Cinética-Enzimática

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 Cinética Enzimática 
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Várias propriedades enzimáticas baseiam-se em medidas da velocidade da reação. Essa característica é 
diretamente proporcional à concentração do reagente. Conforme a reação ocorre, a concentração do 
reagente diminui e sua velocidade também.
Para calcular a velocidade da reação efetivamente proporcional à concentração inicial do reagente, 
é necessário medir a velocidade inicial (V0). Essa medida é obtida através de um tempo de reação 
muito pequeno, onde a conversão do reagente em produto seria muito reduzida, podendo assim ser 
considerada como uma constante (tempo inicial). Esse tempo inicial varia dependendo da reação 
química.
A reação enzimática processa-se em duas etapas: na primeira, a enzima (E) liga-se reversivelmente ao 
substrato (S), formando o complexo enzima-substrato (ES). Na segunda etapa, são liberados o produto 
(P) e a enzima. Agora livre, uma enzima poderá se ligar a outra molécula de substrato e fazer a mesma 
coisa. 
Os pesquisadores Michales e Menten tentavam entender porque a velocidade das reações químicas 
que continham enzimas não eram lineares em relação à concentração do substrato, e sim aconteciam 
como uma função hiperbólica. Acreditava-se que essa relação velocidade e quantidade de substrato 
fosse representada pela equação:
v=k [reagente]
A hipótese de Michales e Menten: a concentração de substrato é muito maior do que a concentração 
da enzima nas reações bioquímicas e, assim, as constantes referentes às diferentes etapas presentes 
nas reação catalisadas por enzimas seriam decrescentes. 
Esta hipótese é verdadeira para um grande número de enzimas e, assim essas são chamadas enzimas 
michaelianas. Entretanto, para outras enzimas, essa premissa não se aplica.
A concentração de enzima é muito menor do que a de substrato. Isso pode ser observado na prática.
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Variação das concentrações dos componentes da reação enzimática em função do tempo. As 
velocidades consideradas para as reações químicas são as velocidades iniciais v0 (incluindo a 
Vmáx), que são medidas após um mesmo tempo inicial. Em t3, a etapa é dita como saturante
Nas situações I, II e III a diferença está na concentração do substrato
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Como as reações catalisadas por enzimas são químicas, elas também tendem a um equilíbrio. Assim, 
durante o tempo que é medida a velocidade inicial, mantém-se a seguinte situação: formação contínua 
do produto enquanto as concentrações do complexo enzima-substrato (ES), da enzima e do substrato 
são mantidas.
O fato do complexo enzima-substrato está sendo consumido na formação de produto, não provoca 
diminuição significativa da sua concentração, pois há sempre substrato excedente para combinar-se 
com a enzima que é liberada quando se forma o novo produto.
A pequena e contínua diminuição da concentração do substrato não é significativa, frente ao seu grande 
excesso. Esta condição é observada nos tempos iniciais.
Nas reações envolvendo as enzimas michaelianas, podemos observar que uma determinada quantidade 
do substrato que vai estar ligada à enzima, e a outra metade vai estar na forma de enzima livre. Nesse 
momento, a velocidade da reação é exatamentea metade da velocidade máxima possível dessa reação 
química. 
A concentração específica do substrato que corresponde a metade da velocidade máxima da reação é 
que nós chamamos de constante de Michaelis-Menten, o Km.
O valor de Km pode simbolizar afinidade de uma enzima pelo seu substrato. Por exemplo, quanto 
maior for o Km, maior será a quantidade de substrato para que a enzima atinja a metade da velocidade 
máxima da reação. Por outro lado, quanto menor for o Km, menor vai ser a concentração de substrato 
para atingir essa mesma situação. 
A atividades enzimáticas são geralmente expressas em U/ml ou U/L. A unidade internacional U é a 
quantidade de enzima capaz de formar 1 micromol de produto por minuto.
ATENÇÃO: Se variamos a concentração de enzimas, a velocidade também vai variar. A velocidade de 
uma reação enzimática também pode variar de acordo com a temperatura, pH e não somente pela 
concentração de substrato.
Expressão final de equação proposta por Michaelis-Menten onde:
V0= Vmáx [S]/ Km + [S]
Variação da velocidade da reação enzimática (v0) em 
função da concentração do substrato (S)
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Inibidores Enzimáticos
Os inibidores enzimáticos podem acelerar ou diminuir a velocidade de várias reações químicas em 
nosso organismo.
Existem inibidores enzimáticos dentro das nossas células que cumprem um papel importante de 
regulador, e são conhecidos como reguladores ou moduladores alostéricos. Esses inibidores são 
produzido pela própria célula e a variação da sua concentração é fundamental no controle da velocidade 
das reações químicas. 
Os inibidores podem ser divididos em dois grandes grupos: 
• irreversíveis;
• reversíveis.
Os irreversiveis vão reagir com as enzimas inativando elas de forma definitiva. Exemplo: a inativação da 
enzima cicloxigenase (Cox-1) pela aspirina. 
Os reversíveis são subdivididos em dois grupos:
• competitivos;
• não competitivos. 
Os competitivos são capazes de se ligar no sítio ativo da enzima. Ou seja, no mesmo lugar que o substrato 
se ligaria. Nesse caso, a concentração do substrato e quantidade do inibidor, são fundamentais para se 
prever a velocidade da reação química. Se a concentração do substrato for muito grande em relação ao 
inibidor, a reação ocorre como se o inibidor não estivesse presente. E vice-versa.
Os inibidores não competitivos são aqueles que não tem semelhança estrutural com o substrato da 
enzima que eles estão inibindo. Essa inibição é provocada pelas ligações do inibidor a grupamentos 
que não pertencem ao centro ativo. Como esses grupamentos geralmente estão presentes em várias 
biomoléculas diferentes, a ação desses inibidores não é especifica, ou seja, um mesmo inibidor pode 
atuar sobre várias enzimas. 
Efeito de duas concentrações de inibidor competitivo
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Efeito de duas concentrações de inibidor 
NÃO competitivo
Os antimetabólitos, também conhecidos como análogos de substratos, têm a fórmula química 
semelhante ao substrato, ou seja, tem o poder de se ligar a enzima, só que o produto gerado é 
diferente. Esses produtos muitas vezes não são aceitos pela enzima de uma outra etapa posterior ou 
simplesmente são mais instáveis e, assim, podem interferir diretamente na via metabólica.
Assim como existem os inibidores das reações químicas, existem também moduladores positivos, ou 
seja, moléculas que são capazes de se ligar às enzimas e melhorar a sua associação ao substrato ou, de 
alguma outra forma, favorecer o aumento da velocidade da reação química, até mesmo ativá-la. 
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 Cinética Enzimática.
 EXERCÍCIOS.
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1. (ENADE 2014) Enzimas são macromoléculas 
caracterizadas pela sua capacidade de catalisar 
reações biológicas, aumentando a velocidade 
de uma reação em um fator de até 1012 vezes 
quando comparadas com a mesma reação não 
catalisada. Em sua grande maioria, são proteínas 
(com exceção de algumas moléculas de RNA), 
sendo formadas por diversas ligações peptídicas 
entre seus aminoácidos.
BRONDANI, D. Desenvolvimento de biossensores 
para determinação de adrenalina. Disponível em: 
<https://repositorio.ufsc.br>. Acesso em: 10 jul. 
2014.
Com base nas informações apresentadas, faça o 
que se pede nos itens a seguir.
a) Explique os efeitos observados com a elevação 
da temperatura na atividade catalítica enzimática, 
desde valores brandos até temperaturas 
consideravelmente elevadas.
b) Descreva os principais fatores que afetam a 
velocidade de uma reação química genérica.Justifique sua resposta. 
2. Marque a opção correta. As reações 
espontâneas: 
a) acontecem rapidamente. 
b) possuem um ∆ G > 0. 
c) podem acontecer sem necessidade de aporte 
de energia.
d) são ditas de endergônicas. 
3. Marque a opção correta. A equação de 
Michaelis-Menten: 
a) é representado por um gráfico de Vmax versus 
[Substrato].
b) relaciona a taxa de degradação do complexo ES 
com a [Substrato].
c) é representada por um gráfico de Km versus 
[Substrato]. 
d) gera uma curva com uma assíntota quando 
é representada a velocidade de reação em 
função da [Substrato]. 
4. Explique o significados dos parâmetros da 
equação de Michaelis-Menten.
5. Marque a opção correta. Uma característica 
distintiva das enzimas alostéricas é que: 
a) não respondem a inibidores. 
b) carecem de sítios ativos.
c) respondem com mudanças conformacionais 
quando determinadas moléculas se unem em 
sítios diferentes do sítio ativo.
d) elas não possuem de sítio ativo. 
 questão enade
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 questão resolvida na aula
6. Marque a opção correta. No caso das enzimas, 
pode-se dizer que:
a) a alteração do valor de Km de uma enzima 
não vai refletir mudanças na afinidade desta 
enzima pelo seu substrato. 
b) os inibidores competitivos não alteram a 
afinidade de uma enzima pelo seu substrato.
c) não existem inibidores que possam alterar a 
velocidade máxima de reação de uma enzimas.
d) nas enzimas alostéricas acontecem mudanças 
na conformação do seu sitio ativo o que 
aumenta sua eficiência catalítica.
7. Responda F para falso e V para verdadeiro 
As enzimas alostéricas possuem sítios de ligação 
para as moléculas moduladoras, localizadas no 
sítio ativo (XXX).
As enzimas cinase e fosfatase catalisam, 
respectivamente, a adição e a remoção de grupos 
fosfato à resíduos específicos nas cadeias peptídicas 
de certas enzimas alterando sua atividade (XXX).
8. Identifique se são verdadeiras (V) ou falsas (F) 
as afirmativas com relação às enzimas.
(XXX) Enzimas alostéricas possuem, além do sítio 
catalítico, sítios de ligação para ativadores e/ou 
inibidores.
(XXX) As enzimas aceleram reações por alterar o 
equilíbrio da reação na direção de formação 
do produto.
(XXX) O Km corresponde à concentração de 
substrato na qual a velocidade de reação é a 
metade da velocidade máxima e, portanto, define 
a afinidade da enzima pelo substrato.
(XXX) Inibidores competitivos alteram a 
velocidade máxima das reações.
(XXX) A inibição não-competitiva não pode ser 
atenuada pelo aumento na concentração de 
substrato.
Assinale a alternativa que apresenta a seqüência 
CORRETA, de cima para baixo.
a) V – V – F – V – V
b) V – F – V – F – V 
c) V – V – V – F – F
d) F – V – V – F – V
e) F – F – F – V – V 
9. O que são antimetabóilitos?
10. Cite um exemplo de inibidor irreversível.
11. Observe o gráfico abaixo e responda as 
questões 
 
LOW [ATP]– BAIXA CONCENTRAÇÃO
HIGH [ATP]- ALTA CONCENTRAÇÃO
O que é uma enzima alostérica? Se PFK-1 
representa esse tipo de enzima, explique como o 
ATP atua sobre a atividade dessa enzima. 
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 gabarito.
Resposta da Questão 1: 
a) Analisar que, inicialmente, o aumento da 
temperatura gera aumento na velocidade da 
reação, pois aumenta a energia cinética das 
moléculas no sistema. A elevação da temperatura 
a valores consideravelmente altos resulta em 
desnaturação da enzima pela alteração das ligações 
que mantêm sua estrutura tridimensional. 
b) Citar e explicar os seguintes fatores: 
- Concentração dos reagentes: o aumento da 
concentração dos reagentes faz com que a 
frequência dos choques entre eles aumente. 
- Superfície de contato: o aumento da superfície 
de contato eleva a frequência de colisões; 
- Temperatura: o aumento da temperatura eleva 
a energia cinética das moléculas; 
- Catalisador: espécie química que diminui a 
energia de ativação da reação sem ser consumido.
Resposta da Questão 2: [C]
Resposta da Questão 3: [A]
Resposta da Questão 4: 
Como as reações catalisadas por enzimas são 
químicas elas também tendem a um equilíbrio. 
Assim durante o tempo que é medida a velocidade 
inicial, mantém-se a seguinte situação: Formação 
12. (ENADE 2008) O gráfico abaixo representa o 
perfil cinético de três bioprocessos industriais 
distintos (p1, p2 e p3), conduzidos de forma 
descontínua para obtenção de três produtos(P1, 
P2 e P3), sendo usados como bioagentes três 
diferentes espécies microbianas, que utilizam 
como fonte de carbono o mesmo substrato (S), 
glicose.
No processo p1, o bioagente é a levedura 
Saccharomyces cerevisiae; no processo p2, é 
usada a bactéria Lactobacillus plantarum, e no p3, 
é usado o fungo Penicillium chrysogenum.
Considerando as informações apresentadas e 
analisando o gráfico, conclui-se que o:
a) processo p1 corresponde à produção de 
fermento de panificação cuja cinética de 
processo com formação de produto, não 
associada ao crescimento celular, segue 
metabolismo primário relacionado ao 
catabolismo. 
b) processo p2 corresponde à produção de goma 
xantana,que ocorre em cinética de formação 
de produto parcialmente associada ao 
crescimento celular. 
c) processo p3 corresponde à produção de um 
metabólito secundário com formação de 
produto não associado ao crescimento celular. 
d) processo p3, em relação aos demais, apresenta 
um tempo de fermentação muito inferior. 
e) substrato é não específico para as espécies 
microbianas utilizadas nos três processos.
 questão enade
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contínua do produto enquanto se observa 
concentrações mantidas do complexo enzima-
substrato (ES), da enzima e do substrato. O fato do 
complexo enzima-substrato está sendo consumido 
na formação de produto não provoca diminuição 
significativa da sua concentração, pois há sempre 
substrato excedente para combinar-se com a 
enzima que é liberada quando se forma o novo 
produto. A pequena e contínua diminuição da 
concentração do substrato não é significativa, face 
ao seu grande excesso. Isso nos tempos iniciais. 
Dessa maneira podemos entender e relacionar 
velocidade inicial e a concentração do substrato. 
Uma determinada quantidade do substrato vai 
estar ligada à enzima e a outra metade estaria 
na forma de enzima livre. Nesse momento, a 
velocidade da reação seria exatamente metade 
da velocidade máxima possível dessa reação 
química. A concentração específica do substrato 
que corresponde a metade da velocidade máxima 
da reação é que nós chamamos de constante de 
Michaelis- Menten, o famoso Km.
Resposta da Questão 5: [C]
Resposta da Questão 6: [C]
Resposta da Questão 7: 
F (Localizadas em outras regiões da estrutura da 
proteína.)
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Resposta da Questão 8: [B]
Resposta da Questão 9: 
Os antimetabólitos, também conhecidos como 
análogos de substratos tem a fórmula quimica 
semelhante ao substrato, ou seja, tem o poder de 
se ligar a enzima, mas produto gerado é diferente. 
Esses produtos muitas vezes não são aceitos pela 
enzima de uma etapa posterior ou simplesmente 
são mais instáveis e assim podem interferir 
diretamente na via metabólica.
Resposta da Questão 10: 
Os inibidores irreversiveis vão reagir com as 
enzimas inativando elas de forma definitiva. Como 
por exemplo os compostos organofosforados. 
Esses compostos constituem o principio ativo 
de vários inseticidas. Outro bom exemplo é a 
inativação da enzima cicloxigenase pela aspirina. 
Resposta da Questão 11: 
Os inibidores alostéricos são inibidores enzimáticos 
presentes nas nossas células que cumprem um 
papel importante de regulador e são conhecidos, 
exatamente, como reguladores ou moduladores 
alostéricos. Esses inibidores são produzido pela 
própria célula e a variação da sua concentração 
é fundamental no controle da velocidade das 
reações químicas.
Resposta da Questão 12: [C]