gr02327_-_cinetica_das_reacoes_enzimaticas

Prévia do material em texto

CINÉTICA DE REAÇÕES 
ENZIMÁTICAS
Bioengenharia – Eng. Química
Prof.ª Bárbara Flaibam
2 º semestre de 2013
CINÉTICA DE REAÇÕES 
ENZIMÁTICAS 
• É um caso particular de CINÉTICA QUÍMICA.
Objetivos:
• Medir as velocidades das reações que se processam;
• Estudar as influências da condições de trabalho;
• Correlacionar as velocidades das transformações com 
alguns fatores que as afetam;
• Colaborar na otimização do processo considerado;
• Estabelecer critérios para o controle do processo;
• Projetar o REATOR mais adequado.
MEDIDA DA VELOCIDADE
S E P + Q + ....
S= substrato
P, Q = produtos
E = enzima
Nos interessa medir a concentração de substrato
ou de um dos produtos durante o
desenvolvimento da reação a partir de seu início.
MEDIDA DA VELOCIDADE
• Velocidade de 
consumo de 
substrato 
varia com o 
tempo;
• Variam as 
condições e 
que o sistema 
se encontra.
MEDIDA DA VELOCIDADE
• Mesmo 
mantendo 
temperatura 
e o pH 
constantes: a 
concentração 
de substrato 
decresce e a 
concentração 
da enzima –
labilidade.
MEDIDA DA VELOCIDADE
• O único 
instante em 
que as 
condições 
experimentais 
são 
conhecidas é o 
INSTANTE 
INICIAL –
VELOCIDADE 
INICIAL.
MEDIDA DA VELOCIDADE
Casos mais complexos: a VELOCIDADE
INICIAL não pode ser medida (falta de
técnica, ou porque a reação não pode ser
representada como uma equação química).
Nesses casos, a velocidade da reação é
representada por uma VELOCIDADE MÉDIA.
Ou na variação de uma propriedade do sistema
(viscosidade, textura, absorbância, etc.) em um
intervalo de tempo prefixado.
LEI DE MICHAELIS e MENTEN
Considere vários ensaios, diferindo um do 
outro, apenas pela concentração inicial de 
ENZIMA.
LEI DE MICHAELIS e MENTEN
Considere vários ensaios, diferindo um do 
outro, apenas pela concentração inicial de 
SUBSTRATO.
LEI DE MICHAELIS e MENTEN
Modelo cinético de Michaelis-Menten
um dos mais bem aceitos 
explicar a influência das concentrações 
iniciais de enzima e substrato
Velocidade inicial da reação enzimática
LEI DE MICHAELIS e MENTEN
Hipóteses desse modelo:
• O substrato e a enzima reagem
reversivelmente entre si;
• Formam um complexo intermediário:
complexo enzima-substrato.
• O complexo formado ou se decompõe, ou
reage com outra substância, regenerando a
enzima e formando os produtos da reação.
LEI DE MICHAELIS e MENTEN
Caso mais simples possível:
• A formação do complexo enzima-substrato
se dá na proporção: 1 mol de substrato para
1 mol de enzima, produzindo 1 mol de
complexo;
• Complexo formado se decompõe, sem reagir
com outras substâncias existentes no
sistema.
LEI DE MICHAELIS e MENTEN
k1 v 
E + S ES E + P
k2 k3 
k1= constante de velocidade de formação do complexo.
k2 = constante de velocidade de dissociação do 
complexo.
k3 = constante de velocidade de decomposição do 
complexo formando o produto.
v= velocidade de formação do produto .
LEI DE MICHAELIS e MENTEN
Equação de Michaelis e Menten:
v � V.
�
�� � �
s = molaridade
inicial do substrato;
V = velocidade
máxima;
Km = (k2+k3)/k1
LEI DE MICHAELIS e MENTEN
Km = constante de Michaelis da enzima;
Km = constante de Michaelis do substrato;
Km = constante de Michaelis do sistema
enzima-substrato.
É a concentração de substrato que
corresponde a uma velocidade igual à metade
da máxima.
Quanto menor for o valor de Km, maior será a
afinidade da enzima pelo substrato.
LEI DE MICHAELIS e MENTEN
A determinação de Km e V a partir de valores
experimentais de s e v, pode ser efetuada
linearizando-se a equação:
v � V.
�
�� � �
Linearização: Método de Lineweaver-Burk,
consiste em inverter ambos os membros da
equação:
1
�
1
�
�
��
�
.
1
�
LEI DE MICHAELIS e MENTEN
Linearização: Método de Lineweaver-Burk
1
�
1
�
�
��
�
.
1
�
Coeficiente angular:
Km/V
Coeficiente linear:
1/V
Presença de um inibidor
Inibidor: substância que acarreta diminuição
da velocidade da reação.
Inibidor reage irreversivelmente com a
enzima: inibidor irreversível.
Inibidor reage reversivelmente com a
enzima: inibidor reversível.
Presença de um inibidor
INIBIDOR REVERSÍVEL:
COMPETITIVA: quando o inibidor compete
com o substrato ocupando o sítio ativo da
enzima.
NÃO-COMPETITIVA: inibidor não compete
com o substrato pelo sítio ativo da enzima,
mas vai ocupar outro sítio da enzima.
Presença de um inibidor
COMPETITIVA:
k1 vi 
E + S ES E + P
k2 k3 
k4 
E + I EI E + P’
k5 k6 
Presença de um inibidor
COMPETITIVA:
vi < v= uma vez que uma parte da enzima 
está “bloqueada” na reação com o inibidor
I. 
A velocidade da reação enzimática será:
� � V.
�
��(1 �
�
��
) � �
Presença de um inibidor
NÃO - COMPETITIVA:
v
E + S ES E + P
E + I EI 
ES + I EIS
EI + S EIS
Presença de um inibidor
NÃO - COMPETITIVA:
A velocidade da reação enzimática será:
� � V.
��
�� � �
.
�
�� � �
Influência da temperatura
k
E + S ES E + P
A constante k, dentro de certos limites, é função 
crescente da temperatura do sistema.
A experiência mostra que a influência da temperatura 
na constante de velocidade k obedece à lei de 
Arrhenius:
�
��/��
Influência da temperatura
Enzimas: são termolábeis.
Ao mesmo tempo que ocorre a reação que 
nos interessa, desenvolve-se também a 
reação de inativação térmica:
k’
E Enzima inativada
� �
�
��/��