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___________________________________________EQB4383 – Enzimologia Industrial M.A.Z. Coelho
ESTABILIDADE DE
ENZIMAS
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Estabilidade EnzimáticaX
Atividade Enzimática
Atividade Enzimática: É dada pela medição da
velocidade inicial da reação sob uma faixa de condições
determinadas.
Establidade Enzimática: Capacidade das enzimas de
reter sua capacidade catalítica sob diferentes condições
de reação ao longo do tempo.
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Atividade Enzimática
Velocidade inicial da reação
é determinada pela faixa
linear da formação de
produto.
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Estabilidade das Enzimas
Desnaturado Nativo
Estado termodinamicamente mais
estável em condições fisiológicas
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Fatores que Influenciam a Estabilidade
• Temperatura
• pH
• Força iônica
• Presença de agentes desnaturantes
• Atividade da água
• Pressão
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Efeito da Temperatura
Desnaturação por
desdobramento da
molécula
Desnaturado Nativo
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Efeito do pH
Normalmente valores extremos de pH induzem a
desnaturação (muito ou muito ).
Alteração da carga dos aminoácidos da molécula
(interações eletrostáticas)
Afeta a estrutura da molécula.
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Efeito do pHDesnaturação ácida (pH ): desaparecimento as
cargas negativas.
Desnaturação alcalina (pH ): desaparecimento das
carga positivas
Estrutura interna
de uma ptn
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Efeito do pH
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Substâncias que causam a desnaturação das enzimas.
Na maioria das vezes é reversível.
Utilizados p/ caracterização termodinâmica da desnaturação.
Exs: cloreto de guanidina e uréia
Agentes Desnaturantes
O nível e distribuição de água residual afeta a eficiência
catalítica.
Falta de água torna a molécula mais rígida.
Atividade da Água
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Desnaturação Irreversível
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Desnaturação IrreversívelAlterações Covalentes
Quebra das ligações peptídicas: contaminação c/ proteases,
pH ácido ou alcalino
Desamidação dos resíduos de asparagina e glutamina
(cargas negativas no interior da molécula)
Alterações Não Covalentes
Agregação (interações hidrófobicas)
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Desnaturação Irreversível
• Inativação pode seguir cinética de 1a ordem.
E Ed
k
dEdt
kE
EEo
e-kt
Taxa de perda de atividade
Integrando
E0= atividade no tempo zero
E= atividade no tempo t
k= constante de inativação
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Efeito da Temperatura
Ex. Decaimento da cutinase a
pH 9,2 em diferentes
temperaturas
ln0,5-kd
t1/2Meia-vida
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IMOBILIZAÇÃO:
Tende a aumentar a estabilidade das enzimas.
Enzimas Termoestáveis
Resistentes a desnaturação térmica
Demanda industrial (mercado ~US$ 250 milhões)
Processos mais drásticos
Organismos termofílicos
Efeito da Temperatura
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Efeito da Pressão
O efeito da pressão em um processo físico-químico em
equilíbrio é governado por uma mudança de volume no
processo (V).
A aplicação de pressão faz com que o equilíbrio se
desloque em favor do lado da reação com menor volume.
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Efeito da Pressão
Interações Intramoleculares
Interações iônicas: Ptns formam pares iônicos que estabilizam
sua estrutura terciária e quaternária. A pressão leva ao seu
rompimento por eletrostrição.
Hidratação: Deformação da ptn pela entrada de água dentro da
molécula.
Ligações de hidrogênio: Promove as ligações de H, acarretando
em conformações flutuantes. Diminui o tamanho das ligações
comprimindo a molécula
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Efeito da Pressão
Interações Intremoleculares
Proteína-Proteína: Dissociação de ptns oligoméricas,
fragmentação da molécula.
Enzima-Substrato: A ocorrência de eletrostrição pode romper o
par iônico entre substrato e enzima.
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Efeito da PressãoInterações moleculares
Os clatratos são estruturas
cristalinas, formados por moléculas
de água unidas por ligação de
hidrogênio, sendo capazes de
aprisionarem moléculas hidrofóbicas
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Pressão e Temperatura são forças opostas em termos
de entropia.
Aumentando a temperatura leva a desordem
enquanto que aumentando a pressão leva a ordem.
Porém, isso não é verdadeiro para todas as proteínas.
Termoestabilização Induzida por Pressão
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Termoestabilização Induzida por Pressão