CINÉTICA ENZIMÁTICA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA

Apresentação em tema: "CINÉTICA ENZIMÁTICA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA"— Transcrição da apresentação:

1 CINÉTICA ENZIMÁTICA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA
ENGENHARIA DE ALIMENTOS CINÉTICA ENZIMÁTICA Prof. Paulo Duarte Filho BAGÉ – SETEMBRO/2010

2 CONCEITOS GERAIS DE CINÉTICA
As reações químicas podem ser abordadas sob dois aspectos: termodinâmica: direção de uma reação e suas condições de equilíbrio; cinética: velocidade de uma reação para atingir seu equilíbrio, bem como sua alteração frente mudanças em parâmetros experimentais.

3 CONCEITOS GERAIS DE CINÉTICA
Diversos são os fatores que influenciam na velocidade de uma reação: a) pH; b) temperatura; c) tempo; d) concentração de reagentes; e) concentração de catalisadores; f) presença ou não de cofatores. MECANISMO DE REAÇÃO – OBTENÇÃO DO PRODUTO DESEJADO

4 CONCEITOS GERAIS DE CINÉTICA
A + B P A velocidade de uma reação pode ser expressa em termos da velocidade de desaparecimento de um dos reagentes quanto em termos da velocidade de formação de produto.

5 CONCEITOS GERAIS DE CINÉTICA
Sabe-se que a velocidade de uma reação em um determinado momento é proporcional ao produto das concentrações dos reagentes elevas às potências adequadas. Velocidade α [A]f [B]g Representando na forma de uma equação: Velocidade = k [A]f [B]g k = constante de velocidade

6 CONCEITOS GERAIS DE CINÉTICA
Os valores dos expoentes são relacionados ao número de moléculas envolvidas em etapas mais específicas do mecanismo de reação; A ordem global de uma reação é a soma de todos os expoentes. A P Velocidade = k[A]1 Reação de primeira ordem em relação a [A] Reação de primeira ordem no total

7 CONCEITOS GERAIS DE CINÉTICA
Se formos analisar a seguinte equação: A + B C + D velocidade = k[A]1[B]1 Reação de primeira ordem em relação a [A] e [B] Reação de segunda ordem no total

8 CONCEITOS GERAIS DE CINÉTICA
Também existe a possibilidade de que o expoente em uma equação de velocidade seja igual a zero. A B velocidade = k[A]0 = k Reação de ordem zero Velocidade não depende da concentração de reagentes, mas sim de outros fatores: catalisadores

9 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
Tempo de reação Grau de saturação: enzima com o substrato diminui; produtos de reação podem inibir a enzima; reação reversa mais importante – aumento da concentração do produto.

10 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
célula: raramente ocorre problema de acúmulo de produto – sequência metabólica como faríamos para trabalhar em um sistema contínuo de processamento catalisado por enzimas????

11 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
pH depende do comportamento ácido-básico da enzima (sítio ativo), bem como do substrato; maioria das enzimas apresenta um valor de pH característico – atividade máxima valores acima ou abaixo deste valor – redução da atividade ou até mesmo desnaturação irreversível.

12 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
pH 4,5 a 8,0 – faixa ótima para a maioria das enzimas

13 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
pH Pepsina (ph = 1,8) e arginase (ph = 9,7) – situações específicas dos tecidos vivos. PEPSINA

14 MÁXIMOS DE ATIVIDADE EM FAIXAS ESTREITAS DE pH
FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE pH como utilizar as enzimas fora do seu sistema natural??? SISTEMAS TAMPONADOS MÁXIMOS DE ATIVIDADE EM FAIXAS ESTREITAS DE pH

15 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
pH influencia na atividade enzimática: grupamentos do sítio ativo na forma química adequada para interagir com o substrato;

16 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
temperatura aumento da temperatura aumento da velocidade das reações; desnaturação térmica: natureza protéica da enzima

17 ENGENHARIA DE ALIMENTOS
FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE temperatura estudado sob dois aspectos na atividade enzimática: aumento de temperatura; abaixamento de temperatura. ENGENHARIA DE ALIMENTOS

18 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
temperatura aumento de temperatura velocidade de quebra do complexo [ES]; afinidade da enzima com ativadores e inibidores; velocidade de destruição da enzima maior do que a catálise.

19 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
LEI DE ARRHENIUS Ea pode ser determinada medindo-se a cte de velocidade da reação em ≠ temperaturas. Curva A: gráfico usual. Curva B: o gráfico mostra uma variação definida na inclinação, se em determinada temperatura, uma etapa ≠ se torna limitante da velocidade. Curva C: uma queda brusca na curva indica inativação enzimática.

20 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
temperatura Sabendo-se a energia de ativação a uma determinada temperatura: cálculo da quantidade de energia necessária para reação enzimática resulte no rendimento desejado de um produto.

21 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
temperatura Indústrias: relações tempo/temperatura para inativação de enzimas. generalizando: 30ºC a 40ºC – maioria apresenta ótimo de atividade; 45ºC a 50ºC – inicia-se o processo de desnaturação térmica; acima de 50ºC – rápida desnaturação

22 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
temperatura temperatura ótima “Aquela na qual o efeito do aumento da temperatura na proporção de quebra do complexo ES é exatamente contrabalançada pela desnaturação da enzima”.

23 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
temperatura ENGENHARIA DE ALIMENTOS PRESERVAÇÃO DE ALIMENTOS Odor desagradável, textura alterada, baixo valor nutritivo ALTERAÇÕES ENZIMÁTICAS OU MICROBIANAS

24 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
temperatura Termolabilidade das enzimas é muito explorada pelas indústrias de alimentos: Pasteurização do leite (lenta e rápida): Destruição de bactérias patogênicas (Mycobacterium tuberculosis). medida da atividade da fosfatase: indicadora da eficiência do processo de pasteurização.

25 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
temperatura Branqueamento de frutas e vegetais: forma de esterilização rápida – inativação das principais enzimas degradativas (fenolases, lipoxidases, peroxidases, etc.) A peroxidase e a fenolase podem ser utilizadas como parâmetros de controle para a eficiência do branqueamento.

26 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
temperatura Tostagem do farelo de soja: Inativação de fatores antinutricionais (antitríptico). Substância inibidora da tripsina – desenvolvimento de galinhas HTST (High Temperature Short Time) Pasteurização também utilizada em sucos de fruta – inativação de enzimas pécticas.

27 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
abaixamento de temperatura Procedimento utilizado para conservação de alimentos – maioria das enzimas deixa de atuar em temperaturas de congelamento. Muitas enzimas apresentam atividades consideráveis, mesmo em sistemas parcialmente congelados. Mesmo abaixo do ponto de congelamento a atividade enzimática pode aumentar ou diminuir.

28 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
abaixamento de temperatura Atribui-se esse comportamento contraditório da enzima aos seguintes fatos: composição do meio; velocidade e alcance do congelamento; efeito da concentração e do congelamento; viscosidade; complexidade da amostra.

29 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
abaixamento de temperatura Congelamento: concentração de solutos na água não congelada – concentração de eletrólitos – alteração do pH; Velocidade de congelamento: tamanho e concentração de solutos nas porções congeladas; Aumento da viscosidade: diminuição da velocidade de difusão.

30 FATORES QUE INFLUENCIAM UMA REAÇÃO CATALISADA ENZIMATICAMENTE
abaixamento de temperatura Congelamento e descongelamento: provoca lise nas membranas de órgãos subcelulares – alteração da localização das enzimas – acentuadas alterações nos tecidos