processos enzimaticos exercicios

Universidade Federal de Santa Catarina

Centro Tecnológico DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E

ENGENHARIA DE ALIMENTOS

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EXERCÍCIOS

PROCESSOS ENZIMÁTICOS PROF. AGENOR FURIGO JR.

1) 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). Calcule: a)o 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. 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 o tipo de inibição produzida por Ca++, kM da enzima para Mg++ e kI. 3) Uma enzima com um Km de 2,6.10-5 M foi testada para uma concentração inicial de substrato de 0,3 M. A velocidade observada foi 5,9.10-5 moles/(l.min). Se a concentração inicial de substrato fosse 2,0.10-5 M, qual seria o tempo necessário para a concentração de produto atingir 1,1.10-5 M. 4) A velocidade inicial de uma reação enzimática foi determinada em presença de vários inibidores (A, B e C) a várias concentrações de substrato (S). Os dados da velocidade na ausência e presença desse inibidor estão apresentados na tabela abaixo. Determine o modo de ação de cada inibidor e calcule a constante de inibição KI para A, B e C.

Velocidade inicial da reação (nmol/min) S (mM) Sem inibidor A a 5 µM B a 25 µM C a 0,1 mM 0,2 8,34 3,15 5,32 4,33 0,33 12,48 5,06 6,26 5,56 0,5 16,67 7,12 7,07 8,75 1,0 25,0 13,3 8,56 14,8 2,5 36,2 26,2 9,45 23,6 4,0 40,0 28,9 9,60 28,5 5,0 42,6 31,8 9,75 30,0





5) Os seguintes dados foram obtidos da oxidação enzimática do fenol por fenol oxidase a diferentes concentrações de fenol. (3 pontos) 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

a) Determine o tipo de inibição (competitiva, não-competitiva ou acompetitiva) e os parâmetros cinéticos vM, KM e KI.

b) Determine a velocidade de oxidação para CS = 70 mg/l. 6) Uma enzima foi testada a uma concentração inicial de substrato de 2x10-5 M. Em 6 minutos, metade do substrato foi utilizado. A constante KM para o substrato é 5x10-3 M. Calcule a concentração de produto formado em 15 min, seguindo a cinética de Michaelis-Menten. 7) Uma reação enzimática S → P é inibida por excesso de substrato. Dados de laboratório possibilitou-nos a elaboração do seguinte gráfico: Estime o volume de um reator de mistura ideal para uma produção de 200 moles de P por hora, operando-se à velocidade máxima de produção desse produto. 8) A aplicação de enzimas nas indústrias tem aumentado muito nos últimos anos, porém a forma de ação de uma enzima ainda apresenta alguns pontos não bem esclarecidos. Compare os dois modelos cinéticos de ação enzimática, ressaltando os pontos comuns e diferentes existentes entre eles. 9) A velocidade de uma reação enzimática, para uma concentração de substrato de [S] = 10-2 M e de enzima de 0,01 mg/mL, é igual a 20 nmoles/(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 substrado de [S] = 10-2 M. 10) 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.

1/vP (moles/l-h)-1

1/CS (moles/l)-112-10

4





11) Calcule: a) o tempo necessário para que um substrato com concentração S0 = 5.10-3 moles/L se reduza a 20% desse valor, através de uma reação enzimática, sendo dados KM = 6,7.10-4

moles/L e Vmáx = 3.10-5 moles/(L.min). b) o tempo necessário quando se adiciona um inibidor competitivo na concentração de 2.10-

5 mol/L, sendo KI = 2.10-6 moles/L.

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