Enzimas industriais – cinética de Michaelis–Menten e enzimas imobilizadas
BiologiaBiotecnologiaIdades 15–16Laboratório virtual
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Escolha uma aplicação real – lactase para leite sem lactose, pectinase para clarificar suco de fruta, protease em sabão em pó biológico – e ajuste a concentração de substrato e a quantidade de enzima para ver a velocidade de reação saturar de acordo com Vmax e Km. Ative a enzima imobilizada em esferas de alginato para reutilizá-la em muitos lotes e compare o custo com o da enzima livre, que é usada uma só vez. A tela Sabão em pó é uma prática: pedaços de tecido com manchas de ovo ou de grama são lavados com sabão biológico (protease, lipase) ou não biológico a 20–90 °C, e mede-se a área de mancha restante.
Aula: Tecnologia enzimática e suas aplicações
O que mostra
As enzimas industriais seguem a cinética de Michaelis–Menten: a velocidade v = Vmax·[S]/(Km + [S]) aumenta quase em proporção à concentração de substrato no início e depois se estabiliza quando quase todos os sítios ativos estão ocupados. Vmax é proporcional à quantidade de enzima, e Km é a concentração de substrato que fornece metade de Vmax. A simulação aplica esse modelo a três processos e mostra quanto dura cada lote. Presa em alginato, a enzima tem atividade menor e Km aparente maior, porque o substrato precisa se difundir para o interior, mas pode ser recuperada e reutilizada, perdendo um pouco de atividade a cada lote. A tela Sabão em pó é uma prática: manchas de ovo ou de grama em tecido são lavadas a 20–90 °C e medidas contando quadrados de uma grade. O sabão biológico supera o não biológico enquanto suas enzimas estão ativas; acima do ótimo elas desnaturam e as duas curvas quase se encontram.
Como usar
Escolha uma Aplicação e arraste a Concentração de substrato de valores baixos para altos: veja o ponto vermelho subir a curva e se achatar abaixo de Vmax. Dobre a Quantidade de enzima e compare o tempo necessário por lote. Por fim, ative Enzima imobilizada (reutilizável): observe a velocidade inicial menor, as barras que se alongam lote após lote, o momento em que a atividade cai abaixo de 50% e o custo de enzima por lote em comparação com a enzima livre. Pressione Registrar resultado para levar os valores à tabela. Na aba Sabão em pó, escolha Mancha, Sabão, Temperatura e Tempo de lavagem e pressione Lavar. Cada lavagem vai para a tabela e para o gráfico; lavagens na mesma temperatura entram pela média.
Parâmetros que você pode mudar
- Tela Cinética enzimática, Sabão em pó
- Aplicação Lactase – leite sem lactose, Pectinase – clarificação de sucos, Protease – sabão em pó biológico
- Concentração de substrato 1–100 g/L
- Quantidade de enzima 1–20 unidades/L
- Enzima imobilizada (reutilizável)
- Mancha Ovo, Grama
- Sabão em pó Biológico, Não biológico
- Temperatura de lavagem 20–90 °C
- Tempo de lavagem 10–60 min
Perguntas para explorar
- Quando a enzima já está saturada, o que acelera mais a produção: acrescentar substrato ou acrescentar enzima?
- Por que a Km aparente da enzima imobilizada é maior que a da enzima livre?
- Após quantos lotes a enzima imobilizada cai abaixo da metade de sua atividade, e por que ainda sai mais barata por lote?
- Com uma mancha de ovo lavada por 30 minutos, em que temperatura o sabão biológico remove mais, e o que acontece acima dela?
- Por que os dois sabões dão quase o mesmo resultado a partir de cerca de 70 °C?
