Enzima

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Modelo molecular da bisfosfoglicerato mutase (BPGM), uma enzima única das hemácias e células placentárias que é responsável pela síntese do 2,3-bisfosfoglicerato.

Uma enzima é um proteína, que serve como um catalisador bioquímico, encorajando reações químicas, geralmente acelerando-as. Organismos não poderiam funcionar se não tivessem enzimas.

Estrutura

As enzimas são compostas de uma cadeia de proteína globular, que é perfeitamente ordenada e situada, permitindo que apenas alguns aminoácidos específicos serem aderidos. Varia em tamanho a partir de apenas 62 aminoácidos para mais de 2500 aminoácidos. A enzima emprega uma forma tridimensional que é construída em várias cadeias de polipeptídeos sendo nitidamente torcida e dobrada para produzir a sua figura ímpar. Esta forma é relativamente maior do que os substratos que se ligam e atuam com ela. Apenas uma pequena porção da enzima entra em contato com os substratos e co-enzimas que catalisa. Ela tem mecanismos especializados que regulam a atividade da enzima em resposta a mudanças na temperatura e pode fornecer feedback para a regulação para qual substrato ou co enzima está catalisando.[1]

A enzima tem um nível elevado de especificidade que pode ser descrito pela Hipótese da chave e fechadura. Esta foi introduzida pela primeira vez no mundo científico por Emil Fischer, um químico alemão, em 1894. Sua hipótese estabelece que existe apenas uma enzima específica que pode ligar-se com um substrato específico. Isto significa que apenas uma enzima irá provocar uma reação específica. A maneira como isso funciona é, a enzima tem uma certa forma. Esta forma irá permitir que apenas um substrato específico único corresponda a este design e forme uma ligação. A área em que o substrato corresponde a enzima é chamado o sítio ativo. Todo o trabalho da enzima é realizar um papel de catalisador. A enzima aumenta a velocidade de reação do substrato, fazendo com que o produto seja formado. Quando a enzima acaba por completar esta reação, o substrato cai em várias peças diferentes, como um produto da reação. A enzima ela mesma, no entanto, permanece intacta e espera por um outro substrato de modo a se ligar a ela para causar uma outra reação. A enzima pode continuar assim por um longo período de tempo. A enzima não sai em "busca" de um substrato; basicamente, ela espera que um substrato venha se chocar com ela antes que ela possa se ligar a ele. Assim, quanto maior a concentração de substratos, mais ligações serão feitas. Este processo pode se tornar tedioso uma vez que apenas um substrato específico deve ligar-se com uma enzima específica. O substrato deve colidir com a enzima com uma quantidade relativamente elevada de força. O substrato também deve estar posicionado de forma específica que permita que ele se encaixe bem com a enzima.[2]

Função

A enzima é uma proteína biológica altamente especializada, criada em uma célula. Sua função mais importante no corpo é servir como um catalisador para as reações químicas; no entanto, elas são obrigatórias em várias outras funções celulares. Elas são necessárias para qualquer músculo contrair, em qualquer célula para o transporte de seus conteúdos, e para a maioria das formas de transporte ativo. Elas também são importantes para muitos vírus poder liberar suas infecções. As enzimas são necessárias para a replicação de ADN, e coagulação sanguínea. As enzimas são absolutamente obrigatórias para qualquer forma de vida mais elevada poder realizar suas funções diárias de uma maneira tranqüila.

As enzimas são muito importantes no processo de digestão. As enzimas digestivas se iniciam assim que se começa a mastigar seu alimento. A enzima amilase começa a quebrar os hidratos de carbono em formas mais simples nesta fase. Em seguida, a alimentação entra no estômago. Em seguida, ele se reune com a pepsina e a protease. As enzimas começam digerir a comida e dividi-la em componentes mais simples com o objetivo final de ter cada molécula quebrada em sua forma mais simples, para que a absorção possa ocorrer no intestino delgado. O intestino delgado, também dispensa várias enzimas diferentes, durante este processo. O intestino delgado é o local onde a grande maioria da digestão ocorre por isso é apropriado para o pâncreas e o intestino delgado o liberar enzimas aqui.

A RNA polimerase é uma enzima que catalisa a polimerização do ácido ribonucleico durante a expressão gênica.

A enzima é também responsável por criar a energia que leva, tal como o trifosfato de adenosina (ATP). Isso acontece quando uma enzima ATP Sintase específica ligada com uma molécula de alta energia, contendo um grupo fosfato, é acoplada com uma molécula de ADP contendo dois grupos fosfato. A enzima catalisa a reação e assim separa as estruturas. O corpo é, então, deixado com uma enzima, uma molécula de baixo consumo de energia, e uma molécula de ATP. A maior parte deste processo ocorre dentro da mitocôndria, eo corpo usa a energia assim que ele é chamada.[3]

Outro aspecto extremamente importante da função biológica da enzima é o seu papel na replicação do ADN. Isto acontece com um grupo de enzimas conhecido como ADN-polimerase. Ela basicamente amplia a cadeia de ADN atual. Ela não pode criar um novo filamento. Após uma pequena fita de DNA liga-se com uma cadeia molde; a ADN polimerase pode sintetizar ADN. O pequeno fragmento de DNA que se liga com a cadeia molde é chamado o iniciador (primer). O primer atrai nucleotídeos de ARN para ligar com os nucleotídeos do ADN. Em seguida, a polimerase lê o molde e aumenta a cadeia por adição contínua de mais nucleótidos. Finalmente, a polimerase inicia o final de replicação e os filamentos separados são então verificados ao longo deles para garantir que eles estão livres de erros. Este ponto do processo é conhecido como terminação. [4]

Factores de velocidade de reação

Temperatura

A temperatura na proximidade das enzimas também pode desempenhar um papel crucial na sua atividade. Geralmente, há uma gama específica de temperatura que é aceitável para uma determinada enzima. A temperatura afeta diretamente a velocidade da reação de enzimas. Isto é chamado de temperatura ótima da enzima. Por exemplo, um camarão que vive nas profundezas das águas frias do Alasca terá enzimas que funcionam de forma ideal a uma temperatura de 4º C. Da mesma forma, uma bactéria que vive nas águas termais do Yellowstone National Park teria que ter uma temperatura ótima de 95º C. Deve notar-se que à medida que a temperatura fica mais quente, a gama aceitável para uma ótima temperatura também aumenta. Assim, em vez de ter uma faixa ótima de 4º-6ºC, ela aumenta para 25º-35ºC, e assim por diante. Além disso, como o aumento da temperatura, a gama de temperatura ótima da enzima também aumenta. Isso é verdade até cerca de 40ºC. As enzimas no organismo humano, alcançam o auge na sua gama aceitável de temperatura ótima em qualquer lugar a partir de 32ºC- 40ºC. Esta gama é extremamente ampla em comparação com a gama de temperaturas mais altas ou mais baixas. À medida que a temperatura sobe, a gama de temperatura ótima das enzimas começa a cair, até que, finalmente, é uma gama muito estreita.[5]

As enzimas do corpo humano trabalham melhor em torno de 35.7ºC. Se alguém vê um gráfico que indica o intervalo ideal para uma enzima se vai notar que este intervalo é consideravelmente mais amplo em torno dessas temperaturas. Pode-se concluir daí que Deus projetou o corpo de tal forma que praticamente não importa sob qual a temperatura do corpo humano está, todas as suas enzimas ainda estão trabalhando em um ritmo ideal. Esta é uma característica fascinante com a qual o corpo foi concebido e deve ser um testemunho de quão complexo e especializado o corpo humano foi formado pelo Criador.

Concentração do substrato

Saturação de sítios ativos de enzimas com substrato.

Inibidores

Ligações externas