Enzymology class 9

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Fernando Segato 
Lorena - 2014 
Enzimologia – LOT2017 
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Cinética enzimática 
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Reação enzimática 
E = Enzima 
 
S = Substrato 
 
P = Produto 
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Reação enzimática 
Charles-Adolphe Wurtz - 1880 
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Reação enzimática 
Qual a função do catalisador? 
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Velocidade da reação 
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Diagrama de coordenada da reação 
Estado	
  fundamental:	
  
contribuição	
  que	
  uma	
  molécula	
  
da	
  para	
  a	
  energia	
  livre	
  do	
  sistema.	
  	
  
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Variação da energia livre das reações 
Condições padrão 
Temperatura = 298 K (24 °C) 
 
Pressão = 1 atm 
 
Concentração do soluto = 1M 
Expressam	
  as	
  mudanças	
  de	
  energia	
  livre	
  de	
  um	
  sistema	
  reagindo	
  sob	
  estas	
  condições	
  como	
  ΔG0	
  
Variação	
  de	
  energia	
  livre	
  padrão	
  
[H+]	
  variação	
  de	
  energia	
  livre	
  padrão	
  bioquímica,	
  ΔG’0	
  –	
  pH	
  7.0	
  	
  
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Equilibrio entre S e P reflete a diferença entre as energias livres dos seus estados 
fundamentais 
Estado	
  fundamental:	
  
contribuição	
  que	
  uma	
  molécula	
  
da	
  para	
  a	
  energia	
  livre	
  do	
  sistema.	
  	
  
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Estado	
  fundamental:	
  
contribuição	
  que	
  uma	
  molécula	
  
da	
  para	
  a	
  energia	
  livre	
  do	
  sistema.	
  	
  
S P mesma probabilidade 
Estado de transição 
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Estado de transição 
 
 
Momento molecular transitório 
 
Quebra de ligação 
Formação de ligação 
Desenvolvimento de carga 
Mesma probabilidade para formar S ou P 
Energia de ativação, ΔG* 
Reflete a velocidade - variada pela temperatura ou pressão) 
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Catalisadores 
Aumentam a velocidade da reação por diminuirem as energias de ativação 
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Energia de ativação, ΔG* 
 
Barreira energética para as reações químicas 
Função? 
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Evolução enzimática 
Diminuir seletivamente as energias de ativação das reações necessárias para a 
sobrevivêcia celular 
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Catalisadores extraordinários 
Alguns	
  aumentos	
  de	
  velocidade	
  proporcionados	
  por	
  enzimas	
  
Ciclofilina	
   105	
  
Anidrase	
  carbônica	
   107	
  
Triose-­‐fosfato-­‐isomerase	
   109	
  
CarboxipepGdase	
   1011	
  
Fosfoglicomutase	
   1012	
  
Succinil-­‐CoA-­‐transferase	
   1013	
  
Urease	
   1014	
  
OroGdina-­‐monofosfato-­‐descarboxilase	
   1017	
  
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Complementariedade de formas entre o substrato e o seu sítio de ligação na enzima 
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Emil Fischer - 1894 
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Linus Pauling - 1946 
Complementares ao 
estado de transição da 
reação 
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Ajuste induzido 
Uma rede de movimentos acoplados ocorre através da enzima, que finalmente 
leva à mudanças de energia necessárias no sítio ativo 
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Catálise 
 
 
 
Ácido-base 
 
 
Covalente 
 
 
Íons metálicos 
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Cinética enzimática 
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Velocidade com que o substrato é convertido em produto de 
acordo com o tempo 
Cinética enzimática 
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
k1	
   k2	
  
K-­‐1	
   K-­‐2	
  
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Cinética enzimática 
O Fator que afeta a velocidade da cinética da enzima é a [S]. Porém, 
estudar os efeitos da [S] é complicado pois o mesmo se altera no curso 
de uma reação 
[enzima] = fixa 
V0 onde a [S] > [E] 
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Cinética enzimática 
Medida da constante da velocidade 
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Cinética enzimática 
A chave para o entendimento do comportamento cinético de 
uma enzima se baseia na [ES] 
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E + S ES E + P 
k1	
   k2	
  
K-­‐1	
   K-­‐2	
  
= 
Possível medir a 
v e l o c i d a d e c o m 
base na equação de 
Michaelis-Menten 
Estado pré-estacionario Estado estacionario 
Cinética do estado estcionário 
V0 = Vmax.[S] 
 (k2 + k-1)/k1 + [S] 
V0 = Vmax.[S] 
 Km + [S] 
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Cinética enzimática 
V0 = Vmax.[S] 
 Km + [S] 
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Cinética enzimática 
A	
  equação	
  de	
  Michaelis-­‐Menten	
  assume	
  que	
  a	
  aJvidade	
  enzimáJca	
  
ocorre	
  em	
  duas	
  etapas	
  
	
  
E	
  +	
  S	
  formando	
  ES	
  e	
  ES	
  formando	
  E	
  +	
  P.	
  
	
  
	
  
Porém,	
  muitas	
  enzimas	
  possuem	
  mais	
  que	
  2	
  etapas	
  ,	
  e	
  isso	
  faz	
  com	
  
que	
  o	
  Vmax	
  e	
  o	
  Km	
  possam	
  diferir	
  muito	
  de	
  uma	
  enzima	
  para	
  a	
  outra.	
  
	
  
Para	
  tanto,	
  uJliza-­‐se	
  a	
  velocidade	
  de	
  catálise	
  (kcat)	
  que	
  pode	
  ser	
  
aplicado	
  para	
  determinar	
  a	
  velocidade	
  de	
  uma	
  enzima	
  na	
  saturação.	
  
Enzimologia – LOT2017 – aula 9 
Obrigado