LISTA DE EXERCÍCIOS_01_rev 03

Prévia do material em texto

1 
 
 
Introdução à Engenharia Bioquímica Professor. Kleber B. Oliveira 
Lista de Exercícios Assunto: Cinética de reações enzimáticas Período: 
Aluno: Matricula: 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
1) (UFSC/CTC/EQA) A reação p-nitrofenolfosfato → p-nitrofenol é catalisada pela enzima fosfatase. Para 
determinadas condições verificou-se que esta reação obedece a cinética de Michaelis- Menten onde kM=8,6 
mmoles/L e VM=2,5 mmol/L.min. 
a) Calcule volume de um reator batelada que produza 100 moles/h de p-nitrofenol, com conversão 80%, a 
partir de uma solução de p-nitrofenolfosfato 1 M, sabendo-se que o tempo entre uma batelada e outra é 
de 2,5 horas (incluindo tempo morto, tM=30min), considerando uma jornada de trabalho de 8h/dia. 
b) Qual seria o volume de reator de mistura para a mesma conversão acima, a fim de obter a mesma 
produção de p-nitrofenol. 
 
2) A reação citrato → oxalacetato + acetato é catalisada pela enzima citratase e exige a presença de magnésio. 
Os seguintes dados foram obtidos em experimentos em que se investigou o efeito de íons Ca++ como inibidor 
dessa reação. 
 velocidade da reação (mmol/L.seg) 
[Mg++] (mmol/L) [Ca++]=0 [Ca++]=2,5 mmol/L [Ca++]=5 mmol/L 
8,35 11,75 9,65 7,25 
2,99 8,5 5,6 4,0 
0,96 4,8 2,33 1,58 
0,32 2,8 1,04 0,62 
 
Determinar: 
 
a) Os parâmetros Vmáx e KM, sem a presença do inibidor; 
b) O tipo de inibição produzida por Ca++, bem como os novos valores de KM e KI para cada concentração 
de inibidor. 
 
3) Uma enzima com um KM de 2,6.10-5M foi testada para uma concentração inicial de substrato de 0,3 M. A 
velocidade observada foi 5,9.10-5moles/(L.min). Se a concentração inicial de substrato fosse 2,0.10-5M, qual 
seria o tempo necessário para a concentração de produto atingir 1,1.10-5M, considerando que em ambos os 
casos o processo atingiu a mesma conversão. 
 
4) Uma enzima foi testada a uma concentração inicial de substrato de 2x10-5M. Em 6 minutos, metade do 
substrato foi utilizado. A constante KM para o substrato é 5x10-3M. Calcule a concentração de produto formado 
em 15 min, seguindo a cinética de Michaelis-Menten. 
 
5) Os seguintes dados foram obtidos da oxidação enzimática do fenol por fenol oxidase a diferentes 
concentrações de fenol. 
 
CS(mg/L) 10 20 30 50 60 80 90 110 130 140 150 
v(mg/L.h) 4 7,5 10 12,5 13,7 15 15 12,5 9,5 7,5 5,7 
 
Determine a velocidade de oxidação para CS = 70 mg/L, bem como os parâmetros KM e Vmáx. 
 
6) Recentemente foi descoberto que a substância esfingosina-1-fosfato (SSP) (C18H38NO5P) é importante 
para a sobrevivência de células humanas. A síntese de SSP a partir de Esfingosina (C18H37NO2) e ATP é 
catalisada pela enzima esfingosina-cinase. O conhecimento da cinética desta reação pode ser importante 
para o desenvolvimento de drogas para o tratamento do câncer. A velocidade da reação da esfingisina-cinase 
foi medida na presença e na ausência do inibidor threo-esfingosina, um estereoisômero da esfingosina, [I]=10-
2mmol/L. Os resultados são mostrados a seguir. 
 
[Esfingosina] (M) v (mg/L.min), sem inibidor v (mg/L.min), com inibidor 
2,5 32,3 8,5 
3,5 40 11,5 
5 50,8 14,6 
2 
 
10 72 25,4 
20 87,7 43,9 
50 115,4 70,8 
 
a) Quais são os valores de KM e Vmax na ausência do inibidor? 
b) Quais são os valores de KM e Vmax na presença do inibidor? 
c) Que tipo de inibidor é a threo-esfingosina? Justifique. 
 
7) Considerando a mesma reação enzimática do problema anterior, a velocidade de reação para uma 
concentração inicial de substrato de [S]0 =10-2 M e de enzima de 0,01 mg/mL, é igual a 20 mmoles/(L.min). 
Sabendo-se que o valor de KM é 10-5 M, calcule: 
 
a) A quantidade de produto formado após 5 min de reação; 
b) A velocidade inicial de reação, usando a mesma concentração de enzima e uma concentração de 
substrato de [S] = 10-5 M; 
c) A velocidade inicial de reação, dobrando-se a concentração de enzima, para a concentração de substrato 
de [S] = 10-2 M. 
 
8) Lisina acetiltransferase 8 (KAT8) é uma enzima que se liga dois substratos (bi-substrato); acetil coenzima 
A (Ac-CoA) e histona H4. Esta classe de enzimas tem sido associada com a patologia de várias doenças, 
incluindo câncer, doenças inflamatórias e neurológicas. Dessa forma, estudos têm sido realizados no intuito 
de identificar inibidores biológicos para esta enzima. Dekker et al. (2015) no artigo “Enzyme kinetics and 
inhibition of histone acetyltransferase KAT8”, estudaram a cinética enzimática e inibição de KAT8 na presença 
de ácido anarcádico (AA). A partir dos dados obtidos experimentalmente, utilizando os modelos de Michaellis-
Menten, determine: 
a) Os parâmetros cinéticos Km e Vmáx para ambos os substratos; 
b) O tipo de inibição para o substrato Ac-CoA, bem como os novos valores de Km, Vmáx na presença do 
inibidor, para um KI=37,3 e KI’=41,5, para as [AA] de 80 e 160µM de, respectivamente. Discuta os 
resultados apresentados. 
 
[Histona H4][M] v[M/min] 
12,5 3,0 [AA]=0M [AA]=80M [AA]=160M 
25 5,15 [Ac-CoA] [M] v[M/min] v[M/min] v[M/min] 
50 7,82 2,5 7,42 6,45 5,50 
100 12,0 5,0 9,92 8,32 6,90 
200 15,55 10,0 11,81 9,42 7,38 
400 17,0 20,0 12,57 10,40 8,32 
 
9) Apesar de sua alta especificidade, as enzimas podem sofrer ação de agentes que reduzem sua capacidade 
de catalisar reações. Apresente as principais formas de inibição, explique como cada uma atua sobre a 
enzima e compare-as em um gráfico apresentando suas peculiaridades. 
 
10) Os dados do gráfico abaixo foram obtidos experimentalmente e não se sabe a cinética da reação. Sabe-
se que é um mecanismo complexo. Propõe-se o seguinte esquema de reações na transformação de um 
substrato S na presença de uma enzima E, formando o produto P. 
 
1
2
3
2
4
5
* (1)
* (2)
* * (3)
k
k
k
k
k
S E ES
ES H O P E
ES S SES
 
  
 
 
 
Deduza a expressão da taxa em relação ao substrato S e determine as constantes. Caso possível, faça as 
simplificações necessárias. Calcule as constantes utilizando os dados da Tabela abaixo. 
 
Vmax/(-rs) 2,350 1,960 1,550 1,220 1,110 1,07 
S(mmol/L) 0,045 0,060 0,077 0,117 0,235 0,494 
 
 
 
3 
 
11) JÚNIOR et al. (2015) investigaram os métodos de linearização da equação de Michelis-Menten na 
determinação das constantes cinéticas Km e Vmáx na hidrólise da sacarose pela enzima invertase no processo 
de fermentação pela S. cerevisiae. Para tal, compararam os métodos de Lineweaver-Burk, Eadie-Hoffstee e 
Hanes-Woolf, utilizando os seguintes dados experimentais: 
 
Cs (mmol/L.min) (-rs) (mmol/L.min) 
0,269 16,943 
1,075 39,236 
1,882 71,338 
2,957 90,064 
4,032 98,981 
5,914 106,115 
8,065 111,465 
13,979 125,732 
19,893 126,624 
29,839 126,624 
40,054 130,191 
60,215 130,191 
80,108 130,472 
 
Determine os parâmetros através dos métodos de linearização citados e compare com métodos de regressão-
linear. Discuta os resultados obtidos.