O documento discute vários catalisadores biológicos como enzimas, urease, polifenoloxidases e suas propriedades e reações. Ele fornece detalhes sobre como essas enzimas catalisam reações químicas essenciais para a vida celular e demonstra suas atividades por meio de experimentos.

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2. Enzimas
Universidade Federal do Maranhão

3. Introdução
A manutenção da vida celular depende de um complexo
conjunto de reações químicas, que:
Devem ocorrer em velocidades adequadas;
Precisam de ser altamente específicas.
A presença de enzimas dirigindo as reações celulares atende
a esses quesitos.

4. Introdução
As enzimas são catalisadores biológicos e como tal
aumentam de várias ordens de grandeza a velocidade das
reações que catalisam.
Até recentemente admitia-se que todos os catalisadores
biológicos fossem proteicos, mas a revelação das ribozimas,
constituídas de moléculas específicas de RNA, desfez esse
conceito.

5. Introdução
O aumento na velocidade da reação de 3 fatores principais:
Aumento na concentração de reagentes;
Aumento da temperatura do meio;
Diminuição da energia livre de ativação.
Catalisadores biológicos
Podem ser potencialmente
tóxicos às células

6. Introdução
A eficiência dos catalisadores biológicos de muito deriva de
sua especificidade, graças à:
Forma do sítio ativo ou centro ativo;
Cadeia lateral dos aminoácidos desse sítio ativo ou centro
ativo.

7. Introdução
A relação substrato-enzima é explicada por várias teorias:
Teoria de Fischer, que propõe o modelo chave-fechadura,
onde enzima e substrato seriam complementares num
modelo extático.
Teoria de Koshland, que propõe o modelo de encaixe
induzido, onde o substrato se encaixa na enzima durante
a catálise num modelo dinâmico.

8. Introdução
Assim, existem 4 vantagens dos catalisadores biológicos
sobre os catalisadores inorgânicos:
Diminuição da energia de ativação e indução de altas
velocidades de reação;
Alta especificidade;
Sintetizados pelas próprias células;
Concentração e atividade moduláveis.

9. Caracterização da Urease
A urease é o catalisador biológico responsável pela
conversão da ureia em amônia e dióxido de carbono:
Essa enzima é encontrada em bactérias, fungos e plantas.

10. Caracterização da Urease
Reação de Biureto
A reação de biureto serve para a demonstração da natureza
proteica da urease, conforme se espera da maioria dos
catalisadores biológicos.
Reagente de biureto: volumes iguais de NaOH a 12M e
solução de CuSO4 a 0,5% gota a gota.
❖ Fundamento teórico: quando a urease - que é proteína - é
colocada na presença de reagente de biureto, obtém-se um
composto de coloração violeta pela interação dos átomos de
nitrogênio dos resíduos de aminoácidos da urease com íons Cu2+
disponibilizados pelo CuSO4 do reagente de biureto.

11. Caracterização da Urease
Reação de Heller
A reação de Heller serve para a demonstração da natureza
proteica da urease, conforme se espera da maioria dos
catalisadores biológicos.
Ácido nítrico
❖ Fundamento teórico: o ácido nítrico é um bom fornecedor de
ânions, de forma que suas interações com a urease, que é uma
proteína, a provocam a formação de um sal onde a urease atua
como cátions.

12. Reação de Biureto
Procedimentos Práticos
2mL de água
destilada
2 gotas de
solução de
urease
2mL de reagente
de biureto
2mL de água
destilada2mL de reagente
de biureto

13. Procedimentos Práticos
Reação de Biureto
❖ No tubo de ensaio com solução de urease espera-se a
formação de coloração violeta.
❖ No tubo de ensaio com água destilada espera-se a não
mudança de cor.
A reação de biureto deverá ser positiva para a solução
de urease, que é uma proteína; em contrapartida, não
deve haver reação com água destilada (controle
negativo).

14. Procedimentos Práticos
Reação de Heller
❖ Ao colocar o acido nítrico, cuidar para que ele escorra
lentamente pela parede do tubo.
1mL de ácido
nítrico
4 gotas de
solução de
urease
2mL de água
destilada

15. Procedimentos Práticos
Reação de Heller
❖ Espera-se o surgimento de um anel branco entre a soluão de
urease e o ácido nítrico.
A formação nativa de uma proteínas é estável apenas numa
faixa estreita de valores de pH, uma vez que em determinados
valores de pH onde há excesso de cargas positivas, as repulsões
coulombianas correspondentes concorrem para desestabilizar
a estrutura compacta da proteína. Assim, na reação de Heller, a
partir de tratamento com ácido nítrico, induz-se alteração na
carga líquida de proteínas e consequente precipitação, onde o
ácido nítrico atua como fornecedor de ânions e as proteínas
atuam como fornecedor de cátion.

16. Polifenoloxidase
A polifenoloxidase ou monofenol monoxigenase é um
catalisador biológico pertencente ao grupo das
oxirredutases, responsáveis por reações de oxirredução em
sistemas biológicos.
A polifenoloxidase é responsável pelo escurecimento enzimá-
tico de frutas e demais vegetais quando cortados e expostos.
TEMPO

17. Cada espécime de plantas, fungos, bactérias e animais pode
possuir pequenas variações em suas polifenoloxidases.
A polifenoloxidase é o único catalisador biológico necessário
para a conversão do aminoácido tirosina em melanina,
susbtância de coloração preta; as demais etapas são espontâ-
neas.
Polifenoloxidase
Estrutura 3D da
polifenoloxidase
da batata-doce

18. Polifenoloxidase
Tirosina
Devagar
Polifenoloxidase
DOPA-quinonaDOPA
Devagar
Rápido
Relativamente
devagar
Leuco-
-composto
DOPAcromo5,6-dihidroxindol
Melanina
Indol-5,6-quinona

19. Escurecimento Enzimático de Alimentos
O escurecimento enzimático de alimentos serve para a
demonstração da ação de polifenoloxidases presentes em
diversos frutos, notadamente os de polpa de coloração mais
clara.
❖ Fundamento teórico: frutas e vegetais, que contêmm compostos
polifenólicos, quando cortados e expostos ao ar atmosférico,
sofrem escurecimento, causado pela ação da polifenoloxidase sobre
esses compostos polifenólicos, que são então oxidados a
ortoquinonas. Por sua vez, essas ortoquinonas polimerizam-se com
facilidade, formando compostos escuros, como a melanina.

20. Procedimentos Práticos
Cortar em vários pedaços
(longe do miolo)
1 PEDAÇO NO REFRIGERADOR
AOS DEMAIS, 2 GOTAS DE LIMÃO
EM TEMPERATURA AMBIENTE
1 PEDAÇO À TEMPERATURA AMBIENTE
hora

21. ❖ Espera-se que os pedaços de maçã e batata-doce que
permaneceram à temperatura ambiente tenham a polpa mais
escurecida.
❖ Os pedaços de maçã e batata-doce que permaneceram no
refrigerado e à temperatura ambiente com adição de duas
gotas de limão devem ter escassa ou nenhuma polpa
escurecida, permanecendo aproximadamente como dantes.
Os pedaços de maçã e batata doce que permaneceram à temperatura
ambiente tiveram melhor cinética das suas polifenoloxidases, com
conversão de tirosina em melanina e consequente aquisição de
coloração mais escura em polpa. Já aqueles pedaços encaminhados
ao refrigerador e expostos ao limão tiveram cinética comprometida
pelo menor temperatura e pelo contato com vitamina C,
respectivamente - dois retardadores dos processos de oxidação.
Procedimentos Práticos

22. Referências
HIRANO, ZMB et al. Bioquímica - Manual Prático.
1 ed. Blumenau: Edifurb, 2008.
DOS SANTOS, APSA et al. Bioquímica Prática.
Disponível em: <http://www.repositorio.ufma.br:8080/
jspui/handle/1/445>. Acesso em: 3 set 2013.