pH e velocidade de reação enzimática

RKA21MC - Neste vídeo nós vamos falar sobre as enzimas. Mais especificamente, nós vamos falar sobre como o pH afeta as enzimas, como a acidez ou basicidade do ambiente afetam a atividade da enzima. Enzimas são moléculas que ajudam a catalisar reações, e todas elas funcionam em sistemas biológicos. As enzimas são proteínas feitas de cadeias de aminoácidos, como essa que eu estou desenhando. Cada círculo representa aminoácido. A estrutura primária é só uma sequência de aminoácidos, mas também existe a estrutura secundária, onde essa cadeia de aminoácidos interage com ela mesma através de pontes de hidrogênio. As pontes de hidrogênio são interações entre o hidrogênio e um átomo mais eletronegativo. Nós vimos isso na água, então eu vou desenhar duas moléculas de água para mostrar a ponte de hidrogênio. Na água, nós temos ligações covalentes entre o oxigênio e o hidrogênio, então eles estão dividindo os elétrons, mas como o oxigênio é mais eletronegativo, ele segura mais os elétrons, os elétrons passam mais tempo em volta do oxigênio, então o oxigênio de uma molécula de água tem uma carga parcialmente negativa, enquanto o hidrogênio tem uma carga parcialmente positiva. Esse símbolo que eu estou desenhando é o delta minúsculo (δ), que é usado para indicar cargas parciais, assim, o terminal parcialmente negativo vai ser atraído pelo terminal parcialmente positivo de outra molécula. Isso é o que chamamos de ponte de hidrogênio. Não acontece sempre entre o hidrogênio e o oxigênio, às vezes acontece entre hidrogênio e nitrogênio, que é um outro átomo eletronegativo, e as pontes de hidrogênio não ajudam somente a definir a estrutura secundária da proteína, elas também podem interagir com o substrato da proteína, que é o que as proteínas precisam catalisar. Então, por exemplo, se esse é um substrato ele vai formar pontes de hidrogênio com a enzima, e essa é uma figura mais complexa que mostra exatamente isso. Essa parte circulada em amarelo é o substrato e tudo o que está em volta é a enzima. Essas linhas pontilhadas que vocês veem são as pontes de hidrogênio, E onde o pH é entra nisso? O pH é o log negativo da concentração de íons de hidrogênio, e como isso afeta a forma das enzimas e a habilidade delas de interagir com o substrato? Depende de quantos íons de hidrogênio você vê flutuando ao redor. Um íon de hidrogênio pode tanto atrair o terminal mais negativo, quanto repelir o terminal mais positivo dessas molécula. Então, você pode imaginar que enzimas diferentes podem ter um nível diferente de atividade em diferentes níveis de pH, e é esse mesmo o caso. Existe um gráfico que mostra a atividade enzimática pelo pH, então aqui no eixo vertical nós temos a velocidade da reação, e na horizontal nós temos o pH. Por causa desse negativo, quanto maior a concentração de íons H⁺, menor vai ser o pH, ou seja, mais ácido vai ser o ambiente, e quanto menor a concentração desses íons, maior vai ser o pH, mais básico vai ser o ambiente. Agora, voltando ao gráfico, algumas enzimas tem um pH ótimo e uma maior velocidade de reação em um pH ácido, por exemplo, um pH 4. E algumas enzimas têm seu pico de reação em um pH neutro, o pH 7. E algumas, ainda, têm o seu pico de reação em um pH básico. Isso acontece no nosso corpo. A lipase, que é uma enzima responsável pela quebra de gordura, quando encontrada no estômago tem o seu pico de reação em um pH próximo de 4 ou 5, e, quando encontrada no intestino, tem o seu pico em um pH próximo de 8, mais neutro. Então, hoje vou parar por aqui. Nós vimos que as várias formas de enzimas e sua habilidade de interagir com substratos são baseadas em pontes de hidrogênio, e, como imaginamos, pontes de hidrogênio podem ser influenciadas pela concentração de íons de hidrogênio, e por causa disso, dependendo da sua enzima, e às vezes do substrato, você pode ter velocidades de reação diferentes em pHs diferentes, com algumas enzimas atuando melhor em ambientes ácidos e outras enzimas atuando melhor em ambientes neutros ou básicos.