16 ENZIMAS

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Enzimas
ENZIMAS
FATIMA VENTURA PEREIRA MEIRELLES
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Enzimas
ENZIMAS: DEFINIÇÃO
PONTO DE VISTA BIOLÓGICO/BIOQUÍMICO
 moléculas que permitem que as 
 reações metabólicas ocorram a
 uma velocidade apreciável.
		PROTEÍNAS		RNA
PONTO DE VISTA TECNOLÓGICO
 catalisadores de processos de
 transformação de matérias primas em produtos úteis.
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Enzimas
VANTAGENS DA CATÁLISE ENZIMÁTICA
Altas taxas de reações: 
 - 106 - 1012 vezes maior que a reação não catalisada
Condições de operação brandas: 
	- T baixas (< 100ºC);
	- Patm;
	- pH neutro
Grande especificidade: em relação a S e P
Capacidade de regulação: 
	- da atividade da enzima
		 pela [S] e/ou [P];
	 	 pela [efetores] (geralmente alostéricos);
		 por modificação covalente
		propriedades cinéticas das enzimas (pH, 
 T, ...)
	- da quantidade de enzima
		 síntese/degradação
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Enzimas
VANTAGENS DA CATÁLISE ENZIMÁTICA
Geram poucos subprodutos
São catalisadores quirais
Podem ser imobilizadas para realização de processos contínuos e eficientes Biblioteca de proteínas
LIMITAÇÕES DA CATÁLISE ENZIMÁTICA
 Nem todas as reações podem ser catali-
 sadas enzimaticamente
 O catalisador é sensível a variações nas 
 condições (pH, T,...), exceto aquele 
 provenientes de organismos 
 extremófilos/adaptados
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Enzimas
Ex: glicose 
	 instável (termodinamicamente)
estável (cineticamente)
v = f (nº de moléculas que alcançam o estado 
 intermediário / unidade de tempo
 Para isso:
- 
- 
Em sistemas biológicos T 
Enzimas não alteram o 
Assim: No equilíbrio
			
Na presença da Enzima, K1 e K-1 aumentam na mesma proporção de modo que K’eq e 
�
_955964956.unknown
_955964958.unknown
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Enzimas
LIPASE: O SÍTIO ATIVO
Estrutura tridimensional do sítio ativo da lipase de P.aeruginosa (modelo proposto por Noble e col, 1993). Em destaque observa-se a posição da tampa constituída pela -hélice e do sítio ativo da enzima: SER82; HIS251; ASP229 (reproduzido de Jaeger e col., 1994).
Esquema representativo das conformações “fechada” (A) e “aberta” (B) da lipase de Rhizomucor miehei adaptado de Jääskeläinen et al. (1998).
�
�
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Enzimas
ENZIMAS: CARACTERÍSTICAS
ESPECIFICIDADE
Alta  Absoluta
				
				 glicose  glicose 6P
 			 frutose  frutose 6P
Hexoquinase manose  manose 6P
Glicose  glicose 6P	hexoquinase
					glicoquinase
 
 
	
1 E : 3 S
1S : 2E
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Enzimas
SELETIVIDADE x ESPECIFICIDADE
(Ader et al, 1997: Methods in Enzymology 286,351-386)
 
Em determinadas condições as proporções entre os diferentes produtos é variada
RE = excesso regioisomérico (%r.e)
= % 1,3 DAG - % 1,2 DAG
= % 1(3) MAG - % 2 MAG
 LIPASE
RE > 90% - 1,3 específica
70 < RE< 90% - 1,3 seletiva
RE< 70% - não específica
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Enzimas
 CO-FATORES 
Algumas enzimas requerem co-fatores
Grupamentos funcionais que participam da catálise enzimática. Podem ser:
	 Co-enzimas		 Grupos prostéticos
	transitoriamente 	 permanentemente 
	associados à enzima	 associados à enzima
	são regenerados na 	 podem ser regenerados 
	própria reação*	 em reações paralelas ou 			 acopladas
* Exceto NAD+ (pode ser regenerado por outras reações)
 		HOLOENZIMA = APOENZIMA+ COFATOR
			 (ativa) 	(inativa)
	
OBS : Muitas VITAMINAS, solúveis em água, são 
 		 precurssores destas moléculas e devem ser 
 ingeridas pois o organismo não pode sintetizar.
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Enzimas
CLASSIFICAÇÃOINTERNACIONAL
 DAS ENZIMAS
(nome das classes, números de códigos e 
tipos de reações catalisadas)
1 - Óxido redutases (reações de 
 óxido-redução)
 1.1. Agindo em > CH - OH
 1.2. Agindo em > C = O
 1.3. Agindo em > C = CH
 1.4. Agindo em > CH - NH2
 1.5. Agindo em > CH - NH -
 1.6. Agindo em NADH;NADPH
2. Transferases (transferência 
 de grupos funcionais)
 2.1. Grupos de C
 2.2. Grupos aldeídicos ou 
 cetônicos
 2.3. Grupos acila
 2.4. Grupo glicosila
 2.5. Grupo fosfato
 2.6. Grupo contendo S
3. Hidrolases (reações de hidrólise)
 3.1. Ésteres
 3.2. Ligações glicosídicas
 3.3. Éter
 3.4. Ligações peptídicas
 3.5. Anidridos ácidos
4. Liases (adição a duplas ligações 
 - eliminação de grupos para 
 formar duplas)
 4.1. >C = C<
 4.2. > C = O
 4.3. > C = N
5. Isomerases (reações de isomerização)
 5.1. Racemases e epimerases
 5.2. Cis-trans isomerases
 5.3. Oxidoredutase intramolecular
 5.4. Transferase intramolecular
6. Ligases (formação de ligação 
 com desdobramento do ATP)
 6.1. C - O
 6.2. C - S
 6.3. C - N
 6.4. C - C
Ex: peptidil-L amino acido hidrolase/ Carboxipeptidase A ( EC.3.4.17.1)
EC = Enzyme Commission
3 - hidrolase
4 - subclasse (C – N )
17 - subclasse - metalocarboxipeptidase (Zn2+)
1 - número de série (arbitrário)
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Enzimas
		PRIVATE�Nomenclature
Enzyme Names
EC Number
Common/ Recommended Name
Systematic Name
Synonyms
CAS Registry Number
Isolation & Preparation
Purification
Cloned
Renatured
Crystallization
		Reaction & Specificity
Pathway
Catalysed Reaction
Reaction Type
Natural Substrates and Products
Substrates and Products
Substrates
Natural Substrate
Products
Natural Product
Inhibitors
Cofactors
Metals/Ions
Activating Compounds
Ligands
		Functional Parameters
Km Value
Ki Value
Turnover Number
Specific Activity
pH Optimum
pH Range
Temperature Optimum
Temperature Range
Disease & References
 Disease
References
		Stability
pH Stability
Temperature Stability
General Stability
Organic Solvent Stability
Oxidation Stability
Storage Stability
		Enzyme Structure 
Sequence/ SwissProt link
3D-Structure/ PDB link
Molecular Weight
Subunits
Posttranslational Modification
		Application & Engineering
Engineering
Application
mailto:c.ebeling@uni-koeln.de��INCLUDEPICTURE \d \z "images/Brief_16.png"���HYPERLINK "mailto:c.ebeling@uni-koeln.de"�Webmaster: Christian Ebeling
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Enzimas
NO QUADRO
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Enzimas
EQUAÇÃO DA VELOCIDADE
RÁPIDO EQUILÍBRIO - só é válido para tempos muito pequenos onde S é praticamente constante (< 5% de consumo de S)
 E e S reagem rapidamente para formar ES
 E, S e ES estão no equilíbrio
Um único complexo ES se quebra diretamente para formar P e E
ES  E + P é etapa limitante (velocidade é medida em estágios iniciais onde a reação reversa é insignificante)
 v = Kp [ES]	 [E]t = [E] + [ES]  Vmax = Kp [E]t
 v (ES  E + S) >> v (ES  P + E)
 [S] > > [E]
 Considerando que: Ks = [E].[S] ou [ES] = [E].[S] 
		 [ES] Ks
Substituindo [ES]  em v  , dividindo ambos os lados por [E]t  tem-se que v = Kp [S]	
		 [E]t Ks + [S]
Substituindo  em  tem-se que 	v = Vmax [S] 		 		 Ks + [S]
	 k1	 kp
 E + S 	 ES	 E + P	
 k-1
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Enzimas
EQUAÇÃO DA VELOCIDADE
ESTADO ESTACIONÁRIO
 ES é praticamente constante ao longo do tempo: d[ES]=0		 		 dt
 vf (ES) = vd (ES)  k1[E].[S] = (k-1 + kp) [ES]
ou seja = [E].[S] = (k-1+ kp) = KM = [E].[S] ou [ES] = [E][S] ’
	 [ES] k1 [ES] KM
Considerando que
 v = Kp [ES]	 [E]t = [E] + [ES]  Vmax = Kp [E]t
Substituindo [ES] ’ em v  , dividindo ambos os lados por [E]t  tem-se que v = Kp [S]	 
	 [E]t KM + [S]
Substituindo  em  tem-se que 	v = Vmax [S] 
 		 KM + [S]
 
	 k1	 kp
 E + S 	 ES	 E + P	
 k-1
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Enzimas
EQUAÇÃO DA VELOCIDADE
 Invertendo
a equação de Michaelis Menten:
 1 = KM + 1 1/v
 v Vmax Vmax 
			 1/ Vmax
 Lineweaver Burk	
 
 
	 k1	 kp
 E + S 	 ES	 E + P	
 k-1
KM [S]
 v
 
Ordem 1
Ordem 0
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Enzimas
KM
estabelece valor aproximado para o nível de S intracelular
 (é improvável que este nível seja >> ou << que KM)
 A:	Se [S] >> KM 	v1 ([S] = KM) = Vmax /2
				v2 ([S] = 1000 KM) * 1 Vmax
 v não pode exceder Vmax, não justifica o aumento [S]
 B: Se [S] << KM
 v seria muito sensível à variação de S e a maior
 parte do potencial enzimático seria desperdiçada.
 v seria << Vmax
KM é característico para cada enzima / substrato * permite a comparação de diferentes tecidos e organismos
Variação do KM permite alterar o modo de regulação de uma enzima (diferentes valores “in vivo” e “in vitro”)
Se conhecemos o KM podemos ajustar as condições para determinação do Vmax e conseqüentemente da [E], conhecido o Kp
Indica a ADEQUACIDADE entre S e E.
	S com baixo KM tem alta afinidade pela enzima e
	S com alto KM tem baixa afinidade pela enzima.
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Enzimas
INIBIÇÃO
COMPETITIVA 			 
ligação do I impede a ligação do S
ligação de S e I são mutuamente excludentes
	
 E + S 	 ES	 E + P	
 + 
 I
 EI
 - 1/KM - 1/Kmap 1/[S]
1/v
1/Vmax
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Enzimas
INIBIÇÃO
COMPETITIVA 			 I 
ligação do I impede a ligação do S
ligação de S e I são mutuaente excludentes
S e I competem
 pelo mesmo sítio
ligação de I impede a ligação de S (em sítios não necessariamente iguais)
	
	COM MUDANÇA
	CONFORMACIONAL
	SEM MUDANÇA
	CONFORMACIONAL
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Enzimas
INIBIÇÃO
NÃO COMPETITIVA
não tem efeito na ligação do S
E se liga tanto ao S quanto ao I
sendo ESI incapaz de gerar P, o nível de ES no equilíbrio diminui pois existirá sempre alguma E na forma de ESI. É como se existisse menos enzima presente
	
 E + S 	 ES	 E + P	
 +		 +
 I		 I
 EI	 + S 	 ESI
 - 1/KM 1/[S]
 v
 Vmax
 Vmaxap
 Vmax/2
 Vmax/2
KM [S]
 1/v
1/Vmaxap
 
 1/Vmax
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Enzimas
INIBIÇÃO
ACOMPETITIVA
I se liga irreversivelmente à ES, formando ESI inativo
 A presença de ESI desloca a reação E + S  ES para a direita, de modo que KM diminui
	
 E + S 	 ES	 E + P	
		 +
		 I
 	 ESI
- 1/KMap - 1/KM 1/[S]
 v
 Vmax
 Vmaxap
 Vmax/2
 Vmax/2
KM KM ap [S]
 1/v
1/Vmaxap
 
 1/Vmax
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Enzimas
EFEITO DA TEMPERATURA NA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
	Altera a constante de velocidade da reação Kp
	Vm = Kp.Et Equação de Arrhenius: 	 Kp = F. e-A/RT 
	onde F = cte, A = energia de ativação, T = temperatura absoluta e 	R = cte dos gases
	 Vm = F. Et. e-A/RT 	T aumenta a Vm exponencialmente
 F.Et = G = cte	lnVm = -A . 1 + ln G
	 Vm 				R T
				Para cada T temos:
				lnVm2 = -A . 1 + ln G
			 T 		 R T2
				lnVm1 = -A . 1 + ln G
					 R T1
 Vm2			Subtraindo:
	Vm1			lnVm2 = - A . 1 - 1 		 	 	 Vm1	 R T1	 T2
	 	 1 1	
	 T2 T1 	
	 Vm			No caso das enzimas, o aumento da
				T leva à desnaturação. Admitindo
	 	 	 que o mecanismo cinético não se 				altere, apenas o fator G se modifica,	 	 Tótima T	uma vez que há menos enzima ativa.
			
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Enzimas
EFEITO DA TEMPERATURA NA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
	
Gráfico1
		30.4
		67.9
		93.6
		100
		0
Temperatura (ºC)
Lipase (%)
Temperatura
		30.4
		67.9
		93.6
		100
		0
Temperature (ºC)
Activity (%)
Plan1
		26		30.4
		37		67.9
		47		93.6
		55		100
		67		0
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		Figura V.31. Efeito da temperatura sobre a atividade da enzima
		
		experimento foi realizado em triplicata e o perfil característico é
		apresentado.
Plan1
		
Temperatura (ºC)
Lipase (%)
Plan2
		
Plan3
		
Plan4
		
Plan5
		
Plan6
		
Plan7
		
Plan8
		
Plan9
		
Plan10
		
Plan11
		
Plan12
		
Plan13
		
Plan14
		
Plan15
		
Plan16
		
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Enzimas
EFEITO DO pH NA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
Sobre a estrutura da enzima:
 faixas extremas 	desnaturação/inativação
 faixas intermediárias 	protonação e desprotonação da enzima.
Sobre a catálise:	
	Uma vez que tanto a enzima quanto o substrato podem conter grupamentos ionizáveis, o pH pode influenciar na interação entre tais grupamentos e consequentemente na catálise.
	Ex: Enzima E tem no centro catalítico grupamento com pK = 6,0, 	 substrato S tem grupamento ionizável com pK = 4,0:
	 EH 		E-			 EH	E-
		 ativa		 4	 5 6
	 SH+		 S-		 SH+ S
 S real 			
 De acordo com o esquema:	A atividade será máxima em pH 5,0
A possibilidade de existir mais de 1 grupamento ionizável dificulta a previsão do perfil de v x pH.
A estabilidade da enzima em relação ao pH depende de vários fatores, entre elee, podemos citar:
	Temperatura, força iônica, natureza do tampão, presença de conservantes e/ou íons contaminantes, [S] e/ou cofatores, [E]	
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Enzimas
EFEITO DO pH NA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
	
Gráfico1
		1.15		4		4		4
		3.16		5		5		5
		18.21		19.73		6		6
		7		40.39		7		7
		8		70.29		59.42		8
		9		9		56.28		100
		10		10		10		51.69
CITRATO
FOSFATO
TRIS
CHES
pH
Atividade (%)
Temperatura
		30.4
		67.9
		93.6
		100
		0
Temperature (ºC)
Activity (%)
Plan1
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		
		Figura V.33 - Efeito do pH sobre a atividade da enzima bruta
		
		experimento foi realizado em duplicata e o perfil característico
		é apresentado.
Plan1
		1.15		4		4		4
		3.16		5		5		5
		18.21		19.73		6		6
		7		40.39		7		7
		8		70.29		59.42		8
		9		9		56.28		100
		10		10		10		51.69
CITRATO
FOSFATO
TRIS
CHES
pH
Atividade (%)
Plan2
		
Plan3
		
Plan4
		
Plan5
		
Plan6
		
Plan7
		
Plan8
		
Plan9
		
Plan10
		
Plan11
		
Plan12
		
Plan13
		
Plan14
		
Plan15
		
Plan16
		
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Enzimas
FONTES DE ENZIMAS INDUSTRIAIS
VEGETAIS
Papaína - protease extraída do mamão e utilizada nos processos de amaciamento de carnes.
Bromelina - protease extraída do abacaxi e utilizada nos processos de amaciamento de carnes.
B ou malto-amilase - enzima extraída a partir do grão de cevada germinado e utilizada nas indústrias cervejeiras, panificadora e de alimentos em geral.
Desvantagem:
 a produção de uma quantidade relativa-mente pequena de enzima requer o cultivo de uma grande quantidade de plantas
o processo industrial só é economicamente viável em países onde os custos operacionais e da terra não sejam altos.
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Enzimas
FONTES DE ENZIMAS INDUSTRIAIS
ANIMAIS
Renina - obtida a partir da mucosa estomacal
de bezerros e utilizada na manufatura de queijos.
Pancreatina - obtida, em geral, do pâncreas suíno e usada no tratamento do couro, na hidrólise das proteínas do soro do queijo e na síntese de peptídeos.
Pepsina - geralmente obtida do estômago do porco.
Catalase - enzima obtida a partir do fígado bovino ou suíno, usada na remoção de H2O2 do leite.
Desvantagem:
 Estas enzimas são obtidas em geral, a partir de subprodutos da indústria de carne, tendo portanto suprimento limitado no mercado.
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Enzimas
FONTES DE ENZIMAS INDUSTRIAIS
MICROBIANAS
Alguns exemplos são as enzimas que atuam sobre:
Monossacarídeos	 Glicose oxidase
				 Glicose isomerase 
Dissacarídeos		 Lactase
				 Invertase
Polissacarídeos	 Amilases
				 Celulase
				 Pectinases
Proteínas		 Proteases
Lipídeos		 Lipases
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Enzimas
FONTES DE ENZIMAS INDUSTRIAIS
MICROBIANAS
Vantagens:
grande variedade de funções catalíticas;
baixo custo de manutenção do microrga-nismo;
frquência regular (não é sazonal);
facilmente produzido em grande escala;
enzimas usualmente mais estáveis que suas equivalentes em plantas e animais
menor tempo de geração;
requerimentos nutricionais relativamente simples; 
obtenção de maiores quantidades por manipulação genética ou variação das condições de cultivo;
...
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Enzimas
MERCADOS TRADICIONAIS
INDÚSTRIAS - ADITIVOS/
 CATALISADORES DE PROCESSO
alimentícia 
de bebidas
de ração
agropecuária
de detergentes
química - polímeros/biocatálise 
farmacêutica
oleoquímica
de papel
de couro
Textil
USO ANALÍTICO
 kits diagnóstico
 sensores enzimáticos
USO CLÍNICO
agente antiinflamatório 
tratamento de ferimentos
agente antibacteriano 
Antineoplásicas
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Enzimas
NOVOS MERCADOS 
SÍNTESE ENZIMÁTICA
TERAPIA ENZIMÁTICA 
	- substituir enzima ausente ou deficiente
MEIO AMBIENTE
ENZIMAS NA TDR (FERRAMENTAS):
isolamento e purificação de ácidos nucléicos
clivagem de DNA
união de fragmentos de DNA
reação em cadeia da polimerase
transformação e outros métodos de transferência gênica
seleção e isolamento de recombinantes
sondas de ácidos nucléicos e hibridização
sequenciamento de DNA
mutagênese sítio dirigida
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Enzimas
Plan1
		
		SOLVAY ENZIMAS
		MILAR
		
				Natureza		Organismo
				do Produto		Produtor
		Proteases
				Protease alcalina		Bacillus licheniformis
				Protease bacteriana de alta alcalinidade		Bacillus alcalophilus
				Protease fungica		Aspergillus oryzae
				Protease bacteriana neutra		Bacillus amiloliquefaciens
				Sistema enzimático		Bacillus amiloliquefaciens
				Protease vegetal		Papaya
				Sistema enzimático
		α-Amilases
						Bacillus licheniformis
				α-Amilase bacteriana		Bacillus amililiquefaciens
				α-Amilase bacteriana fungica		Arpergillus oryzae
				α-Amilase bacteriana fungica		Arpergillus oryzae
				α-Amilase bacteriana		Bacillus amiloliquefaciens
		Glucoamilases
				Glucomilase		Aspergillus niger var
				Sistema enzimático
		Pectinases
				Pectinase fungica		Aspergillus niger var
				Pectinase fungica		Aspergillus niger var
				Sistema enzimático
				Pectinase fungica		Aspergillus niger var
				Pectinase fungica		Aspergillus niger var
				Sistema enzimático
				Sistema enzimático
				Sistema enzimático
		Coagulantes
				Sistema enzimático		Mucor miehei
		Outras enzimas
				Glicose isomerase		Microbacterium arborescen
				Glicose oxidase		Aspergillus niger var
				Sistema enzimático		Trichoderma resei
						Bacillus amiloliquefaciens
				Lactase		Klueoveromyces lactis
				Celulase		Aspergillus niger var
				Lipase		Microbianos varios
				Invertase		Saccharomyces cerevicea
				Dextranas		Chaetonium gracile
				Xilanase		Microbianos varios
Plan2
		
Plan3
		
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Enzimas
INDÚSTRIAS - ADITIVOS/
 CATALISADORES DE PROCESSO
Plan1
		Nome do Produto		Faixa de PH		Faixa de Temperatura		Xarope de Milho		Cervejaria		Panificação		Biscoitos		Processamento de Frutas e Verduras		Vinhos		Produtos Lácteos		Indústria Açucareira		Indústria Pesqueira		Indústria de Alimentação		Álcool		Medicina		Alimentação animal		Detergentes		Textil		Tratamento de Efluentes		Indústria do Papel		Indústria de Couro
		
		
		
		
		
		
		
		
		OPTIMASE		7,0 - 10		20 - 60 ºC
		OPTICLEAN		8,0 - 11,5		15 - 60 ºC
		FUNGAL PROTEASA		4,5 - 9,0		45 - 55 ºC
		HT PROTEOLÍTICO		6,5 - 9,0		30 - 55 ºC
		BEERZYME		6,5 - 9,0		30 - 55 ºC
		PAPAINA		3,5 - 9,0		10 - 90 ºC
		OPTIMASE PAG		6,0 - 10		15 - 60 ºC
		
		TAKATHERM		5,5 - 8,0		80 - 95 ºC
		TENASE		5,0 - 7,5		65 - 75 ºC
		FUNGAL AMILASA		4,0 - 6,0		45 - 55 ºC
		CLARASE		4,0 - 6,6		40 - 60 ºC
		TAKATEX		5,0 - 7,5		65 - 75 ºC
		
		DIAZYME		3,5 - 6,0		30 - 65 ºC
		DIAZYME GA-PU		4,5 - 6,0		30 - 65 ºC
		
		CLAREX		2,5 - 5,5		2 - 60 ºC
		REAREX		2,5 - 5,5		2 - 60 ºC
		MACEREX		3,0 - 5,5		10 - 60 ºC
		PECTINASE AT		2,5 - 5,5		37 - 60 ºC
		PECTINASE HPG		3,5 - 5,5		2 - 60 ºC
		TROPIMAX		2,5 - 5,5		20 - 60 ºC
		SUPEREX		3,0 - 5,5		10 - 60 ºC
		OLEOMAX		2,5 - 5,5		2 - 60 ºC
		
		MR		5,0 - 7,0		30 - 40 ºC
		
		TAKASWEET		6,5 - 8,0		55 - 65 ºC
		DEEO		3,5 - 7,5		20 - 70 ºC
		CELULASA		5,0 - 7,0		40 - 60 ºC
		GLUCANEX		6,0 - 7,0		50 - 70 ºC
		LACTASA GYNL		6,0 - 8,0		34 - 35 ºC
		CELULASA AC		3,5 - 7,0		25 - 60 ºC
		LIPASA		5,0 - 7,0		30 - 40 ºC
		INVERTASA		3,0 - 7,0		40 - 65 ºC
		DEXTRANASA		5,0 - 6,0		50 - 60 ºC
		XILANASA		4,8 - 8,0		30 - 60 ºC
Plan2
		
Plan3
		
*
*
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Enzimas
IMPACTO DAS ENZIMAS COMO CATALISADORAS NA INDÚSTRIA QUÍMICA
	Legenda: + Moderado	++ Alto	+++ Muito Alto
Sheet3
		
						Setor Industrial		Impacto Estimado
								Atualmente		Fututo Próximo		Futuro Distante
				Processos
Orgânicos		Alimentos e aditivos alimentares		+++		+++		++
						Medicamentos		++		++		++
						Materiais Plásticos		+		++		++
						Produtos de Higiene		+		++		++
				Processos 
Inorgânicos		Adesivos, Têxtil, processamento de óleos		+		+		++
						Agricultura		+		+		++
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Enzimas
ENZIMAS UTILIZADAS EM SÍNTESE
		CLASSE
		EXEMPLOS DE
ENZIMAS ÚTEIS
		NºENZIMAS
		
		
		IDENTIFICADAS
		DISPONÍVEIS
		OXIDO-REDUTASES
		Álcool desidrogenase
Oxigenase
		650
		90
		TRANSFERASES
		Transaminase
Quinases
		720
		90
		HIDROLASES
		Lipases
Esterases
Acilases
Proteases
Fosfatases
Glicosidases
		636
		125
		LIASES
		Aldolases
Mandelonitrila
Liase
Aspartase
Fumarase
		255
		35
		ISOMERASES
		Frutose-glicose isomerase
		120
		6
		LIGASES
		(Em biologia molecular)
		80
		5
Adaptado de Roberts e col (1995). Introduction to Biocatalysis Using Enzymes and Microrganisms. Cambridge University Press, Cambridge.
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Enzimas
Síntese e Resoluções Industriais com Enzima
Produção de compostos com pureza ótica
A) Produção de Intermediários Quirais para Síntese de b- bloqueadores
Escala de multi-toneladas
Lipase pancreática (porco)
Reação:
H
R glicidil butirato
Rotas sintéticas
b- bloqueadores
 OCOC3H7
O
O
H
OH
S glicidol
+
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Enzimas
Proteases na Terapia Contra a AIDS
Funções da Protease: 
Clivar proteínas e também a si mesma.
Envolvida na ativação do processo de morte celular programada (apoptose).
Métodos tradicionais de controle da doença 
Utilizam medicamentos antiviróticos (que atacam ou bloqueiam certas proteínas(proteases) essenciais à multiplicação do vírus), que apresentam certa toxicidade = problema grave para tratamentos de longa duração.
Nova técnica para controle da doença 
Baseada na engenharia genética e nos processos de multiplicação e suicídio da célula
Destroem apenas as células infectadas pelo HIV
Visa “enganar” a protease para que, em vez de trabalhar para o vírus, ela acione o mecanismo de suicídio da célula infectada
A utilização prática deste método requer a introdução de um gene híbrido nos linfócitos dos pacientes com AIDS
Este gene híbrido mistura elementos de duas proteases diferentes
Todos os linfócitos reconhecem o gene híbrido, mas somente aqueles que
estão infectados ativam o mecanismo de suicídio
Se essa nova técnica se mostrar eficaz nos testes com pessoas doentes, não só o tratamento contra a AIDS será beneficiado, mas também muitos outros tratamentos de agentes infecciosos, como o vírus da hepatite C, já que o mesmo utiliza protease em seu ciclo de reprodução e pode ser atacado pelo mesmo gene híbrido.
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Enzimas
Enzimas - Mutagênese Dirigida
Exemplos de enzimas produzidas por TDR
		Enzima
		Modificação
		Novas Propriedades
		Lisozima T4
		Isoleucina 3
por cisteína
		Aumento da termoestabilidade
		Tripsina
		Glicina 226
por alanina
		Mudança de especificidade
		Amilase
		Leucina 84
por triptofano
		Atividade reversa
Enzima
Microrganismo 
Companhia
Renina (estômago de bezerros)
Kluveromyces marxianus
Aspergillus niger
Escherichia coli
Gist Brocades
Genencor
Pfizer
Malto amilase (cevada)
Bacillus subtilis
Novo
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Enzimas
Clonagem Molecular de Genes Termofílicos em Hospedeiros Mesofílicos
Engenharia genética traz técnicas de produção comercial de enzimas resistentes
Altas Temperaturas
pHs extremos...
Clonar informação genética de termófilos num hospedeiro mais propício onde os crescimento seja mais rápido nos dá novas possibilidades de produzir enzimas termostáveis que serão utilizadas em biotransformações particulares.
Quando um gene relevante de uma enzima termoestável é identificado ele depois pode ser transferido para um hospedeiro mesofílico. Então a produção da enzima resultante pode ser facilitada num processo de incubação apropriado 
Exemplos:
Produção de CELULASE através codificação de genes em varias espécies de Clostridium
Clonagem de genes de QUITINASE também foram feitas com sucesso
Codificação de genes Thermotoga neapolitana para Xylanase
Clonagem de genes de PROTEASE vindos de Pyrobaculum aerophilum
(entre outros casos)
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Enzimas
Enzimas Termoestáveis Industrialmente Importantes
Fontes de extremofílicos 
Fundo de oceanos com altas pressões 
Ambientes de alta concentração salina
Fontes termais
Exemplos 
Lagoa quente, rica 
em S, que é convertido
a ácido sulfúrico, 
por espécies de Archaea.
Lago hipersalino no
 Egito, rico em carbonato
 de sódio. O pH destas
 águas encontra-se na
 faixa de 10.
Algumas Enzimas Termoestáveis de Interesse
	PROTEASES		CELULASES		
ENZIMAS AMILOLÍTICAS	XILANASES
QUITINASES	
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Enzimas
Polimerase de Escherichia coli
Era utilizada inicialmente
Porém era desativada em altas temperaturas
Reação mais demorada e cara
Taq Polimerase
Solução do problema
Vinda de uma bactéria que se desenvolvia em fontes termais(em torno de 75oC)
Permanece estável até 94oC
Otimização da Reação em Cadeia de Polimerase (PCR)
Podemos misturar por exemplo a Taq Polimerase com outra polimerase
Alta Fidelidade
Baixa Fidelidade
				
Enzimas Termoestáveis Industrialmente Importantes DNA Polimerase