aluno: marcell crispim cinética enzimática universidade de são paulo – usp instituto de...

Aluno: Marcell Crispim

Cinética Enzimática

Universidade de São Paulo – USPInstituto de Ciências Biomédicas – ICBII

Departamento de Parasitologia

• Geralmente possuem composição protéica.

• São catalisadores de reações.

• Alteram a velocidade da reação mas não o equilíbrio.

• Estão no centro dos processos bioquímicos.

• Sua deficiência ou excesso de atividade pode caracterizar uma doença.

• São importantes alvos terapêuticos contra microrganismos.

Enzima

Enzima

Cinética enzimática

Baseia-se na determinação da velocidade da reação e como ela se modifica em resposta a mudanças nos parâmetros

experimentais.

Funções

• Medir a velocidade em que ocorre uma reação.

• Estudar a influência de alguns fatores nessa velocidade.

Cinética enzimática

Funções

• Otimizar a reação

• Estabelecer critérios para o seu controle

Cinética enzimática

Influência da [S]

Estudo do efeito da concentração do substrato

medida da velocidade da reação.

Influência da [S]

Influência da [S]

1913 Leonor Michaelis e Maul Menten

Consideram que uma reação enzimática ocorre em dois passos:

onde k1, k2, k3 e k4 são as constantes de velocidade de cada etapa.

RÁPIDA

LENTA

Michaelis - Menten

Podemos simplificar a reação:

Portanto:

A velocidade de formação de produto é dependente de [ES].

(eq. 1)

Michaelis - Menten

Como [ES] não é facilmente medida, precisamos descobrir uma expressão alternativa para [ES].

Excesso de substrato ESTADO ESTACIONÁRIO

[ES] permanece praticamente constante durante todo o tempo.

Michaelis - Menten

No estado estacionário:

Velocidade de formação de ES = Velocidade de decomposição de ES

Michaelis - Menten

Para simplificar a equação 4, foi definida uma constante, KM, conhecida como Constante de Michaelis:

KM é a razão da soma das taxas de desaparecimento do complexo ES pela taxa de formação deste.

Michaelis - Menten

quando KM é pequeno, k1 é relativamente grande e a

barreira de energia livre para a formação do complexo é

pequena.

KM, assim, reflete uma habilidade da enzima a se ligar

aos substratos e realizar a catálise.

desaparecimento

formação1

32 )(kkkKM

Michaelis - Menten

Substituindo a eq. 5 na eq. 4, teremos:

Michaelis - Menten

Na reação, pode-se assumir que o sítio da enzima pode estar ocupado ou livre. Assim a enzima existe em duas formas:

A forma livre E, e a forma ligada ES.

Michaelis - Menten

Substituindo a eq. 7 em 6, temos:

Que pode ser transformada em:

Michaelis - Menten

Podemos substituir esta eq. 9 na da velocidade inicial da reação

Michaelis - Menten

[E]TOTAL= [ES]

Vmáx = k3[E]TOTAL (eq. 11)

Em saturação de substrato

Michaelis - Menten

Então a equação 10, pode ser representada por:

Equação de Michaelis-Menten

Vmáx = k3[Et] (eq. 11)

Michaelis - Menten

][][2][

][][

21

)(][

][2 max

maxmax

SKSKS

KSS

VKSSVV

m

m

m

m

Temos: KM = [S]. Ou seja, KM corresponde à concentração de S necessária para se atingir a metade da velocidade máxima!

Michaelis - Menten

Michaelis - Menten

A equação de Michaelis-Menten pode ser representada na forma inversa (eq. 13) que representa uma equação do tipo y =ax+ b:

• Essa é uma equação de reta (y = ax + b) em que a inclinação (a) é igual a KM/Vmáx e o intercepto (b) é igual a 1/Vmáx,

• Essa é a forma mais comum de se determinar os parâmetros cinéticos (KM e Vmáx).

Michaelis - Menten

Michaelis - Menten

• Efeito da Concentração de Enzima na Velocidade da Reação

• concentração de substrato seja alta

aumento na concentração de enzima

um aumento na velocidade de reação

Michaelis - Menten

Quando fazemos o gráfico da velocidade da reação (V) em função da concentração de enzima, podemos observar uma relação linear:

Michaelis - Menten

Ao se utilizar uma concentração maior de enzima, VMAX será maior utilizando-se a mesma concentração de substrato

Vmax é maior em [E] maior, utilizando a mesma [S]

Michaelis - Menten