Estudo Dirigido - Cinética Enzimática

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ESTUDO DIRIGIDO: CINÉTICA ENZIMÁTICA 
1. Explique como se faz a medida da velocidade da reação que uma 
enzima catalisa, visto que a atividade enzimática pode ser medida 
pela velocidade da reação enzimática. Pode-se medir a velocidade 
analisando a quantidade de produto formado e a quantidade de substrato 
transformado por unidade de tempo. 
 
2. Vários fatores influenciam a atividade enzimática. Explique os 
fatores que seguem: 
a) pH – cada enzima apresenta um pH ótimo relacionado com a 
atividade biológica que desempenha no organismo, ou seja, um pH 
em que sua velocidade é máxima. Cada uma pode requerer que 
diferentes grupos químicos estejam ionizados ou não ionizados para 
um bom funcionamento. Dessa forma, cada um desses grupos terá 
uma determinada faixa de pH em que se encontrará ionizado. Caso 
esse pH não esteja adequado, a velocidade da reação pode diminuir. 
Além disso, pHs extremos podem causar a desnaturação da enzima. 
 
 
 
b) temperatura – a temperatura aumenta a velocidade de reação até 
uma temperatura ótima. Isso ocorre pois mais moléculas adquirem a 
energia necessária para vencer o estado de transição. No entanto, 
após a temperatura ótima, as enzimas começam a desnaturar e 
então a velocidade de reação diminui. A maioria das enzimas 
humanas têm temperatura ótima entre 35 e 40ºC. 
 
 
 
 
c) concentração de enzima – o aumento da concentração de enzima 
sempre aumentará a velocidade de reação enquanto houver 
substrato em excesso, visto que disponibiliza mais sítios de ligação. 
 
 
3. Como funciona a influência da concentração de substrato sobre a 
velocidade da reação em enzimas Michaelianas? Aborde a ordem 
zero e a primeira ordem. 
Em enzimas com comportamento Michaeliano, a concentração de substrato 
influencia proporcionalmente a formação de produto até que se ocupe 
todos os sítios catalíticos disponíveis, ou seja, até se atingir o platô. Nessa 
fase, a reação é de primeira ordem (dada a proporcionalidade substrato-
produto). A partir daí, quando o substrato passa a estar em excesso, a 
reação passa a ser de ordem zero e a formação de produto não mais 
depende da concentração de substrato e a velocidade de formação passa a 
ser constante. 
 
 
 
4. Por que a atividade enzimática depende do poder catalítico? 
Quanto maior o poder catalítico da enzima, mais rapidamente ela 
transformará o substrato em produto, liberando-o e em seguida ligando-se 
novamente ao restante do substrato (maior número de renovação). Dessa 
forma, transformará uma maior quantidade de substrato saturando menos 
enzimas, de modo que a velocidade máxima será maior e portanto, obterá 
uma maior atividade enzimática. 
 
5. A constante de Michaelis (Km) trata da afinidade da enzima pelo 
substrato. Em relação ao Km, quais as afirmativas são verdadeiras? 
a) O Km é característico da enzima e de seu substrato específico. 
Verdadeiro 
b) O Km não varia com a concentração da enzima. Verdadeiro 
c) O Km é numericamente igual à concentração de substrato em que a 
velocidade é ½ da Velocidade máxima da reação. Verdadeiro 
 
6. Uma enzima age sobre dois substratos com afinidades diferentes. O 
Km para o substrato B1 (Km1) é maior do que o Km para o 
substrato B2 (Km2). Com qual subtrato ela possui maior afinidade? 
A enzima E possui mais afinidade dom o substrato B2 pois o fato de possuir 
um Km menor indica que é necessário uma menor concentração de 
substrato para que atinja a metade da velocidade máxima. 
 
7. Entre a hexocinase e a glicocinase, qual das enzimas possui mais 
afinidade pela glicose? Por que os tecidos hepáticos e pancreáticos 
expressam a glicocinase? 
 
A enzima que apresenta mais afinidade pela glicose é a hexoquinase, pois 
para atingir metade da Vmáx a concentração de glicose é muito menor que 
para a mesma situação com a glicoquinase, ou seja, a hexoquinase possui 
menor Km. 
Esses tecidos apresentam a glicoquinase pois assim não são totalmente 
dependentes do metabolismo da glicose para obter energia, como são as 
 
células sanguíneas vermelhas. No jejum normal, a glicose sangüínea pode 
diminuir drasticamente para menos de seu nível normal dos eritrócitos, 
cerca de 5 mM. Devido ao Km baixo da hexoquinase, a célula sangüínea 
vermelha consegue, ainda, fosforilar glicose em velocidades próximas à 
Vmáx. O fígado, contudo, armazena grandes quantidades do excesso de 
glicose como glicogênio ou a converte em gordura. Devido ao fato de a 
glicoquinase ter um Km de aproximadamente 5 mM, a velocidade de 
fosforilação da glicose no fígado tenderá a aumentar à medida que a 
glicose sangüínea aumenta após uma refeição rica em carboidratos e 
diminuir à medida que os níveis de glicose sangüínea diminuem. O alto Km 
da glicoquinase hepática promove, assim, o armazenamento de glicose 
como glicogênio hepático ou como gordura, mas apenas quando a glicose 
está sendo fornecida em excesso. 
 
8. Explique as enzimas alostéricas. Enzimas alostéricas são enzimas que 
não seguem a cinética de Michaelis-Menten e costumam apresentar uma 
curva sigmoide no gráfico da velocidade de reação x substrato. Com essas 
enzimas, a afinidade da enzima pelo substrato é dependente da 
concentração do substrato, pois trabalham com o mecanismo de 
cooperação, que faz com que a ligação do substrato no sítio ativo afete a 
afinidade dos outros sítios pelo substrato nessa mesma enzima. Costumam 
apresentar a forma relaxada e tensa e são importantes reguladoras de vias 
metabólicas. Agem por meio de ligações reversíveis e não covalentes com 
compostos regulatórios denominados moduladores alostéricos ou efetores 
alostéricos, que geralmente são metabólitos pequenos ou cofatores. 
 
9. Explique o sítio alostérico. O sítio alostérico é o local de ligação 
específico do modulador da enzima alostérica. Podem existir um ou mais 
sítios alostéricos, e esses são distintos do sítio ativo, exceto no caso de 
enzima alostérica homotrópica, em que o modulador e o substrato são a 
mesma substância. 
 
10. O que acontece mediante a ligação de um modulador alostérico 
positivo em uma enzima alostérica? O efetor positivo possui maior 
afinidade com a forma R da enzima, então a consequência é o 
deslocamento do equilíbrio em favor da forma R a partir da comunicação da 
subunidade regulatória para as subunidades catalíticas através de uma 
mudança conformacional que permite que o substrato tenha maior 
afinidade com a enzima, aumentando a atividade enzimática. Se todas as 
moléculas da enzima estiverem na forma R é possível que se siga a cinética 
Michaeliana. 
 
 
 
11. E mediante o modulador negativo? O modulador negativo ou inibidor se 
liga mais fortemente ao estado T, diminuindo a atividade enzimática pois é 
mais difícil a afinidade com o substrato. Eles podem ter seu próprio sítio de 
ligação na enzima ou competir com o substrato no sítio ativo e impedir a 
cooperatividade. 
 
12. Explique por que as enzimas alostéricas não são Michaelianas. 
Ainda que as enzimas saturem quando há substrato suficiente para tanto, a 
curva do gráfico velocidade de reação x substrato não é hiperbólica, mas 
sim sigmoide. Nessa curva há, como na primeira, um ponto que 
corresponde a concentração de substrato necessária para atingir metade da 
velocidade máxima, mas esse ponto não é chamado de Km justamente por 
não seguir a curva hiperbólica. Utiliza-se, então, os símbolos [S]0,5 e K0,5 para 
tanto. O comportamento sigmoide se dá por conta da cooperatividade que 
as enzimas alostéricas exibem, fazendo com que a ligação dos substratos 
levem gradualmente à mudança do estado T para o estado R, mais ativo. 
Além disso, a curva sigmoide também representa o fato de que pequenas 
alterações de modulador podem levar a grandes alterações na atividade 
enzimática. 
 
REFERÊNCIAS 
 
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SMITH, c., MARKS, A.D., LIEBERMAN, M. Bioquímica médicabásica de Marks. 
Uma abordagem clínica. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 980p. 
 
NELSON, D.L., COX, M.M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5 ed. São 
Paulo: Sarvier-Artmed, 2011. 1304p