Uma enzima é definida como uma macromolécula que catalisa uma reação bioquímica. Neste tipo de reação química, as moléculas de partida são chamados substratos. A enzima interage com um substrato, convertendo-o em um novo produto. A maioria das enzimas é nomeada combinando o nome do substrato com o sufixo -ase (por exemplo, protease, urease). Quase todas as reações metabólicas no corpo dependem de enzimas para fazer com que as reações avancem com rapidez suficiente para serem úteis.
Produtos químicos chamados ativadores pode melhorar a atividade enzimática, enquanto inibidores diminuir a atividade enzimática. O estudo de enzimas é denominado enzimologia.
Existem seis grandes categorias usadas para classificar enzimas:
- Oxidoredutases - envolvidas na transferência de elétrons
- Hidrolases - clivam o substrato por hidrólise (recuperando uma molécula de água)
- Isomerases - transfira um grupo em uma molécula para formar um isômero
- Ligases (ou sintetases) - acoplam a quebra de uma ligação de pirofosfato em um nucleotídeo à formação de novas ligações químicas
- Oxidoredutases - atuam na transferência de elétrons
- Transferases - transfere um grupo químico de uma molécula para outra
Como as enzimas funcionam
As enzimas trabalham por diminuindo a energia de ativação necessário fazer uma reação química ocorrer. Como outro catalisadores, as enzimas alteram o equilíbrio de uma reação, mas não são consumidas no processo. Enquanto a maioria dos catalisadores pode atuar em vários tipos diferentes de reações, uma característica fundamental de uma enzima é que ela é específica. Em outras palavras, uma enzima que catalisa uma reação não terá efeito em uma reação diferente.
A maioria das enzimas são proteínas globulares muito maiores que o substrato com o qual interagem. Eles variam em tamanho de 62 aminoácidos a mais de 2.500 resíduos de aminoácidos, mas apenas uma parte de sua estrutura está envolvida na catálise. A enzima tem o que é chamado de Site ativo, que contém um ou mais sites de ligação que orientam o substrato na configuração correta e também um local catalítico, que é a parte da molécula que reduz a energia de ativação. O restante da estrutura de uma enzima atua principalmente para apresentar o local ativo ao substrato da melhor maneira. Também pode haver local alostérico, onde um ativador ou inibidor pode se ligar para causar uma alteração na conformação que afeta a atividade da enzima.
Algumas enzimas requerem um produto químico adicional, chamado de cofator, para que a catálise ocorra. O cofator pode ser um íon metálico ou uma molécula orgânica, como uma vitamina. Os co-fatores podem se ligar de maneira vaga ou firme às enzimas. Os cofatores bem presos são chamados grupos protéticos.
Duas explicações sobre como as enzimas interagem com os substratos são: modelo "fechadura e chave", proposto por Emil Fischer em 1894, e o modelo de ajuste induzido, que é uma modificação do modelo de fechadura e chave proposto por Daniel Koshland em 1958. No modelo de fechadura e chave, a enzima e o substrato têm formas tridimensionais que se encaixam. O modelo de ajuste induzido propõe que moléculas enzimáticas podem mudar de forma, dependendo da interação com o substrato. Nesse modelo, a enzima e, às vezes, o substrato mudam de forma à medida que interagem até o local ativo estar totalmente ligado.
Exemplos de enzimas
Sabe-se que mais de 5.000 reações bioquímicas são catalisadas por enzimas. As moléculas também são usadas na indústria e em produtos domésticos. As enzimas são usadas para fazer cerveja e fazer vinho e queijo. As deficiências enzimáticas estão associadas a algumas doenças, como fenilcetonúria e albinismo. Aqui estão alguns exemplos de enzimas comuns:
- A amilase na saliva catalisa a digestão inicial de carboidratos nos alimentos.
- A papaína é uma enzima comum encontrada no amaciador de carne, onde atua para quebrar as ligações que mantêm as moléculas de proteína unidas.
- As enzimas são encontradas em detergentes para roupas e removedores de manchas para ajudar a quebrar manchas de proteínas e dissolver óleos em tecidos.
- A polimerase de DNA catalisa uma reação quando o DNA está sendo copiado e depois verifica se as bases corretas estão sendo usadas.
Todas as enzimas são proteínas?
Quase todas as enzimas conhecidas são proteínas. Ao mesmo tempo, acreditava-se que todas as enzimas eram proteínas, mas foram descobertos certos ácidos nucléicos, chamados RNAs catalíticos ou ribozimas, que possuem propriedades catalíticas. Na maioria das vezes, os estudantes estudam enzimas, na verdade estudam enzimas baseadas em proteínas, uma vez que pouco se sabe sobre como o RNA pode atuar como catalisador.