Aula - Termodinâmica e Enzimas

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Princípios de termodinâmica 
e cinética enzimática 
Bioquímica 
 
Prof. Jean 
As reações químicas e bioquímicas tem dois aspectos 
fundamentais: 
 
 
• Variação de energia envolvida (termodinâmica) 
 
• Velocidade da reação (cinética) 
J. Williard Gibbs desenvolveu a teoria da variação de energia 
em reações químicas: 
 
 
∆G = ∆H - T ∆S 
 
∆G → variação da energia livre 
∆H → variação da entalpia 
T → temperatura absoluta (em Kelvin) 
∆S → variação na entropia 
 
 
∆H → negativa se libera calor (exotérmica) e positiva se 
absorve calor (endotérmica) 
∆S → positiva para reações que aumentem a aleatoriedade 
Espontânea 
∆G0’ → variação da energia livre padrão 
 
 
Variação de energia entre o instante inicial da reação e o 
momento em que a reação entre em equilíbrio, nas 
condições padronizadas (concentrações iniciais 1M, 25ºC, 
pressão 1 ATM, pH 7,0). 
Uma reação química pode ser termodinamicamente 
viável ou espontânea, mas ter velocidade zero ou 
próxima de zero. 
Variação de energia negativa ESPONTÂNEA 
ESPONTÂNEA VELOCIDADE 
TERMODINÂMICA DOS PROCESSOS 
NÃO HÁ INTERFERÊNCIA BIOLÓGICA 
VELOCIDADE ENZIMAS 
ENZIMAS 
 
 
Enzimas são catalisadores biológicos. 
 
 
Praticamente todas as reações bioquímicas são catalisadas 
por enzimas. 
 
 
Exceto por um pequeno grupo de moléculas de RNA 
catalíticas, todas as enzimas são proteínas. 
Especificidade 
ENZIMAS x CATALISADORES INORGÂNICOS 
 
 
1) Diminuem a energia de ativação, levando a altas 
velocidades de reação; 
 
2) São muito específicas; 
 
3) São sintetizadas pelas próprias células; 
 
4) Tem concentração e atividades moduláveis; 
 
FATORES QUE INFLUENCIAM A ATIVIDADE 
ENZIMÁTICA: 
 
 
• Temperatura 
 
• pH 
CINÉTICA ENZIMÁTICA 
 
 
 
 
 
 v = k1[ureia] 
 
v → velocidade da reação 
k1 → constante de velocidade da reação (seg
-1) 
[ureia] → concentração molar da ureia 
 
Cinética da enzima Urease: 
Tubo nº Tempo (minuto) NH3(µmoles) 
1 0 0 
2 2 0.084 
3 4 0.168 
4 6 0.252 
5 8 0.336 
6 10 0.420 
 
Concentração da uréia: 5 mM; Concentração da urease: 0,1 µg/mL; Volume de 
reação: 1 mL; Temperatura: 30°C. 
Tubo nº Uréia (mM) Urease (µg) NH3 (µmoles) 
1 2,5 0,1 0,21 
2 5,0 0,1 0,42 
3 10 0,1 0,59 
4 15 0,1 0,67 
5 25 0,1 0,73 
6 50 0,1 0,78 
7 100 0,1 0,79 
8 200 0,1 0,78 
9 200 - 0,00 
 
Cinética da enzima Urease: 
Equação de Michaelis-Menten: 
Dosagem enzimática: 
Como dosar uma enzima presente no plasma 
sanguíneo? 
 
 
1) Purificar e quantificar? 
 
2) Dosagem colorimétrica de proteínas? 
 
 
Como dosar uma enzima presente no plasma 
sanguíneo? 
 
 
PELA ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
 
 
Como? 
 
 
Como dosar uma enzima presente no plasma 
sanguíneo? 
Amostra 
Amostra Incubação em alta 
concentração de substrato 
Quantificação do produto 
(métodos colorimétricos) 
 
Uma UNIDADE INTERNACIONAL (U) é a quantidade 
de enzima capaz de liberar 1 μmol de produto por 
minuto nas condições ótimas estabelecidas (pH, 
temperatura, etc.) 
 
U/mL ou U/L 
A transformação de Lineweaver-Burk facilta 
determinação de KM e Vmáx 
Inibidores enzimáticos: 
 
• Substâncias podem diminuir a atividade 
enzimática → INIBIDORES 
 
• Podem ser acidentais ou ter um papel 
REGULADOR 
 
 
Inibidores enzimáticos: 
 
• Inibidores irreversíveis → inativação definitiva 
das enzimas 
 
Inibidores enzimáticos: 
 
• Inibidores reversíveis → competitivos e não-
competitivos 
 
• Inibidores competitivos → competem com o 
substrato pelo sítio ativo da enzima. 
 
Inibidores competitivos: 
 
Aumenta Km 
 
Não altera Vmáx 
Inibidores não-competitivos 
 
Não altera Km 
 
Diminui Vmáx 
Inibidores competitivos e não-competitivos 
Regulação da atividade 
 
• Regulações alostéricas: 
 
• São enzimas reguladas por modificações não-
covalentes; 
• Proteínas oligoméricas, com várias cadeias 
polipeptídeos; 
• Curva V x [S] é sigmóide; 
• Moduladores alostéricos positivos ou negativos. 
Enzimas alostéricas 
Regulação da atividade 
 
• Regulações por modificações covalentes: 
 
• Ligação covalente de certos grupos à cadeia 
polipeptídica, causando modificações na 
conformação. 
• Catalisada por enzimas; 
• Metilação, adenilação, acetilação, etc. 
• Fosforilação é a mais frequente → proteínas 
quinases 
• Fosfatases → retiram o grupo fosfato por hidrólise 
Quinases: 
Fosfatases: 
Exercícios 
 
• Grupo de discussão 5 
• Questões 1 e 2 
 
• Grupo de discussão 6: 
• Questões 1, 2, 3, 5