Universidade de São Paulo – USP Instituto de Ciências Biomédicas – ICBII Departamento de Parasitologia

Cinética Enzimática

Aluno: Marcell Crispim

Enzima • 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 Caracterizar a enzima Definir parâmetros da sua atividade enzimática Cinética enzimática Comparação com outras enzimas Determinação do seu papel biológico

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

Cinética enzimática

Funções

• Medir a velocidade em que ocorre uma reação.

• Estudar a influência de alguns fatores nessa velocidade.

Temperatura pH Concentração de susbstrato Quantidade de enzima Ativadores ou inibidores

Cinética enzimática

Funções

• Otimizar a reação • Estabelecer critérios para o seu controle

Influência da [S]

Influência da [S] Estudo do efeito da concentração do substrato medida da velocidade da reação.

Influência da [S]

Michaelis - Menten 1913 Leonor Michaelis e Maul Menten Consideram que uma reação enzimática ocorre em dois passos:

RÁPIDA LENTA

onde

k1, k2, k3 e k4

são as constantes de velocidade de cada etapa.

Michaelis - Menten Podemos simplificar a reação: (eq. 1) Portanto: A velocidade de formação de produto é dependente de [ES].

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,

K M

, conhecida como

Constante de Michaelis

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

Michaelis - Menten

K M

 (

k

2 

k

3 )

k

1 desaparecimento formação quando K M é pequeno, k 1 é relativamente grande e a barreira de energia livre para a formação do complexo é pequena.

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

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 Em saturação de substrato [E] TOTAL = [ES] V máx = k 3 [E] TOTAL (eq. 11)

Michaelis - Menten Então a equação 10, pode ser representada por: V máx = k 3 [Et] (eq. 11)

Equação de Michaelis-Menten

Michaelis - Menten

V

max 2  [

V

max

S

]  [

S K

]

m

1 2 [

S

]

K m

 [

S

] [

S

 ]  

K m

[

S

] 

K m

2 [

S

] ( 

V

max ) Temos: de S máxima!

K M = [S].

Ou seja, K M corresponde à concentração necessária para se atingir a metade da velocidade

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

K M /V máx

e o intercepto (b) é igual a

1/V máx

, • Essa é a forma mais comum de se determinar os parâmetros cinéticos (

K M e V máx

).

Michaelis - Menten

Michaelis - Menten •

Efeito da Reação Concentração de Enzima na Velocidade da

• concentração de substrato seja alta aumento na concentração de enzima um aumento na velocidade de reação

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

Michaelis - Menten Ao se utilizar uma concentração maior de enzima, V MAX maior utilizando-se a mesma concentração de substrato será V max é maior em [E] maior, utilizando a mesma [S]