Skip to main content
Global

12.8: Catálise

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    198582

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Objetivos de

    Ao final desta seção, você poderá:

    • Explicar a função de um catalisador em termos de mecanismos de reação e diagramas de energia potencial
    • Listar exemplos de catálise em processos naturais e industriais

    Entre os fatores que afetam as taxas de reação química discutidos anteriormente neste capítulo estava a presença de um catalisador, uma substância que pode aumentar a taxa de reação sem ser consumida na reação. Os conceitos introduzidos na seção anterior sobre mecanismos de reação fornecem a base para entender como os catalisadores são capazes de realizar essa função muito importante.

    A Figura 12.19 mostra diagramas de reação para um processo químico na ausência e presença de um catalisador. A inspeção dos diagramas revela vários traços dessas reações. Consistente com o fato de que os dois diagramas representam a mesma reação geral, ambas as curvas começam e terminam com as mesmas energias (nesse caso, como os produtos são mais energéticos do que os reagentes, a reação é endotérmica). Os mecanismos de reação, no entanto, são claramente diferentes. A reação não catalisada ocorre por meio de um mecanismo de uma etapa (um estado de transição observado), enquanto a reação catalisada segue um mecanismo de duas etapas (dois estados de transição observados) com uma energia de ativação notavelmente menor. Essa diferença ilustra os meios pelos quais um catalisador funciona para acelerar as reações, ou seja, fornecendo um mecanismo de reação alternativo com menor energia de ativação. Embora o mecanismo de reação catalisada de uma reação não precise necessariamente envolver um número diferente de etapas do mecanismo não catalisado, ele deve fornecer um caminho de reação cuja etapa de determinação da taxa seja mais rápida (menor E a).

    Um gráfico é mostrado com o rótulo “Extensão da reação”, aparecendo em uma seta apontando para a direita abaixo do eixo x e o rótulo “Energia” em uma seta apontando para cima à esquerda do eixo y. Aproximadamente um quinto do eixo y, uma parte muito curta e um pouco achatada de uma curva vermelha e azul é mostrada. Essa região é chamada de “Reagentes”. Uma curva descendente côncava vermelha se estende para cima até atingir um máximo próximo à altura do eixo y. Do pico, a curva continua descendo até uma segunda região horizontalmente achatada a uma altura de cerca de um terço da altura do eixo y. Essa região plana é rotulada como “Produtos”. Uma segunda curva é desenhada em azul com as mesmas regiões achatadas no início e no final da curva. A altura dessa curva é cerca de dois terços da altura da primeira curva e logo à direita de seu máximo, a curva cai para baixo, depois sobe para trás e continua uma tendência de queda em uma altura mais baixa, mas semelhante à da curva vermelha. Uma linha reta tracejada horizontal se estende a partir do ponto em que ambas as curvas começam na região dos “Reagentes”. Uma seta de dupla face se estende da região “Produtos” no final de ambas as curvas até essa linha tracejada horizontal. Isso é rotulado como “delta capital H.” Uma seta dupla face se estende da linha horizontal tracejada até o pico da curva descendente côncava vermelha. Essa seta é rotulada como “E subscrito a.” Outra seta de dupla face se estende da linha horizontal tracejada até o pico da curva azul. Essa seta é rotulada como “E subscrito a.”
    Figura 12.19 Diagramas de reação para um processo endotérmico na ausência (curva vermelha) e presença (curva azul) de um catalisador. A via catalisada envolve um mecanismo de duas etapas (observe a presença de dois estados de transição) e uma espécie intermediária (representada pelo vale entre os dois estados de transição).

    Exemplo 12.15

    Diagramas de reação para reações catalisadas

    Os dois diagramas de reação aqui representam a mesma reação: um sem catalisador e outro com catalisador. Estime a energia de ativação para cada processo e identifique qual deles envolve um catalisador. Nesta figura, dois gráficos são mostrados. Os eixos x são rotulados como “Extensão da reação” e os eixos y são rotulados como “Energia (k J)”. Os eixos y são marcados de 0 a 50 em intervalos de cinco. Em a, uma curva azul é mostrada. Começa com um segmento horizontal em cerca de 6. A curva então sobe bruscamente perto do meio para atingir um máximo de cerca de 32 e, da mesma forma, cai para outro segmento horizontal em cerca de 10. Em b, a curva começa e termina de forma semelhante, mas o máximo alcançado próximo ao centro do gráfico é de apenas 20.

    Solução

    As energias de ativação são calculadas subtraindo a energia do reagente da energia do estado de transição.
    diagrama (a):Euma=32kJ−6kJ=26kJ diagrama (b):Euma=20kJ−6kJ=14kJdiagrama (a):Euma=32kJ−6kJ=26kJ diagrama (b):Euma=20kJ−6kJ=14kJ

    A reação catalisada é aquela com menor energia de ativação, neste caso representada pelo diagrama b.

    Verifique seu aprendizado

    Os diagramas de reação de um processo químico com e sem um catalisador são mostrados abaixo. Ambas as reações envolvem um mecanismo de duas etapas com uma primeira etapa determinante da taxa. Calcule as energias de ativação para a primeira etapa de cada mecanismo e identifique qual corresponde à reação catalisada. Como as segundas etapas desses dois mecanismos se comparam? Nesta figura, dois gráficos são mostrados. Os eixos x são rotulados como “Extensão da reação” e os eixos y são rotulados como “Energia (k J)”. Os eixos y são marcados de 0 a 100 em intervalos de 10. Em a, uma curva azul é mostrada. Ele começa com um segmento horizontal em cerca de 10. A curva então sobe bruscamente perto do meio para atingir um máximo de cerca de 91, depois cai bruscamente para cerca de 52, novamente sobe bruscamente para cerca de 73 e cai para outro segmento horizontal em cerca de 5. Em b, a curva começa e termina de forma semelhante, mas o primeiro pico atinge cerca de 81, cai para cerca de 55, depois sobe para cerca de 77 antes de cair para a região horizontal em cerca de 5.

    Resposta:

    Para a primeira etapa, E a = 80 kJ para (a) e 70 kJ para (b), então o diagrama (b) mostra a reação catalisada. As energias de ativação para as segundas etapas de ambos os mecanismos são as mesmas, 20 kJ.

    Catalisadores homogêneos

    Um catalisador homogêneo está presente na mesma fase dos reagentes. Ele interage com um reagente para formar uma substância intermediária, que então se decompõe ou reage com outro reagente em uma ou mais etapas para regenerar o catalisador original e formar o produto.

    Como uma ilustração importante da catálise homogênea, considere a camada de ozônio da Terra. O ozônio na alta atmosfera, que protege a Terra da radiação ultravioleta, é formado quando as moléculas de oxigênio absorvem a luz ultravioleta e sofrem a reação:

    3O2(g)→hv2O3(g)3O2(g)→hv2O3(g)

    O ozônio é uma molécula relativamente instável que se decompõe para produzir oxigênio diatômico pelo inverso dessa equação. Essa reação de decomposição é consistente com o seguinte mecanismo de duas etapas:

    O3⟶O2+OO+O3⟶2O2O3⟶O2+OO+O3⟶2O2

    Várias substâncias podem catalisar a decomposição do ozônio. Por exemplo, acredita-se que a decomposição do ozônio catalisada por óxido nítrico ocorra por meio do seguinte mecanismo de três etapas:

    NÃO (g)+O3(g)⟶NÃO2(g)+O2(g)O3(g)⟶O2(g)+O(g)NÃO2(g)+O(g)⟶NÃO(g)+O2(g)NÃO (g)+O3(g)⟶NÃO2(g)+O2(g)O3(g)⟶O2(g)+O(g)NÃO2(g)+O(g)⟶NÃO(g)+O2(g)

    Conforme necessário, a reação geral é a mesma tanto para o mecanismo não catalisado de duas etapas quanto para o mecanismo catalisado por NO de três etapas:

    2O3(g)⟶3O2(g)2O3(g)⟶3O2(g)

    Observe que o NO é um reagente na primeira etapa do mecanismo e um produto na última etapa. Esse é outro traço característico de um catalisador: embora ele participe da reação química, ele não é consumido pela reação.

    Retrato de um químico

    Mário J. Molina

    O Prêmio Nobel de Química de 1995 foi compartilhado por Paul J. Crutzen, Mario J. Molina (Figura 12.20) e F. Sherwood Rowland “por seu trabalho em química atmosférica, particularmente no que diz respeito à formação e decomposição do ozônio”. 1 Molina, cidadão mexicano, realizou a maior parte de seu trabalho no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

    É mostrada uma fotografia de Mario Molina. À direita da foto, uma imagem do hemisfério sul da Terra é mostrada com uma região circular central em roxo com um raio de cerca de metade do hemisfério inteiro. Nos arredores desta região há uma estreita faixa azul royal, seguida por uma fina faixa externa azul turquesa. A maioria da região ultraperiférica é verde. Duas pequenas faixas amarelas estão presentes nas regiões inferiores da imagem.
    Figura 12.20 (a) O químico mexicano Mario Molina (1943 —) dividiu o Prêmio Nobel de Química em 1995 por sua pesquisa sobre (b) o buraco de ozônio na Antártica. (crédito a: cortesia de Mario Molina; crédito b: modificação do trabalho pela NASA)

    Em 1974, Molina e Rowland publicaram um artigo na revista Nature detalhando a ameaça dos gases clorofluorocarbonetos à estabilidade da camada de ozônio na alta atmosfera da Terra. A camada de ozônio protege a Terra da radiação solar absorvendo a luz ultravioleta. À medida que as reações químicas esgotam a quantidade de ozônio na alta atmosfera, um “buraco” mensurável se forma acima da Antártica e um aumento na quantidade de radiação solar ultravioleta - fortemente ligada à prevalência de câncer de pele - atinge a superfície da Terra. O trabalho de Molina e Rowland foi fundamental para a adoção do Protocolo de Montreal, um tratado internacional assinado em 1987 que começou a eliminar com sucesso a produção de substâncias químicas ligadas à destruição do ozônio.

    Molina e Rowland demonstraram que átomos de cloro de produtos químicos produzidos pelo homem podem catalisar a destruição do ozônio em um processo semelhante ao pelo qual o NO acelera o esgotamento do ozônio. Os átomos de cloro são gerados quando os clorocarbonos ou clorofluorcarbonetos - antes amplamente usados como refrigerantes e propelentes - são decompostos fotoquimicamente pela luz ultravioleta ou reagem com os radicais hidroxila. Um mecanismo de amostra é mostrado aqui usando cloreto de metila:

    CH3Cl+OH⟶Cl+outros produtosCH3Cl+OH⟶Cl+outros produtos

    Os radicais de cloro decompõem o ozônio e são regenerados pelo seguinte ciclo catalítico:

    Cl+O3⟶ClO+O2ClO+O⟶Cl+O2Reação geral:O3+O⟶2O2Cl+O3⟶ClO+O2ClO+O⟶Cl+O2Reação geral:O3+O⟶2O2

    Um único cloro monoatômico pode quebrar milhares de moléculas de ozônio. Felizmente, a maior parte do cloro atmosférico existe na forma cataliticamente inativa de Cl 2 e ClONo 2.

    Desde que recebeu sua parte do Prêmio Nobel, Molina continuou seu trabalho em química atmosférica no MIT.

    Como as ciências se interconectam

    Deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase

    As enzimas do corpo humano atuam como catalisadoras de reações químicas importantes no metabolismo celular. Como tal, a deficiência de uma enzima específica pode se traduzir em uma doença fatal. A deficiência de G6PD (glicose-6-fosfato desidrogenase), uma condição genética que resulta na escassez da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase, é a deficiência enzimática mais comum em humanos. Essa enzima, mostrada na Figura 12.21, é a enzima limitadora de taxa para a via metabólica que fornece NADPH às células (Figura 12.22).

    Um modelo colorido da estrutura da glicose-6-fosfato desidrogenase é mostrado. A molécula tem dois lóbulos distintos que são preenchidos com regiões em espiral em forma de fita de amarelo, lavanda, azul, prata, verde e rosa.
    Figura 12.21 A glicose-6-fosfato desidrogenase é uma enzima limitadora de taxa para a via metabólica que fornece NADPH às células.

    Uma interrupção nessa via pode levar à redução da glutationa nos glóbulos vermelhos; uma vez que toda a glutationa é consumida, as enzimas e outras proteínas, como a hemoglobina, são suscetíveis a danos. Por exemplo, a hemoglobina pode ser metabolizada em bilirrubina, o que leva à icterícia, uma condição que pode se tornar grave. Pessoas que sofrem de deficiência de G6PD devem evitar certos alimentos e medicamentos que contêm substâncias químicas que podem causar danos aos glóbulos vermelhos com deficiência de glutationa.

    Um mecanismo de reação está diagramado nesta figura. À esquerda, o nome Glicose é seguido por uma seta horizontal apontando para a direita, chamada “Hexoquinase”. Abaixo desta seta, à esquerda, há uma estrela amarela em forma de estrela chamada “A T P.” Uma seta curva se estende dessa forma até a seta apontando para a direita e para a direita até um pequeno oval marrom rotulado como “A D P.” À direita da seta horizontal está o nome Fosfato de glicose 6, seguido por outra seta horizontal apontando para a direita, rotulada como “G 6 P D”. Um pequeno retângulo laranja abaixo e à esquerda dessa seta é rotulado como “N A D P sobrescrito mais”. Uma seta curva se estende dessa forma até a seta apontando para a direita e para a direita até um pequeno retângulo cor de salmão chamado “N A P D H.” Uma seta curva se estende dessa forma abaixo e para a esquerda, de volta ao retângulo laranja rotulado como “N A D P sobrescrito mais”. Outra seta curva se estende de um oval verde rotulado como “G S S G” abaixo do retângulo laranja, até a seta curvando-se de volta ao retângulo laranja. Esta última seta curva continua no canto inferior direito até um segundo oval verde rotulado como “G S H.” A extremidade dessa seta curva é rotulada como “Glutationa redutase”. À direita da seta horizontal mais à direita aparece o nome fosfogluconato 6.
    Figura 12.22 No mecanismo da via da pentose fosfato, o G6PD catalisa a reação que regula o NADPH, uma coenzima que regula a glutationa, um antioxidante que protege os glóbulos vermelhos e outras células do dano oxidativo.

    Catalisadores heterogêneos

    Um catalisador heterogêneo é um catalisador que está presente em uma fase diferente (geralmente um sólido) do que os reagentes. Esses catalisadores geralmente funcionam fornecendo uma superfície ativa sobre a qual uma reação pode ocorrer. As reações de fase gasosa e líquida catalisadas por catalisadores heterogêneos ocorrem na superfície do catalisador e não na fase gasosa ou líquida.

    A catálise heterogênea normalmente envolve os seguintes processos:

    1. Adsorção do (s) reagente (s) na superfície do catalisador
    2. Ativação do (s) reagente (s) adsorvido (s)
    3. Reação do (s) reagente (s) adsorvido (s)
    4. Dessorção do (s) produto (s) da superfície do catalisador

    A Figura 12.23 ilustra as etapas de um mecanismo para a reação de compostos contendo uma ligação dupla carbono-carbono com hidrogênio em um catalisador de níquel. O níquel é o catalisador usado na hidrogenação de gorduras e óleos poliinsaturados (que contêm várias ligações duplas carbono-carbono) para produzir gorduras e óleos saturados (que contêm apenas ligações simples carbono-carbono).

    Nesta figura, quatro diagramas rotulados de a a d são mostrados. Em cada uma delas, uma superfície quadrada verde é mostrada em perspectiva para fornecer uma aparência tridimensional. Em a, o rótulo “N i surface” é colocado acima com um segmento de linha que se estende até o quadrado verde. No canto inferior esquerdo e no canto superior direito, pares de esferas brancas unidas com mais força aparecem, assim como esferas brancas na superfície verde. As setas pretas são desenhadas de cada uma das esferas brancas acima da superfície até a esfera branca na superfície verde. Em b, as esferas brancas ainda estão presentes na superfície verde. Perto do centro dessa superfície está uma molécula com duas esferas pretas centrais com uma ligação dupla indicada por duas hastes pretas horizontais entre elas. Acima e abaixo, à esquerda e à direita, um total de quatro esferas brancas são conectadas às esferas pretas com hastes brancas. Um segmento de linha se estende dessa estrutura até o rótulo “Etileno adsorvido na superfície quebrando ligações pi”. Logo acima, há uma estrutura quase idêntica acinzentada com três setas apontando para baixo na estrutura em preto e branco para indicar movimento descendente. A etiqueta “Etileno” na parte superior do diagrama está conectada à estrutura acinzentada com um segmento de linha. Em c, o diagrama é muito semelhante a b, exceto que a estrutura e os rótulos acinzentados desapareceram e uma das esferas brancas próximas à estrutura em preto e branco em cada par na superfície verde está acinzentada. As setas apontam das esferas brancas acinzentadas até a ligação dupla entre as duas esferas pretas. Em d, apenas uma única esfera branca permanece de cada par na superfície verde. Uma seta curva aponta do meio da superfície verde para um modelo acima com duas esferas pretas centrais com uma única haste preta indicando uma única ligação entre elas. Cada uma das hastes pretas tem três pequenas esferas brancas unidas, conforme indicado por varetas brancas entre as esferas pretas e as pequenas esferas brancas. As quatro ligações ao redor de cada esfera preta são distribuídas uniformemente sobre as esferas pretas.
    Figura 12.23 Mecanismo para a reação catalisada por Ni C 2 H 4 + H 2 ⟶ C 2 H 6 . C 2 H 4 + H 2 ⟶ C 2 H 6 . (a) O hidrogênio é adsorvido na superfície, quebrando as ligações H-H e formando ligações Ni-H. (b) O etileno é adsorvido na superfície, quebrando a ligação C—C π e formando ligações Ni-C. (c) Os átomos se difundem pela superfície e formam novas ligações C—H quando colidem. (d) As moléculas de C 2 H 6 se dessorvem da superfície do Ni.

    Muitos produtos químicos importantes são preparados por meio de processos industriais que usam catalisadores heterogêneos, incluindo amônia, ácido nítrico, ácido sulfúrico e metanol. Catalisadores heterogêneos também são usados nos conversores catalíticos encontrados na maioria dos automóveis movidos a gasolina (Figura 12.24).

    Química na vida cotidiana

    Conversores catalíticos para automóveis

    Cientistas desenvolveram conversores catalíticos para reduzir a quantidade de emissões tóxicas produzidas pela queima de gasolina em motores de combustão interna. Ao utilizar uma mistura cuidadosamente selecionada de metais cataliticamente ativos, é possível efetuar a combustão completa de todos os compostos que contêm carbono em dióxido de carbono e, ao mesmo tempo, reduzir a produção de óxidos de nitrogênio. Isso é particularmente impressionante quando consideramos que uma etapa envolve adicionar mais oxigênio à molécula e a outra envolve a remoção do oxigênio (Figura 12.24).

    É mostrada uma imagem de um conversor catalítico. No canto superior esquerdo, uma seta azul apontando para um cano que entra em uma câmara maior e ampliada é rotulada como “Emissões sujas”. Uma pequena seta preta que aponta para o canto inferior direito é posicionada ao longo do lado superior esquerdo da região ampliada. Essa seta é rotulada como “Oxigênio adicional da bomba de ar”. A imagem mostra o conversor com a superfície superior removida, expondo um interior marrom-avermelhado. A parte do conversor mais próxima da entrada de emissões sujas mostra componentes pequenos e redondos em uma camada interna. Essa camada é rotulada como “Catalisador de redução de três vias”. A região central mostra pequenas hastes marrons compactas que estão alinhadas paralelamente ao tubo de entrada de emissões sujas. O último quarto do interior do conversor catalítico mostra novamente uma camada de pequenos círculos marrons vermelhos bem compactados. Duas grandes setas cinza claro se estendem dessa camada até a região aberta no canto inferior direito da imagem até o rótulo “Emissões limpas”.
    Figura 12.24 Um conversor catalítico permite a combustão de todos os compostos que contêm carbono em dióxido de carbono e, ao mesmo tempo, reduz a produção de óxido de nitrogênio e outros poluentes nas emissões de motores a gasolina.

    A maioria dos conversores catalíticos de três vias modernos possui uma superfície impregnada com um catalisador de platina-ródio, que catalisa a conversão de óxido nítrico em dinitrogênio e oxigênio, bem como a conversão de monóxido de carbono e hidrocarbonetos, como octano, em dióxido de carbono e vapor de água:

    2NÃO2(g)⟶N2(g)+2O2(g)2CO (g)+O2(g)⟶2CO2(g)2C8H18(g)+25O2(g)⟶16CO2(g)+18H2O(g)2NÃO2(g)⟶N2(g)+2O2(g)2CO (g)+O2(g)⟶2CO2(g)2C8H18(g)+25O2(g)⟶16CO2(g)+18H2O(g)

    Para ser o mais eficiente possível, a maioria dos conversores catalíticos é pré-aquecida por um aquecedor elétrico. Isso garante que os metais no catalisador estejam totalmente ativos mesmo antes que o escapamento do automóvel esteja quente o suficiente para manter as temperaturas de reação adequadas.

    Link para o aprendizado

    O “ChemWiki” da Universidade da Califórnia em Davis fornece uma explicação completa de como os conversores catalíticos funcionam.

    Como as ciências se interconectam

    Estrutura e função enzimáticas

    O estudo das enzimas é uma importante interconexão entre biologia e química. As enzimas são geralmente proteínas (polipeptídeos) que ajudam a controlar a taxa de reações químicas entre compostos biologicamente importantes, particularmente aqueles que estão envolvidos no metabolismo celular. Diferentes classes de enzimas desempenham uma variedade de funções, conforme mostrado na Tabela 12.3.

    Classes de enzimas e suas funções
    Classe Função
    oxidorredutases reações redox
    transferases transferência de grupos funcionais
    hidrolases reações de hidrólise
    liases eliminação de grupos para formar ligações duplas
    isomerases isomerização
    ligases formação de ligações com hidrólise de ATP
    Tabela 12.3

    As moléculas enzimáticas possuem um sítio ativo, uma parte da molécula com um formato que permite que ela se ligue a um substrato específico (uma molécula reagente), formando um complexo enzima-substrato como intermediário de reação. Há dois modelos que tentam explicar como esse site ativo funciona. O modelo mais simplista é chamado de hipótese de fechadura e chave, que sugere que as formas moleculares do sítio ativo e do substrato são complementares, encaixando-se como uma chave em uma fechadura. A hipótese de ajuste induzido, por outro lado, sugere que a molécula enzimática é flexível e muda de forma para acomodar uma ligação com o substrato. No entanto, isso não sugere que o sítio ativo de uma enzima seja completamente maleável. Tanto o modelo lock-and-key quanto o modelo de ajuste induzido explicam o fato de que as enzimas só podem se ligar a substratos específicos, já que, em geral, uma enzima específica catalisa apenas uma reação específica (Figura 12.25).

    É mostrado um diagrama de duas possíveis interações entre uma enzima e um substrato. Em um, que é rotulado como “Lock-and-key”, dois diagramas são mostrados. A primeira mostra uma forma de cunha verde com duas pequenas depressões na superfície superior de tamanho semelhante, mas a depressão à esquerda tem uma forma curva e a depressão à direita tem uma forma pontiaguda. Essa forma verde é chamada de “Enzima”. Logo acima dessa forma, há duas formas menores e irregulares de lavanda, cada uma com uma projeção de sua superfície inferior. A forma de lavanda à esquerda tem uma projeção curva que combina com a forma da depressão à esquerda na forma verde abaixo. Essa projeção é sombreada em laranja e tem uma seta curva que se estende de dentro até a depressão correspondente na forma verde abaixo. Da mesma forma, a forma de lavanda à direita tem uma projeção com uma ponta pontiaguda que combina com a forma da depressão à direita na forma verde abaixo. Essa projeção é sombreada em laranja e tem uma seta curva que se estende de dentro até a depressão correspondente na forma verde abaixo. Dois segmentos de linha se estendem das depressões na forma verde para formar uma forma de V invertida acima das depressões. Acima disso e entre as formas de lavanda está o rótulo “O local ativo é o formato adequado”. O rótulo “Substratos” está na parte superior do diagrama, com segmentos de linha que se estendem até as duas formas de lavanda. À direita deste diagrama, há um segundo diagrama mostrando as formas de lavanda posicionadas uma ao lado da outra, que se encaixam perfeitamente nas depressões na forma verde, que é rotulada como “Enzima”. Acima desse diagrama está o rótulo “Complexo de substrato formado”. Em b, que é rotulado como “Ajuste induzido”, dois diagramas são mostrados. O primeiro mostra uma forma de cunha verde com duas pequenas depressões na superfície superior de tamanho semelhante, mas de formato irregular. Essa forma verde é chamada de “Enzima”. Logo acima dessa forma, há duas formas irregulares menores de lavanda, cada uma com uma projeção de sua superfície inferior. A forma de lavanda à esquerda tem uma projeção curva. Essa projeção é sombreada em laranja e tem uma seta curva que se estende até a depressão irregular logo abaixo dela na forma verde abaixo. Da mesma forma, a forma de lavanda à direita tem uma projeção com uma ponta pontiaguda. Essa projeção é sombreada em laranja e tem uma seta curva que se estende até a depressão irregular logo abaixo dela na forma verde abaixo. Dois segmentos de linha se estendem das depressões na forma verde para formar uma forma de V invertida acima das depressões. Acima disso e entre as formas de lavanda está o rótulo “O local ativo muda para caber”. O rótulo “Substratos” está na parte superior do diagrama, com segmentos de linha que se estendem até as duas formas de lavanda. À direita deste diagrama, há um segundo diagrama mostrando as formas roxas posicionadas uma ao lado da outra, que se encaixam perfeitamente nas depressões na forma verde, que é rotulada como “Enzima”. Acima desse diagrama está o rótulo “Complexo de substrato formado”. As projeções das formas de lavanda combinam com as formas de depressão na forma verde, resultando em um ajuste adequado.
    Figura 12.25 (a) De acordo com o modelo lock-and-key, a forma do sítio ativo de uma enzima é perfeita para o substrato. (b) De acordo com o modelo de ajuste induzido, o local ativo é um pouco flexível e pode mudar de forma para se unir ao substrato.

    Link para o aprendizado

    A Royal Society of Chemistry oferece uma excelente introdução às enzimas para estudantes e professores.

    Notas de pé