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Relatório 2 - Bioquímica 1 Professora: Bianconi Introdução As enzimas são catalisadores biológicos essenciais para o funcionamento dos sistemas vivos, atuando na aceleração de reações químicas que, em condições normais, ocorreriam de forma muito lenta. Por serem altamente específicas, cada enzima atua sobre um tipo de substrato, reduzindo a energia de ativação necessária para a reação e permitindo que os processos metabólicos ocorram de maneira rápida, controlada e eficiente. A compreensão da ação enzimática é fundamental na Bioquímica, pois está diretamente relacionada à regulação do metabolismo celular e à manutenção da vida. Entre as enzimas mais conhecidas está a amilase salivar, produzida pelas glândulas salivares. Ela atua no início da digestão dos carboidratos, quebrando o amido (um polissacarídeo) em moléculas menores de maltose e dextrinas. Esse processo é um excelente exemplo de como as enzimas transformam substratos complexos em compostos mais simples, permitindo que o corpo absorva e utilize os nutrientes de forma eficiente. Em experimentos didáticos, a ação da amilase pode ser facilmente observada pela mudança de coloração em testes com soluções de amido e iodo, demonstrando visualmente o processo de ação enzimática. Outra enzima com aplicação didática e prática é a bromelina, que pode ser obtida com suco de abacaxi. A bromelina tem a capacidade de hidrolisar proteínas, quebrando ligações peptídicas e liberando peptídeos menores ou aminoácidos. Em sala de aula, esse efeito pode ser observado em experimentos simples, como a ação da bromelina sobre a caseína (proteína presente no leite) ou sobre a gelatina comercial (composta majoritariamente por colágeno). Nesses casos, a bromelina degrada as proteínas estruturais, impedindo a solidificação da gelatina ou provocando a precipitação da caseína, demonstrando de forma visível e didática o funcionamento das enzimas proteolíticas. As quantidades de enzima e do substrato também é importante nos processos bioquímicos, pois a concentração de ambos influencia diretamente na velocidade e a duração da reação enzimática. Em concentrações baixas de enzima, a taxa de reação é limitada pela disponibilidade de catalisador. Já em altas concentrações, o efeito tende a se estabilizar, pois todas as moléculas de substrato disponíveis já estão sendo transformadas no máximo ritmo possível. O mesmo princípio se aplica à variação da concentração de substrato: inicialmente, o aumento do substrato eleva a velocidade da reação, até que a enzima atinge sua saturação, quando todos os seus sítios ativos estão ocupados (como veremos em um dos experimentos). Esse comportamento é comparável aos sistemas biológicos, nos quais o equilíbrio entre a quantidade de enzima e de substrato é regulado finamente para garantir eficiência metabólica e evitar desperdício energético. Assim, o estudo experimental de enzimas como a amilase e a bromelina não apenas ilustra os fundamentos da ação biológica das enzimas, mas também oferece recursos didáticos para compreender princípios essenciais da fisiologia, da bioquímica e da regulação metabólica nos organismos vivos e que podem ser usados em sala de aula. Objetivos Objetivo geral: ● Este trabalho tem por objetivo relatar os experimentos didáticos realizados em aula prática de Bioquímica, sua metodologia, resultados e suas implicações práticas no entendimento de processos biológicos em relação a ação enzimática. Objetivos específicos: ● Fazer experimentos que possam ser utilizados como modelos didáticos em sala de aula ● Observar o efeito do ph na atividade da amilase salivar ● Observar o efeito da concentração de substrato na reação da bromelina ● Observar os efeitos da desnaturação térmica da bromelina Material & Métodos Foram realizados 3 experimentos, sendo cada um deles descritos nos tópicos seguintes: Experimento 1: efeito do ph na atividade da amilase salivar - Foram utilizados 4 biscoitos cream-cracker; saliva (após mastigação de amostra de biscoito); solução de iodo; água; vinagre; 4 placas de Petri; 4 pipetas Pasteur; Almofariz; 4 mexedores de café; 1 cronômetro; bicarbonato de sódio (solução de bicarbonato de sódio: foi adicionada 1 colher de café de NaHCO3 em 10 mL de água, misturado, deixado decantar antes de utilizar a solução. Procedimentos: 1. As placas de Petri foram identificadas de acordo com a condição experimental: “controle”, “água”, “vinagre” e “bicarbonato”. 2. Um biscoito foi triturado com o auxílio de um almofariz e depositado na placa identificada como “controle”. 3. Um biscoito foi mastigado e depositado em uma das placas, com cuidado para que se formasse uma massa homogênea e úmida; o procedimento foi repetido com outros dois biscoitos. 4. Água foi adicionada à amostra de biscoito triturado (“controle”), aos poucos, até que se obtivesse uma pasta de consistência semelhante à dos biscoitos mastigados. O tempo foi registrado com o cronômetro. 5. Em cada placa, foram adicionados e misturados os seguintes reagentes: ● Placa 1: 1 mL de vinagre + ( amido + amilase) ● Placa 2: 1 mL de água + ( amido + amilase) ● Placa 3: 1 mL de solução de bicarbonato de sódio + (amido + amilase) ● Placa 4 (controle): 1 mL de água + amido (sem amilase) 6. Após 30 minutos, foram adicionadas de 3 a 5 gotas de solução de iodo em cada placa, e a coloração observada foi anotada. Experimento 2: efeito da concentração de substrato na reação da bromelina Foram utilizados: Leite em pó; 100 mL de água destilada; 3 mL de suco natural de abacaxi; Béquer (250 mL); 1 espátula para pesagem; 6 placas de petri identificadas com 6C, 6E, 8C, 8E, 10C e 10E. Sendo respectivamente a quantidade em gramas de leite em pó e designação de controle e experimento (onde foi acrescentado o suco de abacaxi). Procedimentos: 1. Nas tampas das placas de Petri foram anotadas as condições experimentais, utilizando números para identificar a quantidade de leite utilizada (conforme o item 2) e as letras C para as amostras controle (nas quais foi adicionado apenas água) e E para as amostras com enzimas (nas quais foi adicionado suco de abacaxi). 2. Utilizando as placas de Petri (sem as tampas), foram pesadas amostras de leite em pó nas seguintes quantidades: 6, 8 e 10 gramas nas respectivas placas. As placas 6C e 6E continham 6 gramas de leite cada; as 8C e 8E, 8 gramas; e as 10C e 10E, 10 gramas de leite. 3. Com o auxílio de uma proveta, foram adicionados 9 mL de água em cada placa. O conteúdo foi misturado cuidadosamente com a espátula de plástico mais larga, até a formação de uma massa homogênea, evitando derramamento de leite ou água. As placas foram tampadas e permaneceram assim durante todas as etapas do experimento, para evitar a evaporação da água. 4. Em seguida, foi adicionado 1 mL de água nas placas identificadas como controle (C), misturando bem o conteúdo. O cronômetro foi acionado no momento da primeira adição, e o tempo correspondente a cada adição foi anotado. 5. Nas placas identificadas como enzimas (E), foi adicionado 1 mL de suco de abacaxi, misturando bem o conteúdo e anotando o tempo inicial de cada adição. 6. A cada 5 minutos, a pazinha de plástico pequena foi passada no fundo de cada uma das placas para observar a consistência do leite. Quando a linha de separação feita no meio da massa começou a demorar para se fechar, as observações passaram a ser realizadas a cada 1 minuto. 7. Quando se formou uma canaleta estável na massa de leite, que não retornava à posição inicial, esse ponto foi considerado o fim da reação. O tempo necessário para que isso ocorresse em cada uma das placas foi anotado, mantendo o mesmo padrão de separação da massa para todas as amostras. Experimento 3: efeitos da desnaturação térmica da bromelina Foram utilizados: 10 mL de Suco de abacaxi; 10 tubos de ensaio ou tubos falcon; Béquer(250 mL); Caneta de retroprojetor; Estante para tubos; 1 pregador para tubos; Proveta de 10 mL; Pipeta de 2 mL; 1 cronômetro ou relógio; Bico de Bunsen ou placa de aquecimento; Banho-maria; Geladeira. Procedimentos: 1. Foram fervidos 100 mL de água em um béquer de 250 mL, e um tubo contendo 5 mL de suco de abacaxi foi colocado dentro do béquer, com o auxílio de um pregador para tubos, permanecendo por 5 minutos. Em seguida, o tubo foi colocado em uma estante sobre a bancada e aguardou-se até atingir a temperatura ambiente. Para acelerar o resfriamento, o tubo pôde ser colocado na geladeira, tomando-se o cuidado de esperar esfriar um pouco antes, a fim de evitar o choque térmico e a quebra do vidro. 2. Os tubos foram numerados e identificados com as seguintes letras: C para o controle e E para as amostras que continham enzima, resultando nos tubos C, 1E e 2E. 3. Foram colocados 2 mL de água no tubo C (controle). 4. No tubo 1 E, foram adicionados 2 mL de suco de abacaxi não fervido. 5. No tubo 2 E, foram adicionados 2 mL de suco de abacaxi fervido. 6. Com o auxílio de uma proveta, foram adicionados 10 mL de gelatina em cada tubo. 7. Os tubos foram agitados cuidadosamente, de modo que a gelatina se misturasse de forma homogênea à solução contida em cada um. 8. Por fim, os tubos foram colocados na geladeira e aguardou-se cerca de 30 minutos. Resultados e Discussão Experimento 1: efeito do ph na atividade da amilase salivar Os resultados obtidos nesse experimento fora os seguintes: ● Placa 1: 1 mL de vinagre + ( amido + amilase) = ficou escuro (amilase desnaturada pelo pH ácido) ● Placa 2: 1 mL de água + ( amido + amilase) = ficou claro (amilase digeriu amido em pH neutro) ● Placa 3: 1 mL de solução de bicarbonato de sódio + (amido + amilase) = ficou claro (amilase digeriu amido em pH básico) ● Placa 4 (controle): 1 mL de água + amido (sem amilase) = ficou escuro (amido não foi digerido pois não tinha enzima) Figura 1 (Foto cedida pela Priscila Ribeiro) Como pode ser visto na Figura 1, na amostra com vinagre, em ambiente ácido, não houve ação da enzima amilase, pois o idodo corou o amido com roxo escuro demonstrando que as moléculas de amido não foram degradadas pela amilase. O mesmo pode ser observado na amostra do controle. Em que não havia amilase adicionada e por tanto sem ocorrer quebra das moléculas de amido. Já na amostra com vinagre, a mostra ficou corada em amarelo claro, visto que houve ação da enzima amilase, degradando as moléculas de amido e demonstrando que a ação da amilase se dá em ambiente básico para neutro, já que a placa 2 também apresentou certo nível de degradação do amido e por tanto da amilase. Neste caso podemos concluir que o pH do meio é importante para manter as funções ativas da enzima, preservando sua estrutura e permitindo que o sítio ativo interaja corretamente com o substrato, garantindo a eficiência da digestão dos carboidratos. Quando o pH está fora da faixa ideal, essas interações se rompem, alterando a forma do sítio ativo e reduzindo ou até inativando a enzima. Experimento 2: efeito da concentração de substrato na reação da bromelina Neste experimento pudemos observar como a concentração do substrato, neste caso maiores quantidades de leite em pó, e por tanto caseína, influenciou na ação da bromelina. Como mostrado na Figura 2, quanto maior a concentração do substrato mais rápida foi a ação da enzima, sendo maior a velocidade de reação devido a maior disponibilidade de substrato e por tanto mais moléculas de caseína estarão disponíveis para se ligar ao sítio ativo da enzima. Figura 2 (Foto cedida pela Priscila Ribeiro) Esse efeito pode ser observado contando-se o tempo que a massa leva para coagular, conforme mostrado na tabela 1. Tabela 1 - Tempo de reação para cada amostra: enzima x substrato Substrato Tempo Velocidade de reação 0,6 32 0,031 0,8 22 0,045 1 12 0,083 A velocidade de reação foi calculada como sendo o inverso do tempo (1/tempo), ou seja, 1/32 = 0,031 e assim respectivamente. Como não é possível determinar a quantidade de produto formado na reação, mas se considerarmos um mesmo padrão para o final da reação, podemos dizer que a quantidade de produto é muito semelhante nas diferentes condições e pode ser considerado como “igual” para fins de cálculo de velocidade de reação, ficando da seguinte maneira 6 g (de leite em pó) / 10 mL (do suco de abacaxi) = 0,6 g/mL. E assim respectivamente. Com esses dados, foi possível montar o gráfico demonstrando a reta da velocidade de reação em função da quantidade de substrato conforme a Figura 3. Figura 3 - Gráfico da velocidade de reação em função da concentração de substrato Experimento 3: efeitos da desnaturação térmica da bromelina Após todo o procedimento, pode ser observado que nos tubos com água destilada e com suco não fervido, ocorreu a gelatinização, enquanto no tubo com o suco fervido a gelatina não se solidificou ficando com a consistência líquida (Figura 4). Figura 4 (Foto cedida pela Priscila Ribeiro) Isso ocorreu porque quando o suco de abacaxi foi fervido a enzima bromelina foi desnaturada (por ação da alta temperatura), ou seja, ela perdeu sua forma tridimensional pelo rompimento das ligações químicas e por tanto perdeu sua função de degradação de proteínas, como o colágeno da gelatina por exemplo. Esse processo tem importância nos sistemas biológicos em casos de organismos com febre, ou variações bruscas de temperatura, em que a alta temperatura corporal pode desnaturar enzimas ou proteínas que são essenciais para o funcionamento do corpo. Conclusão Esses resultados se relacionam diretamente aos processos biológicos do corpo humano, onde enzimas controlam reações vitais, como a digestão através da ação enzimas como a amilase e a pepsina, que dependem de temperatura e pH específicos para desempenharem suas funções. Também observamos o efeito da concentração de substrato, que quanto maior, maior será a velocidade de ação da enzima. Assim, os experimentos demonstram de forma acessível como pequenas variações nas condições do meio podem alterar profundamente o funcionamento das enzimas, evidenciando sua importância e sensibilidade nos sistemas vivos. E também como esses experimentos simples podem ser utilizados como modelos didáticos em sala de aula. Referências Bibliográficas BERG, Jeremy M.; TYMOCZKO, John L.; J., Jr. Gatto G.; STRYER, Lubert. Bioquímica. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2021. E-book. p.29. ISBN 9788527738224. Disponível em: https://app.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788527738224/. MARZZOCO, Anita; TORRES, Bayardo B. Bioquímica. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2025. E-book. p.14. ISBN 9788527740944. Disponível em: https://app.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788527740944/. POIAN, Andrea Da. Bioquímica I v. 1. 5ed.– Rio de Janeiro : Fundação CECIERJ, 2009