Estudo da velocidade da reação enzimática e como ela se altera em

Estudo da velocidade da reação
enzimática e como ela se altera em
função de diferentes parâmetros
Importante abordagem para o
entendimento do mecanismo de ação
de uma enzima.
Vários fatores afetam a atividade de uma
enzima – pH, temperatura e substrato
Concentração do substrato - Parâmetro
mais importante para comparar a atividade e
o tipo de reação das enzimas
pH e temperatura – relacionados com
estrutura ativa das enzimas
Atividade enzimática é afetada pelo pH
O pH pode influenciar a atividade de uma enzima através de maneiras
distintas. Primeiramente, o pH pode levar à desnaturação proteica.
O pH também pode interferir na atividade de uma enzima alterando o
padrão de cargas de um determinado sítio ativo ou catalítico, ou alterando
a conformação geral da proteína.
Atividade enzimática é afetada pela temperatura
O aumento de temperatura aumenta a taxa de reação enzimática devido
ao aumento de energia cinética das moléculas participantes da reação.
A temperatura pode interferir nas interações que mantém as estruturas
secundárias e terciárias (pontes de hidrogênio e interações hidrofóbicas),
podendo levar à desnaturação protéica.
A concentração do substrato afeta a velocidade das
reações catalisadas por enzimas
enzima
Curva que relaciona [S] e V0 é uma hipérbole, concentrações
mais baixas aumento linear da velocidade, concentrações mais
altas velocidade atinge um valor máximo
Concentrações
baixas de
substrato ocorre
aumento linear
entre
Velocidade(V0) e o
Substrato [S]
 [S]  V0
aumenta cada vez
menos até atingir
um patamar (Vmax)
Curva relacionando [S] e V0 pode ser expressa algebricamente
Equação de Michaelis-Menten
Constante de Michaelis
TAREFA – Fazer para entregar na próxima aula a dedução da equação de
Michaelis-Menten
O que é Km ?
É a concentração do substrato
onde se obtém metade da
velocidade máxima da reação
TAREFA – Demonstrar algebricamente o que é Km usando a equação de
Michaelis-Mentem e a definição de Km.
Km e a Vmax varia de enzima para enzima caracterizandoas e pode variar também com o substrato
Rubisco
•Km CO2 - 9μM
•Km O2 - 350 μM
Hexoquinase Glicose Km - 0,05 μM
Frutose Km -1,5 μM
Km não é uma medida de afinidade da enzima
pelo substrato mas sim a concentração do
substrato onde se obtém a metade da
velocidade máxima da reação
Equação de Michaelis-Menten
Transformações da equação de Michaelis-Menten
Equação de Lineweaver-Burk ou duplo-recíproco
Inversão dos dois lados da equação de Michaelis-Menten
Separação dos componentes do lado direito.
Equação de Lineweaver-Burk ou duplo-recíproco
inverter
Separar
componentes e
resolver
y
=
Km
a
1
x
+
b
y
Com essa
transformação
matemática passa-se
a trabalhar com uma
reta e não com uma
hipérbole, mais fácil.
Várias informações
podem ser obtidas
com esse gráfico
x
a = coeficiente angular
y=0
b = coeficiente linear
x=0
Através da análise da cinética da reação pode-se descobrir qual
o mecanismo de ação da reação com relação ao substrato
A atividade de todas as enzimas pode ser
inibida por determinadas moléculas
Inibidores enzimáticos
São moléculas que interferem com a
catálise diminuindo ou interrompendo a
reação enzimática
Como são classificados os inibidores de
acordo com seu mecanismo de ação?
Reversíveis
Irreversíveis
Inibição competitiva
Inibição incompetitiva
Inibição mista ou não competitiva
Como eles atuam?
Reversíveis - Inibição competitiva
Inibidor compete com o substrato pelo sitio ativa da enzima
Inibidor tem estrutura molecular semelhante à do substrato
 [S] deslocar inibidor do
sítio ativo e manter Vmax
V max é constante na presença do inibidor devido à
grande quantidade de substrato
Reversíveis - Inibição incompetitiva
Inibidor se liga em um
sítio diferente do centro
ativo, impede a reação do
complexo ES.
Independente da concentração do substrato o Km e a
Vmax estão alterados
Reversíveis - Inibição mista ou não competitiva
Inibidor se liga tanto ao
complexo ES como à
enzima, em um sítio
diferente do centro ativo
Independente da concentração do substrato o
Km e a Vmax estão alterados
Inibição irreversível
Inibidor se liga de maneira estável ou covalente
com um grupo funcional importante para a
atividade enzimática
Utilizados experimentalmente para definir os
aminoácidos essenciais do centro ativo das
enzimas
Inativar determinadas enzimas em situações
biológicas importantes
Este é o mecanismos de ação dos inseticidas
organofosforados, como o malathion e o parathion.
Absorção via pele, inalação e ingestão alimentos contaminados.
Metabolismo hepático lento - intoxicação
Reagem com o resíduo de serina no sitio ativo das serinoenzimas, formando um complexo irreversível.
Uma das enzimas altamente sensível a esses compostos é
a acetilcolinesterase, responsável pela metabolização do
neurotransmissor acetilcolina em neurônios centrais e
periféricos (envenenamento por organofosforados)
Sintomas – depressão respiratória, letargia, convulsões, coma
Regulação da atividade enzimática
No metabolismo celular
grupos de enzimas
trabalham em conjunto
onde o produto de uma é
o substrato da outra
Via metabólica
Nessas vias existe
sempre uma enzima que
determina a velocidade
com que o grupo vai
trabalhar – enzimas
reguladoras
•Regulam a velocidade das reações metabólicas
•São reguladas por determinados sinais
•Tipos:
Enzimas alostéricas
Enzimas reguladas por modificações
covalentes reversíveis
Enzimas reguladas por proteólise
Enzimas alostéricas
•Possui sítios reguladores
para a ligação do
modulador especifico
•Maiores e mais
complexas que as não
alostéricas (mais que uma
cadeia polipeptídica)
Sofrem modificações
conformacionais em
resposta à ligação do
modulador (positivo ou
negativo)
Enzimas reguladas por modificações
covalentes reversíveis
•Diferentes grupos
podem se ligar á
molécula
enzimática e
regular sua
atividade
•Grupos ligados
covalentemente e
removidos pela
ação de outras
enzimas
Menos ativa
Mais ativa
Enzimas reguladas por proteólise
Enzimas proteolíticas – mecanismo de
proteção/regulação
Enzima inativa
Fatores externos
(autólise ou ação
de outra protease)
Parte da cadeia é
retirada e a enzima
muda sua
conformação
expondo o sítio ativo
Enzimas digestivas produzidas pâncreas e com ação no duodeno.
Ação em ligações peptídicas com
resíduos com cadeia lateral
carregada positivamente
Cadeias unidas por
ligações dissulfeto
Ação em ligações peptídicas com resíduos
aromáticos (hidrofóbicos e grandes)
A coagulação do sangue é resultado da ativação de uma
cascata de zimogênios