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A velocidade das reações enzimáticas varia com diversos fatores: pH temperatura concentração de substrato concentraç

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A velocidade das reações enzimáticas varia com diversos fatores: pH temperatura concentração de substrato concentração de enzima inibidores. CINÉTICA ENZIMÁTICA Efeito da concentração de substrato na velocidade da reação. [S] varia no decorrer da reação

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Presentation Transcript
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A velocidade das reações enzimáticas varia com diversos fatores:

  • pH
  • temperatura
  • concentração de substrato
  • concentração de enzima
  • inibidores
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CINÉTICA ENZIMÁTICA

  • Efeito da concentração de substrato na velocidade da reação
  • [S] varia no decorrer da reação
  • [S] V aumenta quase linearmente com os aumentos da [S].
  • Será alcançado um ponto acima do qual ocorrem apenas aumentos insignificantes em V. (Vmáx [S])

Velocidade (V)

Concentração de substrato

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Estudo do efeito da concentração do substrato

  • medida da velocidade da reação.
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1913 Leonor Michaelis e Maul Menten

consideram que uma reação enzimática ocorre em dois passos:

LENTA

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

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podemos simplificar a reação:

(eq. 1)

Portanto:

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

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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.

V reflete o estado estacionário.

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No estado estacionário:

Velocidade de formação de ES = Velocidade de decomposição de ES

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

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

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desaparecimento

formação

quando KM é pequeno, k1 é relativamente grande e a barreira de energia livre para a formação do complexo é pequena, portanto a ligação do substrato à enzima será forte e a enzima irá catalisar a reação com baixas concentrações.

KM, assim, reflete uma habilidade da enzima a se ligar aos substratos e realizar a catálise.

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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.

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Substituindo a eq. 7 em 6, temos:

Que pode ser transformada em:

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

Em que situação teremos V= k3[E]TOTAL?

Quando a concentração de substrato for MUITO MAIOR que Km!

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Como a velocidade máxima todas as enzimas estão na forma de complexo ES

[E]TOTAL= [ES]

a velocidade da reação não pode ser mais rápida do que quando todas as moléculas de enzimas estão na forma de complexo ES.

Portanto, enquanto houver E livre, pode-se aumentar a [S] até chegar em um ponto em que tudo estará como [ES], que é a velocidade máxima VMAX.

Vmáx = k3[E]TOTAL(eq. 11)

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Então a equação 10, pode ser representada por:

Vmáx = k3[Et] (eq. 11)

Equaçao de Michaelis-Menten

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Se a velocidade de reação for igual à metade da velocidade máxima, ou seja, V0=Vmáx/2, como fica a equação 12?

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

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• Como será a velocidade da reação quando a concentração de substrato estiver muito baixa ([S]<<<Km)?

•Se [S]<<<Km, o termo [S] no denominador da eq. 12 torna-se insignificante e pode ser simplificada para:

V varia linearmente com [S]

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•E quando a concentração de substrato estiver muito alta ([S]>> Km) ?

• Se [S] >>>> KM, o termo KM no denominador da eq. 12 torna-se insignificante, e pode ser simplificada para

Sendo consistente com o patamar observado em [S] grandes

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Portanto, esta equação nos diz que:

  • [S] = KM quando a velocidade da reação é a metade da velocidade máxima.
  • Quando KM é grande a [S] deve ser maior para atingir a máxima velocidade de catálise.
  • KM pequeno exige menos S para atingir a VMAX e portanto é mais eficiente.
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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/Vmáxe o intercepto (b) é igual a 1/Vmáx,
  • Essa é a forma mais comum de se determinar os parâmetros cinéticos (KM e Vmáx).
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O gráfico dos duplos recíprocos determinação precisa de KM e Vmáx já que na extrapolação dos dados experimentais, chegamos a uma situação em que 1/V= 1/Vmáx quando 1/[S] = 0; ou seja, quando a concentração de substrato for muito alta!!!!

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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

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

Como vimos:

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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]