Enzimas

Um catalisador 催化剂 é uma substância que aumenta a velocidade 速率 de uma reação química 化学反应, mas não é consumida nem alterada pela reação. O mesmo catalisador pode ser usado repetidamente.

Enzimas 酶 são catalisadores biológicos — catalisadores produzidos por células vivas. Elas são proteínas 蛋白质. Enzimas participam de todas as reações do metabolismo 新陈代谢, controlando quase toda reação química em um ser vivo.

As enzimas são vitais. Sem elas, as reações que mantêm você vivo seriam muito lentas. As enzimas aumentam a velocidade da reação o suficiente para manter o organismo vivo.

Cada enzima possui um bolso especial chamado sítio ativo 活性位点. A molécula 分子 sobre a qual ela atua é chamada de substrato 底物.

• A forma do sítio ativo é complementar 互补 à forma do substrato — elas se encaixam como chave e fechadura.
• O substrato se encaixa no sítio ativo. (Suplemento) Isso forma um complexo enzima-substrato 酶底物复合物.
• A reação ocorre, e o substrato é transformado em um ou mais produtos 产物.
• Os produtos deixam o sítio ativo, que então fica livre para ser usado novamente.

Por que as enzimas são específicas (Suplemento)

Cada enzima é específica 专一 — ela atua apenas sobre um tipo de substrato. Isso ocorre porque apenas esse substrato tem a forma certa para se encaixar no sítio ativo. Um substrato de forma diferente não se encaixará, assim como uma chave errada não abre uma fechadura.

A atividade de uma enzima depende de temperatura 温度 e pH. Você pode investigar isso medindo a velocidade da reação em diferentes temperaturas ou valores de pH.

Temperatura

• Com o aumento da temperatura a partir de um ponto frio, a atividade enzimática aumenta. As moléculas de enzima e substrato possuem mais energia cinética 动能, então se movem mais rápido e colidem com maior frequência. (Suplemento) Há mais colisões 碰撞 úteis por segundo.
• A atividade é máxima na temperatura ótima 最适温度 (cerca de 37 °C no corpo humano).
• Acima do ótimo, a atividade cai rapidamente. O calor altera a forma do sítio ativo, fazendo com que o substrato não se encaixe mais. A enzima está denaturada 变性. A desnaturação é permanente — a enzima não pode recuperar-se.

Exemplo resolvido. Uma reação termina em 50 s a 20 °C, e em 20 s a 37 °C. Qual temperatura é mais rápida e por quanto? Um tempo menor indica uma taxa mais rápida, então calcule uma taxa com taxa = 1000 ÷ tempo. A 20 °C a taxa é 1000 ÷ 50 = 20 unidades; a 37 °C é 1000 ÷ 20 = 50 unidades. Portanto, 37 °C é 50 ÷ 20 = 2.5 vezes mais rápida. Não diga que a taxa "aumentou em 30 s" - o tempo não é uma taxa. Converta o tempo em taxa primeiro e lembre-se de que a maior taxa sempre corresponde ao menor tempo.

pH

• Cada enzima funciona melhor num pH específico.
• Se o pH estiver muito alto ou muito baixo, a forma do sítio ativo muda, o substrato para de se encaixar e a enzima é denaturada.

• Uma enzima é tanto uma proteína quanto um catalisador biológico: ela acelera uma reação e não é consumida.
• Descreva a forma: o sítio ativo é complementar ao substrato (a ideia de chave-fechadura). Cada enzima é específica para um único substrato.
• Baixa temperatura → lento (pouca energia cinética). Ótimo → mais rápido. Muito quente → denaturado (o sítio ativo perde sua forma, permanentemente).
• O pH errado também denatura a enzima alterando a forma do sítio ativo.
• "Denaturado" não significa "morto" — enzimas não são seres vivos. Diga que a forma do sítio ativo mudou para que o substrato não se encaixe mais.