Cofatores inorgânicos
Cofatores orgânicos ou metalo-orgânicos = coenzimas
Quimotripsina
Sítio ativo
Substrato “modelo”
Caminho energético de uma reação química não-catalizada
Caminho energético de uma reação química catalizada por uma enzima
G = Go + RTln([produtos]/[reagentes])
Reações são espontâneas se G < 0
G é uma função de:
i) Concentração relativa de reagentes e produtosii) Temperaturaiii) Tendência intrínseca da reação ocorrer, expressa explicitamentepelo valor de Keq ou Go
G = Go + RTln([produtos]/[reagentes])
No equilíbrio: i) G = 0 ii) [produtos]/[reagentes] = Keq
Logo, no equilíbrio:
0 = Go + RTlnKeq
ou
Go = - RTlnKeq
Keq = exp (-Go/RT)
Relação entre Go e Keq
Go = - RTlnKeq
Keq = exp (-Go/RT)
Mecanísmos de catálise: vide Voet capitulo 11, parte 3 (seção 11-3)
1) Catálise ácido-base2) Catálise covalente3) Catálise por íons metálicos4) Catálise eletrostático5) Efeitos de proximidade e orientação6) Ligação preferencial do complexo de estado de transição
Complementaridade entre o sítio ativo e o substrato
Diidrofolato redutase e seus substratos tetraidrofolato e NADP+
Energia livre do estado de transição é necessária para torçer obastão no caminho até sua quebra
Energia livre de ligação (GM) do bastão com a enzima neste exemplo estabiliza a forma não torcida do bastão.
Logo a energia livre do estado de transição necessária para torçer o bastão aumenta
Energia livre de ligação (GM) neste exemplo estabiliza a forma torcida do bastão.
Logo a energia livre do estado de transição necessária para torçer o bastão diminui
Enzimas utilizam a energia de ligação para diminuir a energia livre do estado de transição.
Mudanças conformacionais associadas com ligação do substrato
hexoquinase
Hexoquinase + D-glicose
Catálise por redução de entropia
Catálise porÁcidos e Bases – Uma tema Central paraCatáliseEnzimática
Ácido específico = H3O+
Base específica = OH-
Ácido geral = HABase geral: B:
Estabilização do estado de transiçãoe catálise por íons metálicos
Catálise básicogeral (remoção de H+)
Catálise ácidogeral (eliminação de OH-)
Alosteria ou Regulação alostérica
Aspartato transcarbamoilase
- moduladora + moduladora (ie CTP)
Autoregulação de viasmetabólicas
Inibição “feedback”
Hiperbólica: Lembra de curva de ligação de O2 para mioglobina
Lembra de : Y = [L]/(Kdiss + [L])
Velocidadenaquela [S]
Velocidade máximaConcentraçãodo substrato
Kdiss aparente do Complexo enzima-substrato
E + S ES E + P
Ks = [E][S]/[ES]= k-1/k1kcat
Velocidade de reação = d[P]/dt = kcat[ES]Podemos assumir que d[ES]/dt = 0 (assunção de estado
estacionário)Logo: taxa de formação de ES = taxa de sua destruição
k1[E][S] = (k-1 + kcat)[ES] k1{[ETOT]-[ES]}[S] = (k-1 + kcat)[ES]
k1[ETOT] [S] - k1 [ES][S] = (k-1 + kcat)[ES] k1[ETOT] [S] = k1 [ES][S] + (k-1 + kcat)[ES] k1[ETOT] [S] = [ES]{k1[S] + (k-1 + kcat)} [ES]= k1[ETOT] [S]/{k1[S] + (k-1 + kcat)} [ES]= [ETOT] [S]/{[S] + (k-1 + kcat)/ k1} [ES]= [ETOT] [S]/{[S] + KM} onde KM = (k-1 + kcat)/ k1
Logo: velocidade = kcat[ETOT][S]/(KM + [S])
k1
k-1
E + S ES E + P
Ks = [E][S]/[ES]= k-1/k1kcat
velocidade = kcat[ETOT] [S]/(KM + [S])
Vo = kcat[ETOT][S]/(KM + [S])
Vo = Vmax[S]/(KM + [S]) onde Vmax = kcat[ETOT]
Notar que KM = (k-1 + kcat)/ k1
Logo, se k-1 >> kcat KM = k-1/ k1 = Ks = [E][S]/[ES] =Constante de dissociação
do complexo ES (ezima-substrato)
k1
k-1
Condição de equilíbrio rápido Entre E, S e ES.
Quando[S] >>KM
Quando[S] << KM
Lineweaver-Burke
Vo = kcat[ETOT][S]/(KM + [S])
Quando [S] << KM : Vo = kcat[ETOT][S]/KM = (kcat/KM) x [ETOT][S]
Logo, kcat/KM é um aparente constante cinético bimolecular da reação E + S E + P
E tem um limite máximo de 108 – 109 M-1s-1
= 1 + [I]/KI
’ = 1 + [I]/K’I
= 1 + [I]/KI
’ = 1 + [I]/K’I
Inibição Competitiva
Vo = Vmax[S] KM + [S]
= 1 + [I]/KI
Inibição não-competitiva(“uncompetitive”)
Vo = Vmax[S] KM + ’[S]
’ = 1 + [I]/K’I
Inibição Mista
Vo = Vmax[S] KM + ’[S]
= 1 + [I]/KI
’ = 1 + [I]/K’I
(Quando = ’,
“non-competitive”
Intercepto no eixo X)
Inibidora suicida
EH+ E + H+ativa inativa
pKa = 3
EH22+ EH+ + H+ E + 2H+
inativa pKa ativa pKa inativa = 6,5 = 9,2
Hidrólise de amidas catalizada por quimotripsina
quimotripsina
quimotripsina
qumiotripsina
Sítio ativo de quimotripsina
Cooperatividade e alosteria
Exemplo: enzima homotrópica (substrato é um modulador positivo ou ativador)
Exemplo: enzima alostérica
(moduladores positivos ou negativos mudam KM)
Exemplo: enzima alostérica
(moduladores positivos ou negativos mudam Vmax)
REGULAÇÃO POR MODIFICAÇÃO COVALENTE