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ENZIMAS UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: BIOQUÍMICA DE ALIMENTOS II JOÃO PESSOA – PB 2016.2 DANIELI CRISTINA SCHABO Revisão Quimotripsina O que são Enzimas? São catalisadores biológicos altamente específicos São, geralmente, proteínas com propriedade catalítica que aceleram as reações químicas Proteína Níveis de estrutura nas proteínas - Hemoglobina Hemoglobina Reação química 2 moléculas de H2 + 2 moléculas de O2 = 2 moléculas de H2O Catalisador / Catálise • Catalisadores são espécies químicas que possuem a propriedade de aumentar a velocidade de uma reação • Catálise é o nome dado às reações que acontecem na presença de catalisadores. Enzimas São catalizadores biológico e apresentam características extremamente importantes, como: • Atuam em condições amenas de reação (temperatura ambiente, pressão atmosférica e pH neutro); • São altamente específicas (regiosseletividade, seletividade de substrato, seletividade de grupo funcional e estereosseletividade); • Proporcionam um ambiente reacional não- agressivo ao meio ambiente (enzimas são biodegradáveis); • Apresentam alta eficiência catalítica. Constituição das enzimas Proteínas com uma estrutura química especial, contendo um centro ativo, denominado apoenzima e, algumas vezes, um grupo não protéico, denominado coenzima. A molécula toda (apoenzima e coenzima) é dado o nome de holoenzima Peptidil-transferase Constituição das enzimas Peptidil-transferase Em alguns casos, as enzimas podem estar ligadas a moléculas orgânicas de baixo peso molecular, ou íons metálicos, cuja função é ativar as enzimas a eles ligados, denominados co- fatores. Zn+2, Ca+2, Fe+2, Mg+2 NAD+, FAD+, NADP+ Constituição das enzimas Constituição das enzimas Classificação Nº Classe Tipo de reação que catalisa 1 Oxidorredutases Transferência de elétrons (íons hidretos ou átomos de H) 2 Transferases Reações de transferência de grupos 3 Hidrolases Reações de hidrólise (transferência de grupos funcionais para a água) 4 Liases Adição de grupos às duplas ligações ou formação de duplas ligações por meio de remoção de grupos 5 Isomerases Transferência de grupos dentro da mesma molécula para formar isômeros 6 Ligases Formação de ligações do tipo C—C, C—S, C—O e C—N por meio de reações de condensação acopladas à quebra do ATP Classificação internacional das enzimas Nomenclatura – EC (Enzyme Commission) 1. Classe (representa o tipo da reação) 2. Sub-classe dentro da classe (indica o tipo de substrato ou molécula a ser transferida) 3. Grupos químicos específicos que participam da reação (indica a natureza do co-substrato) 4. A enzima, propriamente dita (nº individual da enzima) EXEMPLO: Quimotripsina: EC 3.4.21.1 3 → Classe = Hidrolase (catalisa reações de hidrólise de ligações covalentes) 4 → Sub-Classe = Peptidase (hidrolisa ligações peptídicas) 21 → Serino-endopeptidases (enzimas contendo serina no sítio ativo) 1 → quimotripsina Reações enzimáticas Formação de compostos desejáveis Consequências indesejáveis Hidrólise da gordura do leite, no queijo – sabor desejável Hidrólise da gordura do leite, no leite – “sem sabor” No alimento natural Durante seu processamento e armazenamento Reações enzimáticas Tipos de enzimas Hidrolases Oxidorredutases Transferases Isomerases Liases Ligases e e Oxidação-redução em que oxigênio e hidrogênio são ganhos ou perdidos Oxidorredutases Polifenoloxidases: enzimas capazes de oxidar compostos fenólicos com o auxílio do oxigênio molecular (oxigênio é o agente oxidante) – formação de quinonas – melaninas – escurecimento de frutas, hortaliças, cogumelos e crustáceos Peroxidases: são enzimas capazes de oxidar diferentes compostos, nas presença de peróxidos, gerando radicais livres ( peróxido de hidrogênio é o agente oxidante) – desaparecimento do aroma e surgimento de off-flavors em produtos vegetais Oxidorredutases Polifenoloxidases: enzimas capazes de oxidar compostos fenólicos com o auxílio do oxigênio molecular (oxigênio é o agente oxidante) – formação de quinonas – melaninas – escurecimento de frutas, hortaliças, cogumelos e crustáceos Peroxidases: são enzimas capazes de oxidar diferentes compostos, nas presença de peróxidos, gerando radicais livres ( peróxido de hidrogênio é o agente oxidante) – desaparecimento do aroma e surgimento de off-flavors em produtos vegetais 20 Transferência de grupos funcionais, como um grupo amino, grupo acetil ou grupo fosfato Transferases • São enzimas que catalisam a transferência de grupos de um composto para outro. • A metilação em sistemas biológicos é realizada pelas transferases. • As glicosiltransferases também pertencem às transferases - transferem resíduos de açúcar. Hidrólise (adição de água) Hidrolases • Pectinases: clarificação de suco de uva, maçã e pera • Lactases: pré-tratamento do leite; enzimas para intolerantes à lactose • Lipases: maturação de queijos • Proteases: renina Remoção de grupos de átomos sem hidrólise Liases • Modificam o substrato, cindindo compostos ou removendo grupos da molécula de substrato. • Pertencem a esta classe as descarboxilases; as cetoácidoliases, cuja principal função é a síntese de ácidos di- e tri-carboxílicos, e as hidroliases, que desidratam hidroxiaminoácidos, com posterior rearranjo da molécula e formação de novos compostos. Rearranjo de átomos dentro de uma molécula Isomerases • São enzimas que catalisam reações de isomerização. • Racemização e epimerização são causadas pelas racemases e epimerases e cistransisomerases mudam a configuração das duplas ligações. • Pertencem ainda às isomerases, as oxirredutases intramoleculares, que interconvertem aldoses em cetoses, oxidando uma hidroxila desses compostos e reduzindo a carbonila adjacente, e as transferases intramoleculares, também denominadas mutases, que apenas mudam a posição de determinados grupos da molécula de substrato. X=A,G,U,C A B PPP X X P P União de duas moléculas (utilizando a energia geralmente derivada da quebra do ATP) Ligases • São enzimas que causam a degradação da molécula de ATP, usando a energia liberada nesta reação para a síntese de novos compostos, unindo duas moléculas. Utilização de enzimas na produção de alimentos • Seleção de enzimas apropriadas para converter o substrato em moléculas-alvo. Glicose Amido Celulose Dextranas Glicanas Amilases (EC 3.2.1.1) + glicoamilases (amiloglicosidases) Celulases (EC 3.2.1.4) Dextranases (EC 3.2.1.11) Glicanases (EC 3.2.1.6) Utilização de enzimas na produção de alimentos • Seleção de enzimas apropriadas para converter o substrato em moléculas-alvo. Peptídeos e aminoácidos Proteínas Proteases (EC 3.4.22) Ácidos graxos e glicerol Lipídeos Lipases (EC 3.1.1) Pectinas Ácidos galacturônicos Proteases (EC 3.2.1) Porque vocês devem saber disso? Como as enzimas funcionam? Vocês precisam saber: • Quais enzimas degradam, sintetizam ou interconvertem com o material dos substratos alimentícios. • Quantificar o quanto de determinada enzima é necessário e em quais condições deverá atuar para atingir a máxima eficiência econômica na conversãode material. Como as enzimas funcionam ENZIMA fornece um ambiente específico onde uma dada reação é energeticamente mais favorável Reações não catalisadas são lentas Sítio ativo da enzima quimotripsina Como as enzimas funcionam Sítio ativo da enzima quimotripsina Modelos de ligação enzima-substrato A – Modelo chave-fechadura ou modelo de Fisher Modelos de ligação enzima-substrato B – Modelo de encaixe induzido ou modelo de Koshland As enzimas afetam a velocidade da reação Diminuem a energia de ativação necessária para que ocorra a reação Energia de ativação Caminho da Reação Energia de ativação sem enzima S P Energia de ativação com enzima Diferença entre a energia livre de S e P Fatores que influenciam a atividade enzimática Fatores que influenciam a atividade enzimática Temperatura pH Desnaturação de uma proteína Concentração do substrato Utilização de enzimas nas indústrias • Agropecuária: aditivos de ração; produção de enzimas heterólogas • Farmacêutica: compostos quirais; engenharia de glicoproteínas; como alvo de substâncias farmacêuticas • Materias: papel, polímeros, tecidos, tratamento de couro • Química: biocatálise, compostos orgânicos • Detergentes • Alimentos: enzimas usadas na preparação de alimentos; nutracêuticos Fontes e variedades de enzimas para alimentos Fontes e variedades de enzimas para alimentos Fontes e variedades de enzimas para alimentos Obrigada!!!
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