DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE SAÚDE E SERVIÇOS

CURSO TÉCNICO DE QUÍMICA

AMANDA STEIL

JÚLIA SILVA HINZ

LUIZ EDUARDO PEIXOTO

MARTA PFAFFENZELLER

PRODUÇÃO DE ENZIMAS E SUAS APLICAÇÕES

PANCREATINA

FLORIANÓPOLIS

OUTUBRO DE 2011

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA

CATARINA

UNIDADE FLORIANÓPOLIS

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE SAÚDE E SERVIÇOS

CURSO TÉCNICO DE QUÍMICA

AMANDA STEIL

JÚLIA SILVA HINZ

LUIZ EDUARDO PEIXOTO

MARTA PFAFFENZELLER

PRODUÇÃO DE ENZIMAS E SUAS APLICAÇÕES

PANCREATINA

FLORIANÓPOLIS

OUTUBRO DE 2011

1 Introdução

2 Produção de Enzimas e suas Aplicações

2.1 Enzimas

As enzimas são substâncias orgânicas, formadas por longas cadeias de

moléculas pequenas, chamadas aminoácidos. São, portanto, proteínas, que funcionam

como catalisadores biológicos de alta especificidade, ou seja, aceleram as reações que

ocorrem dentro do nosso organismo, viabilizando a atividade das células. A quantidade

de enzimas presente nos organismos vivos é tão grande, que existe praticamente uma

enzima para cada reação necessária para o bom funcionamento deste.

Apesar de serem catalizadores, as enzimas não funcionam como reagentes ou

produtos, não sendo consumidas durante a reação. Esta atua diminuindo a energia de

ativação das reações de quebra e formação das substâncias, atuando também como

reguladoras das reações.

As enzimas possuem um sítio-ativo, onde nestes se ligam os substratos. Os

sítios-ativos são os locais ideais, espaciais e eletricamente, para que a reação ocorra.

Por serem produtos naturais biológicos e favorecerem as reações, de maneira

barata e segura, são largamente utilizadas no meio industrial, funcionando como

fermento biológico, e matéria prima par a produção de bebidas alcoólicas, sucos de

frutas, e fabricação de laticínios.

2.2 Pancreatina

Localizada no pâncreas é um enzima que possui grande importância na área

farmacêutica estando empregada no tratamento da dificuldade digestiva, de forma que

auxilia a digestão alimentar no estômago e a absorção de nutrientes, através de sua

ação no duodeno (tubo que liga o estomago ao intestino delgado). Consiste em

amilases, lipases e proteases.

As amilases hidrolizam os hidratos de carbono (carboidratos), que ao serem

ingeridos encontram-se na forma de polissacarídeos e dissacarídeos e necessitam ser

quebrados para serem absorvidos.

As lipases tem a função de quebrar as gorduras (lipídeos), produzindo ácidos

graxos, monossacarideos e glicerol.

As proteases realizam a quebra das proteínas para facilitar a digestão protéica.

2.3 Proteases

A categoria de enzimas conhecidas como proteases - ou enzimas proteolíticas

- tem, hoje, importante função industrial e desempenham papel fundamental no

organismo de uma série de seres vivos, sendo uma das principais sustentadoras da

digestão animal, inclusive do ser humano. São produzidas no estômago, pâncreas,

glândulas salivares e no intestino delgado, e ocorrem naturalmente em todos os

organismos vivos, e é classificada como uma hidrolase, ou seja, funciona com a

participação de uma molécula de água.

Sendo a pancreatina uma protease, foi feito um apinhado dos principais tópicos

recorrentes a essa categoria, que é geralmente dividida em quatro amplos grupos, de

acordo com seu sítio de atividade catalítica e com o aminoácido requerido para seu

funcionamento correto, e são as seguintes: as proteases de serina, de cisteína, de

ácido aspártico, e as metaloproteases. A pancreatina é classificada comumente como

uma protease de serina.

2.3.1 Funções

Desempenhando uma série de diferentes funções, as enzimas da categoria

proteolítica encontram sua principal razão de existir como agente fisiológico. Elas são

muito utilizadas na área industrial, sendo parte dos três principais grupos de enzimas

sintetizadas, podendo corresponder por até 60% do mercado de enzimas.

Em suma, as proteases servem como enzimas que digerem proteínas. Elas

agem quebrando proteínas com longas cadeias (polipeptídeos) em outras com cadeias

menores e amino-ácidos individuais, facilitando assim o processo de digestão e sendo

parte inerente ao processo em si.

Se um organismo fica com deficiência dessas proteases, ele pode ser

perigosamente afetado. Como o organismo usa ácidos no processo de digestão, a falta

dessas enzimas proteolíticas pode ocasionar o acúmulo de substancias alcalinas que

levarão à sintomas de desconforto como ansiedade e dores musculares. O

prolongamento dessa deficiência pode levar a sérias consequencias, já que há a

desregulação do processo natural fisiológico de um organismo.

Entretanto, sua função não se limita ao processo digestivo, com etapas

proteolíticas importantes ocorrendo também no mecanismo invasivo de tumores e em

ciclos de infecção de um grande número de vírus e microorganismos patogênicos,

fazendo dessas enzimas adquirirem potencial valor no desenvolvimento de novos

compostos para a indústria farmacêutica.

Outra importante função desempenhada por essas enzimas é no catabolismo

de proteínas, tanto nas vias degradativas como nas biossintéticas, e na liberação de

hormônios peptídeos farmaceuticamente ativos a partir de proteínas precursoras.

Certas modificações específicas e seletivas de proteínas durante a ativação de

enzimas ocorrem via proteólise, que também colabora no transporte de proteínas

secretórias na membrana.

2.3.2 Aplicações

Na indústria, ela acha sua função não apenas em medicamentos, como têm

também uma variedade de aplicações principalmente na indústria de detergentes e de

alimentos. Tendo em vista os recentes acordos mundiais para uso de tecnologias não

poluentes, as proteases começaram a ser usadas em larga escala no tratamento do

couro, em substituição aos compostos tóxicos e poluentes até então usados. Além

disso, complementam a produção de cervejas e facilitam a transformação do leite em

queijos. Áreas que lidam com o uso da tecnologia na agropecuária vem aderindo ao

uso dessas enzimas, aprofundando e explorando o mecanismo de digestão das plantas

buscando maior eficiência em suas culturas.

Na indústria farmacêutica, as proteases são usadas em pomadas cicatrizantes

e têm um uso potencial para outros medicamentos. Proteases hidrolisam as proteínas

em peptídeos e aminoácidos, facilitando a sua absorção pelas células; devido a seu

papel despolimerizante, as enzimas extracelulares têm um papel importante na

nutrição. Recentemente, farmácias de manipulação vem utilizando proteases

específicas para diversos tratamentos, sendo o principal uso encontrado para doenças

e distorções no trato digestório, como a insuficiência pancreática e fibrose cística.

2.4 Tripsina

2.4.1 Formação Genética

Uma proteína é formada por uma sequência de aminoácidos, através de

ligações peptídicas, entre as aminas e as carboxilas de um aminoácido. Para que a

proteína chegue no seu estágio terciário e quaternário, os seus próprios aminoácidos e

os aminoácidos de outras proteínas interagem entre si, formando pontes de sulfeto, por

exemplo.

Desde os anos 1960, era aparente que, pelo menos, três resíduos

nucleotídeos de DNA eram requeridos para codificar cada aminoácido. O DNA,

primeiramente, é transcrito em uma fita simples de RNA, com sequências

complementares. As sequências de RNA, por sua vez, possuem códons, ou seja, uma

trinca de nucleotídeos que codificam um aminoácido específico. A “leitura” de códons

na tradução do RNA é estabelecida de maneira sucessiva, assim, um primeiro códon

específico na sequência estabelece uma “janela de leitura”, começando um novo códon

à cada três resíduos. O final da tradução gera uma cadeia protéica linear, que se dobra

espontaneamente assumindo sua forma tridimensional nativa.

Através do NCBI, fizemos um BLAST (ferramenta que compara informações de

sequências biológicas primárias) entre o genoma inteiro do boi e a sequência de mRNA

da proteína, encontrada também no site.

Figura 1. Comparação do genoma com a sequência do mRNA da tripsina

Segundo a figura e as informações obtidas no site, podemos afirmar que

a sequência de 777 códigos da tripsina se encontram entre o gene 14819 ao 11074,

sendo que, entre os códigos genéticos do DNA existem Introns (sequências de bases

nitrogenadas irrelevantes para o processo de formação da proteína).

Figura 2. Transcrição genética

A partir do mRNA obtido no site, foi possível traduzir para a sequência de

aminoácidos da proteína, sendo esta:

MHPLLILAFVGAAVAFPSDDDDKIVGGYTCAENSVPYQVSLNAGYHFCGGSLINDQWVVSAAHCYQYHIQ

VRLGEYNIDVLEGGEQFIDASKIIRHPKYSSWTLDNDILLIKLSTPAVINARVSTLALPSACASGSTECL

ISGWGNTLSSGVNYPDLLQCLEAPLLSHADCEASYPGEITNNMICAGFLEGGKDSCQGDSGGPVACNGL

QGIVSWGYGCAQKGKPGVYTKVCNYVDWIQETIAANS

Onde cada letra contida nesta sequência equivale a um aminoácido. A tabela a

seguir apresenta as abreviações dos aminoácidos e a sequência de bases

nitrogenadas equivalentes para cada um (códon).

A Ala alaninaGCU/GCC/GCA/

GCG

C Cys cisteina UGU/UGC

D Asp aspartato GAU/GAC

E Glu glutamato GAA/GAG

F Phe fenilanina UUU/UUC

G Gly glicinaGGU/GGC/GGA/

GGG

H His histidina CAU/CAC

I Ile isoleucina AUU/AUC/AUA

K Lys lisina AAA/AAG

L Leu leucinaUUA/UUG/CUU/ CUC/CUA/CUG

M Met metionina AUG

N Asn asparagina AAU/AAC

P Pro prolinaCCU/CCC/CCA/

CCG

Q Gln glutamina CAA/CAG

R Arg arginina CGU/CGC

S Ser serina AGU/AGC

T Thr treoninaACU/ACC/ACA/

ACG

V Val valinaGUU/GUC/GUA/

GUG

W Trp triptofano UGG

Y Tyr tirosina UAU/UAC

Nome completo

1-letter code

3-letter code

Código Genético Padrão

Figura 3. Tabela de Aminoácidos

2.4.2. Formação

2.4.3. Especificidade

2.3.4 Serino Proteases

2.4.5 Ação

2.4.6. Inibição

2.4.7. Fibrose Cística

2.4.8 Processo Industrial

2.5 Processo Experimental

3 Conclusão

4 Referências Bibiográficas

http://www3.fsa.br/LocalUser/Biologia/arquivos%20pdf/Prof.%20Roberto/aplica%E7%E3o%20de

%20bioquimica%20na%20obtencao%20de%20enzimas%20industriais.pdf

http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/const_microorg/enzimas.htm

http://www.brasilescola.com/biologia/enzimas.htm

http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/apostilas/Apostila_enzimas_ju.pdf