Atividade enzimática × temperatura, pH, concentração de substrato e inibidores

BiologiaBiologia celularIdades 15–16Laboratório virtual

Carregando…

Usar com minha turma

A enzima (com seu sítio ativo) e as moléculas de substrato se movem e colidem; quando uma molécula de substrato se encaixa no sítio ativo, ela é convertida em produto. Os alunos arrastam a temperatura, o pH e a concentração de substrato, adicionam um inibidor competitivo ou não competitivo e observam como muda a velocidade de formação do produto; gráficos da atividade em função da temperatura e do pH mostram o ponto de trabalho atual, e a enzima se desnatura quando superaquecida.

Aula: Enzimas: mecanismo de ação e fatores que afetam a atividade enzimática

O que mostra

As enzimas são proteínas cujo sítio ativo liga apenas substratos de forma complementar. A simulação modela a velocidade como v = Vmax·f(T)·f(pH)·[S]/(Km + [S]). Abaixo do ótimo, de cerca de 37 °C, um aumento de 10 °C quase dobra a velocidade; acima de 55 °C a proteína se desnatura e não se recupera ao esfriar. Cada enzima tem seu próprio pH ótimo: a pepsina atua no ácido do estômago e a tripsina no intestino delgado, alcalino. Um inibidor competitivo aumenta a Km aparente e pode ser superado por mais substrato, enquanto um não competitivo reduz Vmax qualquer que seja a concentração de substrato.

Como usar

Escolha uma Enzima, comece na temperatura corporal e no pH ótimo dela e anote a velocidade medida de formação de produto. Mude um fator de cada vez: aumente a Temperatura além do ótimo, afaste o pH do ótimo e depois volte cada controle ao valor inicial para ver o que se recupera. Em seguida, escolha um Inibidor, observe a queda da velocidade e clique em +20 substrato várias vezes. Clique em Reiniciar depois que a enzima se desnaturar.

Parâmetros que você pode mudar

Enzima Amilase salivar (pH ótimo 7), Pepsina gástrica (pH ótimo 2), Tripsina do intestino delgado (pH ótimo 8)
Temperatura 0–80 °C
pH 1–13
Concentração de substrato (número de moléculas) 10–120
Inibidor Nenhum, Inibição competitiva (disputa o sítio ativo), Inibição não competitiva (liga-se em outro local)

Perguntas para explorar

Por que a pepsina perde quase toda a atividade quando o pH é ajustado para 8?
Se você aquecer a enzima a 60 °C e depois resfriá-la a 37 °C, a atividade volta? Por quê?
Como acrescentar mais substrato mostra se um inibidor é competitivo ou não competitivo?

Perguntas frequentes

O que é o sítio ativo de uma enzima e por que cada enzima age sobre tão poucos substratos?

O sítio ativo é uma pequena cavidade da enzima cuja forma e cujos grupos químicos só se encaixam em certos substratos, e é por isso que cada enzima é específica. O substrato se liga ali e forma o complexo enzima-substrato, a reação ocorre e o produto é liberado, de modo que a enzima, inalterada, repete o ciclo muitas vezes.

O frio destrói as enzimas ou só as deixa mais lentas?

Em geral, o frio apenas deixa as enzimas mais lentas, sem destruí-las, porque a proteína costuma manter sua forma e a atividade volta com o aquecimento. Em baixa temperatura, as moléculas de enzima e de substrato se movem mais devagar e colidem menos, então se formam menos complexos por segundo, e é por isso que alimentos refrigerados estragam mais devagar.

Por que a velocidade da reação para de subir mesmo com mais substrato?

A velocidade se estabiliza porque todas as moléculas de enzima já estão ocupadas e o substrato extra precisa esperar que um sítio ativo fique livre; esse máximo se chama Vmax. Em v = Vmax·[S]/(Km + [S]), Km é a concentração de substrato em que a velocidade atinge metade de Vmax, e uma Km pequena indica saturação com pouco substrato.

Ideias para a aula

Todos os guias