Cinética enzimática

Prévia do material em texto

M E L I S S A L I M O E I R O E S T R A D A G U T A R R A 
Cinética de Enzimática 
Quais são as 
funções das 
enzimas? 
 Aumentam a velocidade das reações químicas – 105 a 
1017 vezes maiores. 
 
 Catalisadores dos sistemas biológicos 
 Condição fundamental para a vida – atuam de forma 
organizada degradando nutrientes; conservando e 
transformando energia química; e formando 
macromoléculas. 
 A maioria são proteínas. 
 vantagens das enzimas em relação a catalisadores 
inorgânicos ou sintéticos: 
-Atuar em condições brandas de pH e T 
-Alta especificidade 
 
 
 
 Afetam a velocidade de uma reação e não o equilíbrio 
 
ΔG* – energia de 
ativação – influencia a 
velocidade 
ΔGº - energia livre de S 
para P – influencia o 
equilibrio 
 Redução da energia de ativação 
 
- Aumento da T 
- Aumento da pressão 
- Catalisador 
Relação entre a velocidade de uma reação e a 
energia de ativação 
 
Inversa e exponencial 
 
 
V=k*[S] e V=k*[S1]*[S2] 
Como as 
enzimas reduzem 
a energia de 
ativação? 
Formação do complexo ES 
 
- Ligação covalente 
- Interações mais fracas (ligação de H, interação 
hidrofóbica e iônicas) 
O sitio ativo é complementar ao estado de transição 
 
Elaboração da hipótese – Linus Pauling 
 
 
-As interações fracas são responsáveis pela redução da 
energia de ativação – energia de ligação (ΔGB) 
 
-A ligação do substrato promove mudanças 
conformacionais na enzima para promover a ligação 
 
-A especificidade esta relacionada com a 
complementariedade da enzima e substrato no estado de 
transição. 
 
Estratégias para compreender o mecanismo de ação das 
enzimas: 
 
-Estrutura tridimensionais de proteínas 
 
-Mutagêneses sitio-dirigida 
 
- Dinâmica de proteínas 
 
- Determinação das velocidades de reações – alterações 
de parâmetros e emprego de inibidores 
 
 
 
 Cinética enzimática 
 
 Cinética enzimática: 
 
É o estudo da velocidade de uma reação na presença de 
uma molécula de enzima. 
 
Fatores que afetam a velocidade de uma reação 
enzimática: 
 
 Concentração de substrato 
 concentra da enzima 
 Temperatura 
 pH do meio reacional 
 Presença de inibidores e ativadores 
Curvas de consumo de substrato e formação de produto 
ao longo do tempo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nota-se que as velocidades mudam ao longo do tempo – 
variação nas condições – importância da medida no inicio 
da reação – velocidade inicial (V0) 
[S] muda 
ao longo do 
tempo 
Estudo das velocidade de reação e influencia da 
concentração de substrato – modelo de Michaelis-
Menten 
 
Este modelo admite que: 
 
A catálise ocorre por meio da formação rápida e 
reversível de um complexo ES entre a enzima (E) e o 
substrato (S) 
 
Passo relevante – ES a P + E 
 
E que este ultimo passo é irreversivel 
 
E + S ES E + P 
k
1 
K -1 
k2 
A velocidade inicial é funçao da concentraçao de enzima: 
 
V0 = k [E0] 
 
Lenvando-se em consideração a etapa mais lenta: 
 
V0 = k2 [ES] 
 
A equação de conservação de enzima é [E0] = [E] + [ES] e 
para o substrato é [S0] = [S] + [ES] 
Sendo [E] << [S] , [S0] = [S] 
 
Presume-se que E, S e ES estão em equilíbrio – Hipótese 
de equilíbrio ou de Michaelis-Menten 
Constante de equilibrio (K) é dada por : 
 
K = [E] . [S] = ([E0] – [ES]) . [S] 
 [ES] [ES] 
 
[ES] = [E0] . [S] 
 K + [S] 
O que permite chegara equaçao de Michaelis-Menten 
V0 = k2 [ES] = k2 [E0] . [S] 
 K + [S] 
V0 = V . [S] 
 Km + [S] 
Levando-se em consideração 
que a velocidade máxima é V 
= k2 [E0] e que Km é a 
constante de dissociação de 
ES – constante de Michaelis 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
S = Km a V0 é igual a Vm/2 
 
Quanto menor km maior a afinidade da enzima pelo 
substrato. 
Vmax – considera-se que toda enzima se encontra na forma 
ES e E é quase nulo – o aumento da [S ] não interfere na 
velocidade 
 
Quando S>>Km, Vo =Vmax 
Quando Km>>S, Vo = Vmax [S] 
 km 
Quase todas enzimas 
seguem cinética de 
Michaelis 
Principal exceção – 
enzimas regulatórias 
Vmax e Km 
 
- varia para cada enzima 
- varia na mesma enzima com diferentes substratos 
 Kcat – constante catalítica 
 
-Descreve a velocidade limitante para qualquer reação na 
saturação 
 
 Kcat = Vmax/ [Et] 
 
 
É equivalente ao numero de moléculas de substrato 
convertido em produto por tempo por uma única molécula 
de enzima quando a enzima esta saturada pelo substrato. 
 
 
 Kcat / Km – constante de especificidade 
 
 
Permite avaliar a eficiência catalítica das enzimas 
 
A determinação de Km e Vm deve ser realizada através da 
medida de V0 em diferentes concentrações de S e 
utilizando métodos de linearização da equação de 
Michaelis-Menten. 
Reação com mais de um substrato 
 
- muito comum 
- pode ser avaliado pela cinética de Michaelis 
- apresenta um Km para cada substrato 
 
Modelos de inibição: 
 
Podem ser reversíveis ou irreversiíveis 
 Importancia: 
- uso de inibidores como medicamentos 
- elucidação de mecanismo de ação de enzimas 
- elucidação de rotas metabolicas 
- emprego industrial 
Inibição reversível: 
 
Competitivo: 
 
Geralmente a estrutura do inibidor é semelhante ao 
substrato 
Competitivo: 
 
-Em [S] >> [I] a chance do inibidor se ligar a enzima é 
minimizada e Vmax não se altera 
- [S] na condição de Vo = ½ Vmax - Km aumenta na 
presença do inibidor pelo fator α 
-Afeta a afinidade mas nao a reatividade de ES 
Competitivo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Não competitivo: 
 
-Se liga em sitio diferente do sitio ativo do substrato e se 
liga apenas no complexo ES 
- ESI é cataliticamente inativo 
 
Nao competitivo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
-Alta [S] – Vmax é reduzida 
Vo= Vmax/α 
 
-Km também é reduzido 
-Afeta a afinidade e a reatividade de ES 
 
 
Nao competitivo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mista: 
 
- Se liga em sitio diferente do sitio ativo do substrato mas 
se liga em E e ES 
 
Mista: 
 
- Afeta a afinidade (depende do valor de α) e a reatividade 
de ES 
 
 
 
Mista: 
 
 
 
Inibição irreversível: 
 
-Ligação covalente com o grupo funcional da enzima 
essencial para a atividade 
- interação estável não covalente 
 
 
Pode ser um composto que segue os primeiros passos da 
reação e é convertido em um composto reativo que se liga 
a enzima.