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1 ENZIMAS: BIOGRAFIAS DE BUCHNER, MICHAELIS E MENTEN Aluno: Maycon Vinícius de Senna Ribeiro 1. Introdução Durante o final do século XVII e início do século XVIII já era sabido que determinadas secreções poderiam participar de reações químicas, como por exemplo as secreções estomacais digerindo a carne ou a própria saliva para com o amido. Apesar disso, o mecanismo no qual funcionavam essas transformações ainda era desconhecido. Nesse contexto, alguns cientistas foram fundamentais no desenvolvimento dos estudos das enzimas. Em 1897, Buchner foi o primeiro cientista a mostrar que o conteúdo celular de células podia fermentar o açúcar, contrariando as ideias de Pasteur. Michaelis e Menten em 1909, confirmaram a equação de Henri com uma bagagem de dados experimentais. Esses pesquisadores e suas contribuições serão descritos nesse trabalho. 2. Eduard Buchner Eduard Buchner foi um químico alemão nascido em 20 de maio de 1860 em Munique. Seu irmão mais velho, Hans Buchner sempre o incentivou a estudar química, o que o levou a obter seu Ph.D. em 1888, sendo assistente do químico Baeyer até tornar-se professor de química na Universidade de Kiel. Figura 1 - Eduard Buchner. 2.1. Vitalismo e o termo enzima Hans Buchner era um bacteriologista, o que incentivou seu irmão à trabalhar nos problemas fermentativos, grande problema da época. Um debate levantava a questão do vitalismo, em que alguns cientistas, previamente entendidos por Luis Pasteur afirmavam que transformações fermentativas eram apenas realizadas por células vivas, em que a vida era unicamente capaz. Experimentos com biomoléculas, chamadas de “fermentos” na época eram realizados em laboratórios em condições similares à de compostos inorgânicos, como altas temperaturas, com fortes solventes e escalas variadas de pH. 2 Quando alguns cientistas começaram a utilizar condições mais brandas de experimentação, similares às condições ambiente, os resultados começaram a aparecer. Inclusive polímeros orgânicos, até então só presentes em sistemas vivos, começaram a ser sintetizados. Mesmo assim os vitalistas reafirmavam que a fermentação do açúcar era totalmente dependente da vida. Nesse momento, a palavra “enzima” foi utilizada para designar extratos celulares com capacidade para reações químicas, por Wilhelm Kühne em 1878. 2.2. O experimento de Buchner Buchner, não acreditava no que diziam os vitalistas. Ele dizia não haver evidências suficientes para dizer que a fermentação alcoólica era inseparável da vida. Pensou em um experimento em que mesmo com células mortas e seu conteúdo exposto, a fermentação não pararia. Porém, seus superiores sempre desaprovaram suas ideias. Ele persistia. Em 1896, Buchner criou um extrato de conteúdo de células e queria preservá- lo da melhor forma possível. Utilizou açúcar em altas concentrações para evitar a proliferação bacteriana. Quando isso aconteceu, começou a observar bolhas de gás carbônico saindo do extrato, exatamente como numa fermentação com células vivas. Esse experimento confirmou as ideias de Buchner e os vitalistas tiveram que se retirar. Assim, todo tipo de fermento começou a ser designado com o termo de “enzima”. Em 1907 recebeu o prêmio Nobel de Química por seu feito e em 1909 se tornou professor de química em Breslau. Buchner serviu ao exército alemão e morreu em 13 de agosto de 1917 lutando na Primeira Guerra Mundial. 3. Leonor Michaelis Leonor Michaelis foi um médico alemão nascido em 16 de janeiro de 1875 em Berlin. Em 1896 recebeu seu diploma de médico na Universidade de Berlin, onde começou seus primeiros estudos com cepas de células. Figura 2 - Leonor Michaelis. 3 3.1. Físico-química de reações biológicas O chefe de Michaelis se interessada imensamente pela físico-química das reações biológicas. Apesar de Kühne já haver instaurado o termo “enzima”, nos tempos de Michaelis ainda era desconhecida a estrutura desses compostos. Michaelis no entanto não se importava em o que eram essas biomoléculas, mas sim quais eram seus mecanismos e como agiam. Aplicou as leis da cinética química e em 1913 criou uma equação que relacionada a velocidade de reação baseada no complexo enzima-substrato. Essa equação ficou conhecida como o modelo de Michaelis-Menten. 3.2. O modelo de Michaelis-Menten É importante ressaltar que a equação que Michaelis propôs foi junto de sua assistente, Maud Leonora Menten, que será descrita a seguir. O modelo contribuiu para o direcionamento dos estudos das enzimas, retirando o misticismo sobre do que se tratavam esses compostos, nada mais sendo como substâncias químicas suscetíveis as mesmas leis químicas que outros catalisadores. Em 1929, Michaelis se mudou para os Estados Unidos, onde viveu todo o resto de sua vida. Não mais importante que seus estudos em enzimas, Michaelis descobriu que a queratina era solúvel em ácido tioglicólico, o que desencadeou a criação da escova permanente. 4. Maud Leonora Menten Maud Leonora Menten foi uma médica e pesquisadora canadense nascida em 20 de março de 1879 em Port Lambton. Foi uma das primeiras mulheres canadenses a receber o título de doutora, isso na Universidade de Toronto em 1911. Em 1912 se mudou para Berlin onde se tornou assistente de Michaelis, sendo coautora de seu estudo descrito anteriormente. O Canadá não autorizada investigações científicas, o que fez com que Menten tivesse que se mudar. Figura 3 - Maud Leonora Menten. 4 4.1. Outros trabalhos O trabalho de Menten é muito atribuído à Michaelis, porém ela realizou diversos outros. Criou a reação de acoplamento diazóico para a fosfatase alcalina, ainda em uso na histoquímica. Ela também caracterizou e estudou toxinas de bactérias como as B. paratyphosus, Streptococcus scarlatina e Salmonella spp., usadas em um programa bem sucedido de imunização contra a escarlatina em Pittsburgh nos anos 1930 e 1940. Ela também conduziu a primeira separação eletroforética das proteínas da hemoglobina. Maud faleceu em 20 de julho de 1960 em Leamington com 81 anos. Nessa data seus colegas escreveram um obituário na revista Nature: “Menten foi incansável em seus esforços em nome de crianças doentes. Era uma professora inspiradora que estimulou os estudantes de medicina, médicos residentes e pesquisadores associados a seus melhores esforços. Ela sempre será lembrada por seus colegas por sua mente afiada, por sua dignidade e modéstia discreta, por sua inteligência e, sobretudo, por seu entusiasmo pela pesquisa.” 5. Conclusão Os pesquisadores descritos nesse trabalho tiveram grande contribuição para o estudo das enzimas e o progresso da biologia molecular. Entretanto, é importante ressaltar seu caráter. A perseverança de Buchner que mesmo contrariado pelos vitalistas não desistiu, a capacidade de Michaelis de simplificar um problema tão mistificado no estudo das enzimas e Menten por ser uma mulher focada, determinada e que mesmo sabendo que o Canadá não autorizada investigações se mudou para continuar seus trabalhos. 6. Referências Bibliográficas [1] ASIMOV, Isaac. Asimov’s Biographical Encyclopedia of Science and Technology: The lives and Achievements of 1510 Great Scientists from Ancient Times to the Present Chronologically Arranged. 2nd Ed. Revised. New York: Doubleday, 1982; [2] KRISHNAMURTHY, K. Pioneers in Scientific Discoveries. 1st Ed. Hardcover, 2002. [3] SKLOOT, Rebecca. Some Called Her Miss Menten. University of Pittsburgh Arquives, October, 2000.
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