Cinética enzimática (resumo part. 2)

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Cinéti�� E�z��áti��
Fat���� qu� ��e��m � �e��c��a�� d� �e�ção
As diferentes enzimas mostram diferentes respostas às
alterações de concentração de substrato, temperatura
e PH.
-CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
❏ Velocidade máxima
A velocidade de uma reação (v) é o número de
moléculas de substrato convertidas em produto por
unidade de tempo. A velocidade de uma reação
catalisada por enzima aumenta conforme a
concentração de substrato, até uma velocidade
máxima (Vmax) ser atingida. A obtenção de um
platô na velocidade da reação em altas
concentrações de substrato reflete a saturação de
substrato em relação aos sítios ativos disponíveis
nas enzimas presentes.
❏ Formato hiperbólico da curva cinética
A maioria das enzimas mostram uma cinética de
Michaelis-Menten, na qual a curva da velocidade da
reação inicial (Vo), contra a concentração de
substrato [S] , possui um formato hiperbólico.
Por outro lado, as enzimas alostéricas
frequentemente mostram uma curva sigmóide.
- TEMPERATURA
❏ Aumento da velocidade
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
Uma elevação maior da temperatura resulta
em redução da velocidade, pois devido a alta
temperatura ocorre a desnaturação da enzima.
-pH
❏ Ionização do sítio ativo
A concentração de H+ afeta a velocidade de
reação de várias maneiras. Primeiro, o processo
catalítico geralmente requer que a enzima e o
substrato tenham determinados grupos
químicos em um estado ionizado ou não-ionizado,
de modo a interagirem. O pH contribui para
tornar o ambiente propício para essas interações,
fazendo, assim, a velocidade da reação diminuir.
❏ Desnaturação da enzima
Valores extremos de pH podem levar à
desnaturação da enzima, pois a estrutura da
molécula proteica cataliticamente ativa depende
do caráter iônico das cadeias laterais dos
aminoácidos.
❏ O pH ideal varia de acordo com a enzima
O pH no qual a atividade máxima da enzima é
atingida difere de uma pra outra, e geralmente
reflete o Ph no qual a enzima funciona no
organismo.
Equ�ção d� M���a�l��-Men���
A equação de Michaelis-Menten descreve como a
velocidade da reação varia com a concentração do
substrato:0
❏ Concentrações relativas de E e S
A concentração de substrato [S] é muito maior
do que a concentração da enzima [E], de
modo que a porcentagem de substrato ligado
à enzima em qualquer tempo é pequena.
❏ Hipótese do estado de equilíbrio
O [ES] não varia com o tempo, isto é, a
velocidade de formação do complexo ES é
igual a da degradação de ES (para E+ S e para
E+ P). Em geral, um intermediário em uma
série de reações é dito estar em um estado de
equilíbrio quando sua velocidade de síntese é
igual a velocidade de degradação.
❏ Velocidade incial
Somente as velocidade iniciais da reação (Vo)
são utilizadas na análise das reações
enzimáticas. Isso significa que a velocidade da
reação é medida assim que a enzima e o
substrato são misturados. Nesse momento a
concentração de produto é muito pequena e,
assim sendo, a velocidade da reação inversa
de P para S é ignorada
-ASPECTOS IMPORTANTES
❏ Características do Km
A constante de Michaelis é característica de uma
enzima e de determinado substrato seu, no qual
reflete a afinidade da enzima para aquele
substrato. O km é numericamente igual à
concentração do substrato na qual a velocidade
da reação é igual a metade da velocidade
máxima. O Km não varia com a concentração da
enzima.
1- Um Km baixo, 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 a velocidade que é a metade da
velocidade máxima.
2- Um Km alto, reflete o inverso, isto é, baixa
afinidade.
❏ Relação entre a velocidade e a concentração da
enzima
A velocidade da reação é diretamente
proporcional à concentração da enzima em
qualquer concentração de substrato. Por
exemplo, se a concentração da enzima é reduzida
pela metade, a velocidade inicial da reação (Vo),
assim como a Vmáx, são reduzidas à metade da
velocidade original.
❏ Ordem da reação
Quando a [S] é muito menor do que o Km, a
velocidade da reação é aproximadamente
proporcional à concentração do substrato. A
velocidade da reação é dita de 1 ordem com relação
ao substrato.
Quando a [S] é muito maior do que o Km, a
velocidade é constante e igual à Vmáx. A velocidade
da reação nesse caso é independente da
concentração de substrato e é dita de ordem 0 em
relação à concentração de substrato.
-GRÁFICO DE LINEWEAVER-BURKE
Quando Vo é colocada em um gráfico contra [S], nem
sempre é possível determinar quando a Vmáx é
alcançada, devido à ascensão gradual da curva
hiperbólica em altas concentrações de substrato.
Porém, se colocarmos 1/Vo versus 1/[S], obtém-se
uma linha reta. Também chamado de gráfico dos
duplos recíprocos, pode ser utilizado para calcular Km
e Vmáx, assim como para determinar o mecanismo
de ação de inibidores enzimáticos.
Ini��ção d� ��i��d��e ��z��áti��
Qualquer substância que possa diminuir a velocidade
de uma reação catalisada por uma enzima é chamada
de inibidor.
- Os inibidores reversíveis ligam-se à enzima por meio
de ligações não covalentes. A diluição do complexo
enzima-inibidor resulta na dissociação do inibidor
reversivelmente ligado e na recuperação da atividade
enzimática.
- A inibição irreversível ocorre quando uma enzima
inibida não recupera sua atividade quando o complexo
EI é diluído.
Os dois tipos mais comuns de inibição encontrados
são inibição competitiva e inibição não competitiva.
-INIBIÇÃO COMPETITIVA
Ocorre quando o inibidor liga-se reversivelmente ao
mesmo sítio que o substrato normalmente ocuparia,
dessa forma, compete com o substrato por esse sítio.
❏ Efeito sobre a Vmáx
O efeito é revertido pelo aumento da [S]. Em uma
concentração de substrato suficientemente alta, a
velocidade da reação atinge a Vmáx observada na
ausência do inibidor.
❏ Efeito sobre o Km
Aumenta o Km aparente para determinado
substrato. Isso significa que, na presença de um
inibidor competitivo, mais substrato é necessário
para atingir metade da Vmáx.
❏ Efeito sobre a curva de Linewaever-Burke
A inibição competitiva apresenta uma curva
característica, na qual as curvas da reação inibida
e não inibida interceptam o eixo do y em /Vmáx (a
Vmáx não é alterada). As reações inibida e não
inibida interceptam o eixo x em pontos diferentes,
indicando que o Km aparente é aumentado na
presença do inibidor competitivo.
-INIBIÇÃO NÃO COMPETITIVA
Esse tipo pode ser reconhecido por seu efeito
característico sobre Vmáx. A inibição não competitiva
acontece quando o inibidor e o substrato ligam-se a
sítios diferentes sobre a enzima. O inibidor não
competitivo pode ligar-se tanto à enzima quanto ao
complexo ES, de modo a impedir que a reação ocorra.
❏ Efeito sobre a Vmáx
A inibição não competitiva não pode ser superada
pelo aumento da concentração de substrato.
Desse modo, os inibidores não competitivos
diminuem a Vmáx da reação.
❏ Efeito sobre o Km
Os inibidores não competitivos não interferem na
ligação do substrato com a enzima. Portanto, a
enzima possui o mesmo Km na presença ou
ausência do inibidor.
❏ Efeito sobre a curva de Lineweaver-Burke
A Vmáx diminui na presença de um inibidor não
competitivo, enquanto o Km não é alterado.
Reg���ção d� ��i��d��e ��z��áti��
As velocidades da maioria das enzimas respondem a
mudanças na concentração dos substratos, pois o
nível intracelular de muitos dos substratos se
encontra na faixa do Km. Dessa forma, um aumento
na concentração do substrato é refletido no aumento
da velocidade de reação, o que tende a fazer a
concentração do substrato retornar ao valor normal.
Além disso, algumas enzimas com funções
reguladoras especializadasrespondem a efetores
alostéricos ou a modificações covalentes, ou ainda
possuem a velocidade de sua síntese alterada quando
as condições fisiológicas são alteradas.
-EFETORES ALOSTÉRICOS
A presença de um efetor alostérico pode alterar a
afinidade da enzima pelo seu substrato ou modificar a
atividade catalítica máxima da enzima ou ambos. Os
efetores que inibem a atividade enzimática são
denominados efetores negativos e aqueles que
aumentam são os efetores positivos.
-EFETORES HOMOTRÓPICOS
Quando o substrato em si atua como efetor, o efeito é
dito homotrópico. Um substrato alostérico funciona,
mais frequentemente, como um efetor positivo. Nesse
caso, a presença de uma molécula de substrato em
um sítio da enzima aumenta as propriedades
catalíticas de outros sítios de ligação ao substrato,
isto é, seu sítios exibem cooperatividade.
-EFETORES HETEROTRÓPICOS
Pode ser diferente do substrato, em cujo caso o efeito
é dito heterotópico. Um exemplo disso é a inibição por
retroalimentação, na qual o sítio alostérico se liga ao
ao produto final. Se a concentração do mesmo
aumenta, a enzima inicial da rota é inibida.
Essa inibição fornece à célula um produto de que ela
necessita regulando o fluxo de moléculas de substrato
em uma via que leva à síntese daquele produto
-REGULAÇÃO ENZIMÁTICA POR MODIFICAÇÃO
COVALENTE
Muitas enzimas podem ser reguladas por modificação
covalente, mais frequentemente pela adição ou
remoção de grupos fosfato de resíduos específicos de
serina, treonina ou tirosina na enzima. A fosforilação
de proteínas é reconhecida como uma das principais
formas pelas quais os processos celulares são
regulados.
❏ Fosforilação e desfosforilação
As reações de fosforilação e desfosforilação
são catalisadas por uma família de enzimas,
denominadas de proteínas cinases, as quais
utilizam o ATP como doador de fosfato. Os
grupos fosfato são clivados de enzimas
fosforiladas pela ação das
fosfoproteínas-fosfatases
❏ Resposta da enzima à fosforilação
Dependendo da enzima, a forma fosforilada
pode ser mais ou menos ativa do que a forma
não fosforilada.
-INDUÇÃO E REPRESSÃO DA SÍNTESE DE ENZIMAS
Os mecanismos reguladores descritos previamente
modificam a atividade enzimática existente.
Entretanto, as célula podem regular a quantidade de
de enzima presente, em geral alterando a velocidade
da síntese da enzima. O aumento (indução) ou
diminuição (repressão) da síntese da enzima leva a
uma alteração na população total de sítios ativos.
As enzimas sujeitas à regulação da síntese em geral
são aquelas que são necessárias apenas em um
estágio do desenvolvimento ou em condições
fisiológicas especiais.
Alterações dos níveis enzimáticos como resultado da
indução ou da repressão da síntese proteica são
lentas (de horas a dias), comparadas com as
alterações alostéricas, as quais ocorrem em segundos
a minutos.
En�i��s ��o�téri���
São enzimas cuja atividade catalítica pode ser
regulada ou modulada pela presença de efetores
alostéricos nos sítios alostéricos, nos quais se ligam
de forma não covalente a outro sítio que não o sítio
catalítico.
Elas são amplamente distribuídas na natureza e
tendem ocupar posições-chave na regulação das
rotas metabólicas.
São proteínas simétricas que contém, pelo menos,
duas subunidades, na qual possui rotação entre elas e
tem efeito de ligação e catalítico entre os sítios ativos
da enzima.