas

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Pressão e Temperatura são forças opostas em termos

de entropia.

Aumentando a temperatura leva a desordem

enquanto que aumentando a pressão leva a ordem.

Porém, isso não é verdadeiro para todas as proteínas.

Termoestabilização Induzida por Pressão

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Termoestabilização Induzida por Pressão