Cinética enzimática

Prévia do material em texto

ESTUDO DIRIGIDO: CINÉTICA ENZIMÁTICA 
1. A atividade enzimática pode ser medida pela velocidade da reação enzimática. Como podemos medir 
a velocidade da reação catalisada por enzima? 
2. A atividade enzimática é influenciada por vários fatores: fatores relacionados à natureza proteica, 
relacionados à formação do complexo ES ou, ainda, pode ser afetada pela presença de inibidores. 
Explique a influência dos fatores abaixo e represente graficamente cada caso: 
a) pH 
b) temperatura 
c) concentração de enzima 
3. Em enzimas com comportamento Michaeliano, explique a influência da concentração de substrato 
sobre a velocidade da reação enzimática. Quando a reação será de primeira ordem e quando será de 
ordem zero? 
4. A atividade enzimática depende do poder catalítico da enzima. Explique. 
5. A atividade enzimática depende afinidade da enzima pelo substrato, ou seja, a maior ou menor 
capacidade da enzima de se ligar ao substrato. A constante de Michaelis, Km, reflete essa afinidade 
da enzima pelo seu substrato. Em relação às características do Km, quais as afirmativas são 
verdadeiras: 
a) O Km é característico da enzima e de seu substrato específico. 
b) O Km não varia com a concentração da enzima. 
c) O Km é numericamente igual à concentração de substrato em que a velocidade é ½ da 
Velocidade máxima da reação. 
6. A enzima fictícia “E” possui especificidade relativa, podendo agir sobre dois substratos: S1 e S2. Ela 
age sobre eles com afinidades diferentes. O Km para o substrato S1 (Km1) é maior do que o Km para 
o substrato S2 (Km2). Com qual subtrato a enzima E possui maior afinidade? Justifique. 
7. A hexocinase (hexocinase I) e a glicocinase (hexocinase IV) são enzimas que fosforilam a glicose, 
prendendo-a na célula e direcionando-a para o metabolismo celular. A glicocinase é encontrada no 
fígado e nas células beta-pancreáticas, enquanto que a hexocinase é encontrada nos demais tecidos. 
Qual das enzimas possui mais afinidade pela glicose? Justifique. Considerando-se o comportamento 
cinético da glicocinase e a função hepática e pancreática de manutenção da glicemia, por que estes 
tecidos expressam a glicocinase? 
 
8. O que são enzimas alostéricas? 
9. O que é sítio alostérico? 
10. Qual o efeito da ligação do modulador alostérico positivo sobre a conformação e função a enzima 
alostérica? 
11. E qual o efeito da ligação do modulador negativo? 
12. Enzimas alostéricas não seguem a cinética Michaeliana. Explique. 
 
 
 
 
 RESOLUÇÃO 
 
1. A velocidade de uma reação é o número de moléculas de substrato convertidas em produto por unidade 
de tempo; geralmente, a velocidade é expressa como micro mol de produto formado por minuto. 
 
2. a) Ph: efeito do ph sobre a ionização do sitio ativo -> o processo catalítico geralmente requer que a 
enzima e o substrato tenham determinados grupos químicos em estado ionizado ou não-ionizado de 
modo a interagirem. Por exemplo, a atividade catalítica pode exigir que um grupo amino da enzima 
esteja na forma protonada, assim em ph alcalino esse grupo não está protonado e, por consequência, a 
velocidade da reação diminui. 
Efeito do ph sobre a desnaturação da enzima -> valores extremos de ph podem levar a 
desnaturação da enzima, pois a estrutura da molécula proteica cataliticamente ativa depende do 
caráter iônica das cadeias laterais dos aminoácidos. 
 
b) temperatura: 
 
 
c) concentração de enzima: 
 
 
3. A velocidade de uma reação catalisada por enzima aumenta com a concentração do substrato, até uma 
velocidade máxima ser atingida. A maioria das enzimas mostra uma cinética de Michaelis-Menten, na 
qual a curva de velocidade de reação inicial em função da concentração do substrato possui forma 
hiperbólica. 
O ph ótimo varia de acordo com a enzima -> 
o ph no qual a atividade máxima da enzima é 
atingida difere para cada enzima e, 
geralmente, reflete a [H+] na qual a enzima 
funciona no organismo. 
 
Aumento da velocidade com a temperatura -> a velocidade da reação 
aumenta com a temperatura, até um pico de velocidade ser atingido. 
Esse aumento é devido ao aumento do número de moléculas com 
energia suficiente para atravessar a barreira de energia e formar os 
produtos da reação. 
Diminuição da velocidade com temperaturas mais altas -> uma 
elevação maior da temperatura resulta em redução na velocidade de 
reação como resultado da desnaturação da enzima induzida pela 
temperatura. 
 
 A velocidade da reação é diretamente proporcional 
à concentração da enzima em qualquer 
concentração de substrato. 
Quando a concentração do substrato é muito menor que a constante de Michaelis-Menten, a velocidade 
da reação é então dita de primeira ordem com relação ao substrato. Quando a concentração do substrato 
é muito maior do que essa constante, a velocidade é constante e igual à velocidade máxima. A 
velocidade da reação, nesse caso, é independente da concentração de substrato e é dita de ordem zero em 
relação à concentração de substrato. 
 
4. As reações catalisadas por enzimas são, em sua maioria, altamente eficientes, desde 10³ até 10^8 vezes 
mais rápidas que as reações não-catalisadas. Tipicamente, cada molécula de enzima é capaz de 
transformar de 100 a 1000 moléculas de substrato em produto por segundo. O número de moléculas de 
substrato convertidas em moléculas de produto por uma molécula de enzima em um segundo é chamado 
de número de renovação. 
 
5. Todas são verdadeiras. 
 
 
6. Substrato 2, uma vez que um Km numericamente pequeno reflete alta afinidade da enzima pelo 
substrato, pois uma baixa concentração de substrato é necessária para atingir a metade da saturação da 
enzima, isto é, atingir metade da velocidade máxima. 
 
7. 
 
 
8. ENZIMAS ALOSTÉRICAS: são enzimas reguladas por modificações não-covalentes. Essas contêm 
uma região separada daquela em que se liga o substrato, na qual pequenas moléculas regulatórias 
(efetores) podem ligar-se e modificar a atividade catalítica destas enzimas. Ao ligar-se à enzima, o efetor 
alostérico pode aumentar (efetor positivo) ou diminuir (efetor negativo) a atividade catalítica, através de 
modificações no sítio catalítico. Elas são encontradas em quase todas as vias metabólicas e geralmente 
está catalisando uma reação irreversível localizada no início da via. Quanto à sua estrutura, são 
oligoméricas, ou seja, compostas de várias cadeias polipeptídicas, cada uma com um sítio ativo. A 
ligação do substrato ao sítio ativo de uma das subunidades afeta a conformação das demais, facilitando a 
ligação dos demais substratos a sítios ativos. 
Na maioria das vias metabólicas, é comum que o produto final atue como modulador alostérico negativo 
da enzima que catalisa as primeiras reações da via. Portanto, quando a concentração deste produto fica 
aumentada ele vai agir como um inibidor alostérico, diminuindo a velocidade da via e a sua própria 
produção. Este mecanismo é denominado inibição por retroalimentação ou feedback. Caso o produto 
final comece a ser consumido e consequentemente sua concentração diminua ele vai deixar de inibir a 
via, fazendo com isso que a via tenha sua velocidade aumentada. 
 
9. SITIO ALOSTÉRICO: as enzimas alostéricas são reguladas por efetores, que se ligam de forma não-
covalente a outro sitio que não o catalítico. Normalmente, essas enzimas são compostas por subunidades 
múltiplas. O sitio regulatório que liga o efetor pode estar localizado em uma subunidade não-catalítica. 
A hexoquinase apresenta maior afinidade 
pela glicose, uma vez que seu Km é menor 
como mostra o gráfico. 
A presença de um efetor alostérico pode alterar a afinidade da enzima por seu substrato ou modificar a 
atividade catalítica máxima da enzima, ou ambos. 
 
10. As enzimas alostéricas são sensíveis reguladoresdo metabolismo, porque ao se ligarem a determinados 
metabólitos celulares, sua atividade sofre grandes alterações. Estes metabólitos também podem ser 
chamados de efetuadores ou moduladores alostéricos, e podem ser positivos (aumento da velocidade de 
reação) ou negativos (redução da velocidade de reação) de acordo com o seu efeito. Portanto os 
moduladores alostéricos podem atuar tanto como inibidores, como ativadores da reação enzimática. 
 
 
11. 
 
 
12. As enzimas alostéricas são um dos tipos de enzimas que não podem ser explicadas pelo modelo de 
Michaelis-Menten.As enzimas alostéricas frequentemente exibem gráficos sigmoides da velocidade da 
reação versus a concentração de substrato [S], em vez de gráficos hiperbólicos previstos pela equação de 
Michaeli-Menten.